核电站主给水泵机械密封研究

明迪　张明启　王静

摘  要：通过对核电站主给水泵机械设备密封的研究中，合理利用热量计算方法，对换热器、泵送环进行准确的选择，以达到水泵流量的最佳程度，提高核电站企业运转的高速效率。应国家政策的号召，利用新型环保能源创建可持续发展的企业规划，在清楚核电企业发展关键核心是机械设备的高效运转后，对核电站主给水泵机械的高速运转提出更高层次的要求，展现出水泵机械密封完整的必要性并提出了切实可行的举措方针为保证水泵机械密封的正常运行，减少其不必要的磨损和老化，大大的延长其使用寿命和年限。保证整套装置系统安全、稳定的运转，提升企业的工作效率。

关键词：水泵机械密封;流量;热量;泵送环

引言：

当下时代对绿色的可持续发展的要求日益提高，各大核电站企业有着很不错的发展势头，但是由于中国核电建设和规划容量巨大，大多核电动力设备需要依靠核电站主给水泵的正常运作，来通过为蒸汽发生器二次侧供给用水，使核电站运转更加可靠;而对水泵机械的正确密封，就是通过流体压强原理，从动静环摩擦间形成一定厚度的液膜来保证水泵空腔和泵轴保持相对化对，有效避免液体从其中缝隙流走，强化主给水泵的正常运转。

1.核电站主给水泵机械密封正常运行的条件

首先，主给水泵机械处于工作状态时，其所包含的动环和静环会时刻发生摩擦，而为保证减少在摩擦表面之间存在压力导致材料磨损，需要借助液膜来对动静环进行润滑，由此可见，液膜润滑作用是否高效直接决定着主给水泵机械设备的密封是否能正常运转。

其次，液膜作用高效表现在其黏度的韧性要强，在对黏度韧性的分析中，温度起着主导的作用，温度的提升，一定会导致黏度降低，进而降低液膜的润滑作用。根据有关资料表明，水温超过80℃时，会导致密封端面磨损严重，这也是导致润滑作用低的罪魁祸首。因此，想要保证水泵机械密封能长期有序地运转，保持温度低于60℃的温度是重要的基础。

最后，针对核电站主给水泵密封能力差的环境因素是时刻有高参数的数据出现，在工作运转时的高转速和高功率，极大地提升了密封面周围的温度变化，导致多余的热量产生，严重影响机械密封的质量。所以通过合理的散热方式，改变换热器和泵送环的使用方式，对系统管阻正确计算，来高效提升密封准确度是极其关键的。

2.核电站主给水泵机械密封正常运行的举措

2.1冲洗方式的选择

为创造合适机械进行密封运行的环境，使其安全可靠的运行，需要借用机械密封循环系统进行，对机械设备摩擦、压力、湿度、温度等各大重要参数指标进行合理控制来配置的标准、切实可行的选择。

例如API 682机械的处理中，API Plan 23冲洗方案就是通过使用高温热水进行的配置方案。 通过泵送环的泵送作用，高温冲洗液会将密封腔内的液体根据端面摩擦热和水泵送达流体的传导热量完全带走，留下温度低于60℃的合适温度。利用该冲洗方案，能有效提高换热功率和效率，减小核电机械设备自身的超负荷运转，延长设备使用年限，利用热交换而介质间的互相转换，从而达到冲洗方案的确立。

2.2泵送环的选择

冲洗液整个循环体制中最重要的动力系统就是泵送环，选择正确参数和形式的泵送环能最大化程度地提升冲洗液的流量和速率，方便于后续对换热器换热功率的增强。就目前市场来看，企业所采用的泵送环大致分为离心式和螺旋式。泵送环选择的不同主要是根据企业实操和空间大小结构所决定的。离心式泵送环通过类似叶片的装置，使介质产生离心率，来进行冲洗液的动力推动;而螺旋式泵送环需要靠较大的轴向尺寸，利用螺旋转动带动介质，实现动力推动。由于核电站水泵密封中腔轴向尺寸较大，需要选择相对匹配的螺旋式泵送环。

2.3计算系统管阻以及热量

循环系统管路中管阻设计不正确，会导致管阻率增大，进而导致通过液体流量减小，影响热转换效率。因此在设计管路系统时，除了要进行必要的整体布局，精密的计算也是必不可少的，通过对局部管阻系数的分析，还要联系实际情况。尽量减少接头、阀门的数量和管线的长度，根据实验室已知介质流速和管阻来实现最大化程度完成辅助系统产品的标准化。

为把多余的热量通过换热器带走，使密封面周围时刻处于低温并长期有效方便于機器运行的条件，熟知热量大小及来源就需要通过计算来得出，而热量来源的密封端的摩擦热和高温介质传导的传导热，需要相应的计算方式。

通过对摩擦热和高温介质传导热的分析并结合生活实际应用可发现，根据不同工况条件和水泵结构基础，泵送流体的特性、流速以及摩擦系数都会引起计算值与理论值出现相应的误差，再者由于密封端面摩擦系数非常难确定，受到很多因素的影响，像端面材质、加工精度和运行状态的不同，因此在实际生产应用中，企业切实根据自身生产实际利用计算所得数值来确定相应需采取的数值。

换热器的作用就是要使密封面周围达到稳定密封可以长周期有效运行的温度，在冷却高温，保证核电主给水泵密封系统稳定运作起着非常重要的作用，所以，选择正确的换热器就是重中之重。

通常的，在密封系统中比较常用的换热器结构有三种形式：

（1）沉浸式盘管换热器。它的优点是结构简单，体积小，做工灵巧简易;成本低，适合刚起步的企业;也可进行拆卸清洗。而缺点是管阻过大，换热效率低，不利于热功率较小的核电站使用。

（2）管壳式列管换热器。它的优点同沉浸式盘管换热器恰好相反，它的换热功率大，换热效率也高，管阻小。 但是体积过大，耗费时间精力较多、加工复杂;成本过于高，只适合于大流量介质、换热功率大的企业运转。

（3）套管式盘管换热器。它的优点是结构相对简单，体积适中，加工工艺简单，成本低，换热器效率高，但是无法清洗，一次性利用，所以只供换热功率稍大的核电主给水泵这些关键设备场合使用。

在对换热器选择时必须严格按照企业需求和实际情况，选择正确高效的换热器。以便达到面积选择正常合理，避免造成系统管路太长，管阻增大，换热器效率降低等问题以及换热器功率达不到要求，降温效果严重不达标，密封寿命下降。对于换热系数的变化以及水温流量等参数的影响，需要利用直接验证的方式来进行最准确的换热器的选择。

3.结论

核电主给水泵机械密封热量设计是密封设计非常关键的部分，因此通过选择合适水泵送环以及换热器，通过精确计算的理论热量和管阻数据的计算，来设计有效具体的管路系统把系统产生的热量有效带走，使核电站主给水泵机械密封处一种低温而稳定的工作环境下。在考虑各步骤之间互相联系的程度下，改变密封的实操和选择。根据热量计算大小，选取合适的换热器，提高安全指数和可循环利用率;为提升泵送环工作效率，从多方面改进和完善其对应的设备参数，提高其推动流体运转的能力和准确度;冲洗进程也要全面完善的进行，致使整个设备温度的初始起点温度处在合理且适宜的范围中。

参考文献

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