岭澳核电站给水泵机械密封弹簧断裂原因分析.pdf

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1、GMhzElectricPower岭澳核电站给水泵机械密封弹簧断裂原因分析中广核核电运营有限公司(广东深圳大连博格曼有限公司(辽宁116033)【摘要】分析了岭澳核电站主给水系统(APP／APA)给水泵机械密封弹簧断裂的根本原因，并针对故障对该机械密封的结构进行了改进，通过试验和运行考核，改进后的机械密封弹簧断裂数量大大减少。【关键词】核电给水泵压力级泵机械密封弹簧断裂1，前言岭澳核电站1、2号机组中，各有1列电动给水泵组(APA)和2ylJ汽动给水泵组(APP)，每列泵组中各有l台前置泵和压力级泵。两种泵都是卧式、单级双吸离心泵。每台泵的驱动端和非驱动端安装有sHFl／185—E1(E

2、2)型机械密封。在岭澳核电站1、2号机组首次大修中发现，前置泵和压力级泵存在机械密封弹簧断裂等故障现象，前置泵较压力级泵更为严重。机组调试期间，给水泵振动非常高，经常产生振动高报警及停泵现象，振动高可能导致密封弹簧断裂。第1次大修后，为解决泵的振动问题，采取了放大泵最小循环管路直径、避免小流量振动和放大泵口环间隙减轻碰磨导致振动等措施，大大改善了泵的振动情况。在随后的1号机组第2次大修中，弹簧断裂情况大为好转，压力级泵密封基本无弹簧断裂，但前置泵密封弹簧断裂问题未能解决。在总共12根弹簧的机械密封中，最多1套密封弹簧断裂了11根。一旦泵组受到较大的工况干扰，密封可能立即失效，这给泵组的安

3、全运行留下很大的隐患。52黑嬲：Ⅲ硼期518124)张文琢李明赵旭光朱健蔺继英针对这个故障，首先对弹簧进行检测、分析，又将故障机械密封送到制造厂进行试验和原因分析，根据分析结果，对密封进行改进设计并进行试验。对改进的新型机械密封使用跟踪表明，改进的密封再未发生弹簧断裂问题，解决了长期影响电厂安全生产的重大问题。二、故障现象岭澳核电站1号和2号机组前置泵和压力级泵的性能参数见表1，在首次及随后大修中弹簧断裂数量见表2。解体检查机械密封，发现弹簧除断裂外，还伴随有弯曲变形等现象。另外，检查中还发现静环座与O形密封圈接触处磨损等现象。表1给水泵性能表人口压力／MPa0．864出口压力，MPa2

4、313164．3扬程／m前置泵3260流量／(m3／h)功率／kw1579168介质温度／℃入口压力／MPa2．292出口压力／MPa8．45698．1扬程／m转速／(r／111in)45006535功率，kw46．65线速度／(111，s)表2机械密封弹簧断裂情况一览表一一m■一m厦譬■_嘲I涵一·●I嘲m疆圈B圈删翻啪Ⅺ哦目一_‘j—一一-日目珊煳Il翻匦珊∞吲匝§脑闸II雹旧目i舾m目删瑚*哪础毯厦嚣电9前置7JO泵电动压力O0O级泵汽动A列43lO232前置泵汽动A习OlO压力级泵5，95111汽动B歹f-前置泵汽动B习03O压力级泵图1送检损坏弹簧的2种典型特征GMinElec

5、tric'Powet又发生沿高度方向反复挤压而引起的摩擦作用所致。另一种损坏形式是簧丝折断。折断处恰在上述磨损区，断口处无簧丝直径减小拉长等塑性变形特征，断口周边尖锐整齐，为脆性断口。断裂弹簧簧丝的宏观断口特征显示出该弹簧的簧丝断裂为脆性断裂，在扫描电镜下能看到疲劳破坏的特征(见图2、图3)。因此断裂的宏观及微观特征相互一致。图2端口的疲劳源区位于表面磨损处的侧面。扫描电镜检查结果进一步证实弹簧丝的断裂为疲劳破坏引起。图2簧丝断口特征(左为疲劳源区，右为终断区)图3疲劳源区(位于磨损划痕与簧丝表面交汇处，去除疲劳特征外还受到挤压磨损作用)检验结论是：送检密封弹簧丝的化学成分正常；弹簧簧丝

6、的金相组织正常；密封弹簧簧丝的断裂为疲劳引起的脆性断裂；断裂源位于表面磨损划痕与簧丝表面交汇处。2．弹簧断裂原因分析机械密封的工作原理是在流体压力和弹簧力的作用及辅助密封的配合下，主密封端面保持贴合并相对滑动，以防止液体泄漏。为保证机械密封可靠运行，必须在密封端面上施加合适的闭合力(F。)。F。过大，密封面磨损快；只过小，不能有效地密封，密封泄漏量大。只的计算公式为：2017年嬲熙ety用jx竺co_m53第1期www．．1VUGMinElectricPowe，·Ft=【(K—A)P。+p。】A。(1)K=A／A。=(D2一clh2)／(D2一孑)：0．7053(2)A。=丌(D2一孑)

7、／4=3108(3)P。=FdA。=0．183(4)式中卜密封面平衡系数；A——反压系数Ip。——流体载荷，单位为MPalP。——弹簧比压，单位为MPa；A。——密封端面面积，单位为1111112ID——密封端面外径，单位为mm；d一密封端面内径，单位为inm；靠一水力直径，单位为rnm；，s——弹簧总的工作压力，单位为N。由于SHFl／185--E1(E2)型密封端面结构设计为平衡型，K=0．7053<1，对于中等黏度的流体，且密