核电上充泵非驱动端油封渗油失效分析

核电上充泵非驱动端油封渗油失效分析

于振鹏,赵宣

海南核电有限公司 海南昌江 572700

摘要：上充泵是核电站化学和容积控制系统的重要组成设备，其安全稳定运行对电厂安全性、经济性有至关重要的影响。该上充泵为卧式多级离心泵，两端均采用滚动轴承设计，为油浴（浸油）润滑。自设备运行以来，多次出现设备运行期间非驱动端油封渗油情况。本文通过对上充泵结构设计、润滑油系统的功能等对上充泵非驱动端油封渗油进行深入的分析，为上充泵今后的运行与维护提供技术支持，同时也为同类型设备油封渗油缺陷处理提供参考意见。

关键词：卧式多级离心泵、润滑、油封渗油

0引言

上充泵是化学和容积控制系统的重要组成部分[1]，其功能主要有：

上充：给反应堆冷却剂系统提供上充水流，从而维持稳压器中正常液

位；

密封水注入：给两台反应堆冷却剂泵的机械密封提供冷却水，此水流也

起到防止高温冷却剂通过密封泄漏的作用；

事故工况下高压安注功能。

1上充泵及油封结构介绍

上充泵规格型号为RHM 100-205.12，采用卧式双壳体，内壳体为抽芯结

构，级数为12级，由电机和增速齿轮箱驱动[2]。非驱动端采用圆锥滚子轴承和平衡鼓来平衡轴向力，轴承室内有强制供油、回油管线，油封采用机械油封。

上充泵非驱动端油封为带隔舌的FSM型接触式油封，为动静环结构，动环

（金属）与泵轴通过两个O型圈（氟橡胶）实现密封，静环材质为聚四氟乙烯，与轴承箱盖板通过O型圈实现密封，动环与静环之间通过两道隔舌实现密封，同时又可以相对运动。

油封剖面图

2  上充泵润滑油系统介绍

上充泵润滑油系统分为两路润滑回路，电机启动时，齿轮箱中的双联液压油泵随电机启动将齿轮箱中的润滑油驱动，一个回路中的润滑油经过过滤器和液压马达后直接返回齿轮箱；另外一个回路中的润滑油经过过滤器后如果润滑油温度高于温控阀设置温度，则润滑油经过油冷却器和温控阀；如果润滑油温度低于温控阀设置温度，则润滑油绕过油冷却器直接通过温控阀；通过温控阀的润滑油一路返回齿轮箱，对齿轮箱进行强制润滑；另一路到达泵非驱动端轴承室非驱动端轴承室，对非驱动端轴承进行强制润滑后返回齿轮箱。

3  油封功能

油封的功能是阻止润滑油从泵轴及轴承室之间的间隙流出[3]，若功能失

效，将会造成润滑油油量损耗，但不会使泵失去其功能，同时损耗的润滑油可通过在线补油进行补充。主要实现两个功能如下：

1）静态密封：

轴承室密封：阻止润滑油通过轴承室泄漏以及防止灰尘等杂物通过轴承室进入润滑油系统，通过静环与O型圈实现；

  泵轴密封：阻止润滑油通过泵轴泄漏以及防止灰尘等杂物通过泵轴进入

润滑油系统，其功能通过动环、O型圈实现。

  2）动态密封

隔舌与动环之间形成两条线状接触带，此接触带动环与隔舌之间形成一层

非常薄的均匀油膜，油膜表面产生一定的张力，组织润滑油流出，从而形成密封。

4  油封失效模式

1）动环、静环O型圈失效

a、O型圈老化

O型圈为橡胶制品，在储存和使用过程中，表面会逐渐发生变色、软化、裂纹、脆化、变硬等老化现象。O型圈老化的原因有以下几种：

受热：泵在运行时，泵轴高速旋转，当动环相对泵轴或静环相对轴承

室跑圈，O型圈摩擦产生热量，老化速度加快。

机械应力：油封安装时，若动环、静环与泵轴的圆心不在同一位置或

动环、静环与泵轴的圆心在同一位置而泵轴为非圆面，则泵轴在运转时，O型圈将会受力不均匀，受力不均匀处位置老化速度将会加快。

储存：油封O型圈存储时间超过其有效期。

b、O型圈破损：油封安装时，动环O型圈与泵轴直接接触，泵轴导入倒

角、键槽、卡环槽的尖角若未除去将会导致O型圈破损、划伤。

c、O型圈尺寸超差：O型圈尺寸与设计尺寸不一致，导致O型圈失去密封作用。

2）动环与静环之间隔舌失效

a、上充泵在启停或运行时，由于水力作用轴向力发生变化，同时转子轴向存在热膨胀现象。转子轴向移动时，动、静环会相对运动，造成隔舌与动环的相对位置变化或变形，若不能及时恢复到原始位置或重新找到平衡点，则隔舌与动环之间的油膜张力平衡状态可能被打破，形成渗漏。

b、隔舌与动环接触面未充分润滑，接触面未形成均匀油膜，泵在启动时可能由于润滑不充分导致隔舌与动环接触面产生干磨，使隔舌与动环接触面间隙增大形成渗漏，同时摩擦产生的高温使隔舌老化变形，产生渗漏。

c、隔舌尺寸超差：油封隔舌为整体成型产品，存在由于制造原因使隔舌尺寸不满足设计要求，导致隔舌与动环之间间隙偏大，产生渗漏。

d、动环、隔舌接触面缺陷：动环与隔舌接触面存在毛刺、不平或隔舌与动环接触面有褶皱或不平，将会导致接触面接触不严，产生渗漏。

e、动环与隔舌磨损：泵运行时，动环与隔舌相对运动，随着运行时间增加，动环与隔舌接触面产生磨痕，隔舌磨损，隔舌与动环间隙增加，产生渗漏。

3）油封、油封安装孔、轴尺寸超差

当油封动环尺寸大于设计尺寸或静环尺寸小于设计尺寸时，油封失去轴承室与泵轴密封作用，产生渗漏。

4）润滑油加注量超标

    非驱动的轴承室润滑油是通过双联油泵从齿轮箱处抽取过来，通过回油管自然溢流回到齿轮箱，齿轮箱的液位远低于泵的轴承室液位，且回油管未发现堵塞现象，因此不存在润滑油加注量超标的情况。

5  结论

本篇通过对上充泵非驱动端油封渗油失效进行深入分析，对同类型结构的轴承箱油封故障、失效等问题提供了分析思路和处理措施，具有极强的借鉴意义。

[1] 中核集团海南核电有限公司，核电厂中级运行，2012

[2] 李天斌，张继革，王德忠，核电站离心式上充泵结构介绍[J],电力通用机械，2011

[3] 刘后桂，密封技术[M]，湖南科学技术出版社，1981