重水堆主泵机械密封压力低原因分析及处理

徐伟强

中核霞浦核电有限公司 福建宁德 355100

1 重水堆主泵机械密封设备信息

重水堆主泵为单级单吸双排立式离心泵，密封形式为三级机械密封带后备密封。主泵机械密封结构形式：三级减压结构，任何一级机械密封可单独承受主系统全压，为集装式机械密封，各级机械密封压缩量（密封面预紧压力）为要求范围内统一调整，并自由分担。机械密封的调整及更换必须在机组停运后，不可在线进行干预。

2 主泵受运行限制和条件

电站运行技术规格书要求：一台或多台主泵停运，要求堆功率低于2%FP。主泵轴封冷却水出口温度高报警值为80℃，当温度达到93℃，且满足一定条件则停堆、停泵并对主热传输系统进行降压冷却。

3 缺陷及初步评估

3.1 缺陷背景

2015.3，运行的4#主泵密封泄漏量出现偏大，且机械密封二三级压差和压力均呈不断下降趋势，由此判断主泵二三级密封存在泄漏。

3.2 初步评估

2015.7之后，4#主泵的密封压力趋于平稳，未再出现持续下降的趋势，但二三级密封压差、压力均偏低，二级密封压力已经下降到5.6MPa。三级密封压差已经上升至3.7MPa，运行手册要求（三级 2.43-5.46Mpa，二级5.56-8.6Mpa，一级 7.89-10.93Mpa）。

出现密封压差降低的主要原因是级间泄漏、第三级泄漏或其他级的减压盘管堵塞造成。基于该分析思路，非故障性的机械密封压力下降不会导致机械密封直接失效。缓解该缺陷的唯一途径是调整机械密封压缩量，减少级间和第三级密封泄漏，使各级密封压差趋于平稳，但彻底消除该缺陷则需要整体更换机械密封。

4 缺陷定位及原因

主泵机械密封冷却水是由上充泵供给，与主泵水导轴承的冷却水混合后经过轴封冷却器冷却，注入机械密封第一级形成轴封注入流。轴封注入流分两部分（图一）：第一部分，进入机械密封后部分下行，冷却主泵水导轴承；第二部分，轴封冷却水上行，经过三级减压后流回重水存储箱，第三级密封泄漏的重水经过密闭管线汇集到泄漏收集箱。

针对4#主泵机械密封出现二三级压力低，结合现场引漏情况，进行原因分析，大致分为以下三类：

4.1 机械密封密封副降级

（1）失效机理：密封副配合不良，出现级间泄漏，导致密封腔室压力降低。

图1 主泵机械密封轴封冷却水流向图

（2）原因：机械密封减压主要依靠长尺寸的减压盘管，三级机械密封减压盘管会自动平衡减压负荷。机械密封发生级间泄漏后，部分重水旁通减压盘管，造成该级密封盘管减压效果下降。泄漏持续增加，会导致机械密封压力持续下降。若第三级机械密封泄漏，则能从重水泄漏收集系统的泄漏指示器直接观察到。现场检查发现，该泵的泄漏量较大，也证实了机械密封存在泄漏的问题。

（3）结论：机械密封泄漏是造成密封压力降低的一个因素。

4.2 机械密封减压盘管堵塞

（1）失效机理：机械密封减压盘管堵塞，导致压降增加，各级密封压降分布不均，出现级间高压和低压现象。

（2）原因：主系统轴封水有5微米的过滤器，解体检查过滤器滤芯无异物压差正常，泵机械密封减压盘管内经3.3mm左右，次组装前均进行清洗吹扫，确认无堵塞异常，运行期间，减压盘管内的密封水有一定的流速，不会存在沉积物堵塞问题。

（3）结论：机械密封盘管堵塞问题可排除。

4.3 机械密封压力参数测量回路故障

（1）失效机理：测量回路漂移或故障，提供虚假信号。

（2）原因：机械密封压力测量回路均按期执行检查，未发现问题。参数本身的变化以及相互之间的数据以及关系均正常，故测量回路不存在故障。

（3）结论：测量回路问题可排除。

通过以上三种原因分析，排除了盘管堵塞、测量回路问题。分析认为造成机械密封压力低的原因为机械密封的级间泄漏。

5 针对原因分析结果处理缺陷及结果

结合原因分析，判断导致主泵机械密封压力低的主要原因：机械密封级间泄漏。按照电站运行安全要求，参照历史检修经验，结合当前状态下机械密封的运行情况，采取了缓解处理方式：根据以往处理机械密封压差不平均或者持续降低的经验，对于较新的机械密封，可通过调整机械密封弹簧的压缩量来调整密封面的压力，达到降低泄漏，稳定各级密封压力、压差的目的。小修期间调整了4#主泵机械密封的弹簧压缩量，使得各级机封弹簧的预紧力自由调整。实施完成后，4#主泵机械密封各级密封压力、压差均向好的方向变化，经过一段时间的观察确认密封压力、压差均较为平稳，未出现下降和波动现象。同时，对比机组重水收集箱排水频率分析，机械密封泄漏量明显减少，达到预期的处理要求和结果。

6 结语

本文针对4#主泵机械密封压力低的故障处理，结合了历史机械检修经验，机封当前运行参数情况以及充分的原因分析，最终，通过采用调整机械密封压缩量来实现机封的再运行。该处理方式，既满足主泵实际运行要求，又未扩大检修范围，影响机组其它状态的安全稳定运行，同时，增加了检修人员对于该类缺陷处理的检修经验和技能水平，降低了生产成本，也为后续处理该类机封缺陷时提供参考。