核电厂主给水泵组增速箱轴封漏油分析与处理

摘 要：某核电厂主给水泵组增速箱轴封采用迷宫密封来防止润滑油泄漏，但运行期间此结构的迷宫密封漏油量接近限值，后续在采取改轴封结构、降低迷宫密封处负压等措施后，轴封漏油现象明显好转，为以后处理此类迷宫密封漏油问题提供了参考。

关键词：轴封结构;漏油迷宫;密封;负压

0    引言

迷宫密封是在转轴周围设若干个依次排列的环行密封齿，齿与齿之间形成一系列截流间隙与膨胀空间，被密封介质在通过曲折迷宫的间隙时产生节流效应而达到阻漏的目的。由于迷宫密封的转子和机壳间存在间隙，无固体接触，无须润滑，并允许有热膨胀，适应高温、高压、高转速频率的场合[1]，故某核电厂主给水泵增速箱轴封就采用迷宫密封来防止润滑油泄漏。但此结构的迷宫密封在设备正常运行时发现轴封处存在漏油现象，本文通过分析漏油产生的原因及针对原因制定了一系列措施，为以后处理此类问题提供了参考，具有一定的借鉴意义。

1    主给水泵增速箱迷宫密封漏油初步分析

1.1    迷宫密封本体结构故障引起的泄漏

迷宫密封不能实现轴向密封的主要原因如下：

（1）迷宫密封回油孔堵塞，导致沟槽里的润滑油无法通过回油孔返回至增速箱内，迫使润滑油从迷宫密封与轴之间的间隙漏出，但经过解体检查，此处并未堵塞;

（2）迷宫密封回油孔尺寸过小，导致沟槽里的润滑油不能顺畅地流回至增速箱，迫使润滑油从迷宫密封与轴之间的间隙漏出;

（3）迷宫密封磨损严重，迷宫密封与轴之间的间隙不在标准范围内（0.5～0.58 mm），导致润滑油通过此间隙流至增速箱外部，但经过解体检查测量，其数据满足要求;

（4）迷宫密封齿数少，其所形成的迷宫效应不能有效阻止润滑油泄漏。

1.2    增速箱呼吸器故障引起的泄漏

增速箱上部设置有呼吸器，增速箱运行过程中，啮合齿轮、轴承等转动部件会产生热量，使油箱内部温度升高，如果是密闭状态的话内部压力就会升高，从而把增速箱内部的润滑油通过迷宫密封挤压至增速箱外部，因此设置有呼吸器，用于整个增速箱内部排气，防止增速箱内部空气压力过大。其结构主要由滤网和直管组成，如果滤网或直管堵塞，将会引起增速箱内部空气压力过大，从而引起泄漏。

通过后续对呼吸器的解体检查发现，滤网与直管都比较干净，并未发现堵塞。

1.3    迷宮密封外侧负压引起的泄漏

当联轴器旋转时，会将轴附近的空气甩出，从而在靠近轴的部位形成一定的负压，且轴转速越高，其形成的负压越明显，故设置负压板用于减少真空的形成，如图1所示。但此块负压板直径过小，并不能有效阻止迷宫密封处形成负压，一旦此处负压形成，将会加剧迷宫密封的泄漏。

2    主给水泵增速箱迷宫密封漏油改进

通过以上分析及检查可以确定，引起迷宫密封泄漏的主要原因为：迷宫密封回油孔尺寸过小、迷宫密封齿数少、负压板直径过小等。针对上述原因进行如下改进，可有效减少润滑油的泄漏。

2.1    迷宫密封本体结构改进

迷宫密封回油孔尺寸过小，可选择扩孔的方式来增大回油孔尺寸。回油孔扩孔后如图2所示。

根据国内外研究可知，理论上随着迷宫密封齿数的增加，泄漏会逐渐减少，但实际改造时，齿数不可能无限增加，此次迷宫密封改造主要是基于现有迷宫密封基础结构不变的前提，同时考虑现有迷宫密封与滑动轴承之间的轴向距离，采取增加三个齿的结构，并在这三个齿下方开回油孔等操作。改造后的迷宫密封如图3所示。

2.2    迷宫密封处降低负压改进

根据分析可知，由于主给水泵转速高，其轴颈附近形成的负压较为明显，联轴器部位可以当作是阶梯轴的最大直径，故当泵轴旋转时形成了两种空气流动，一种是由于阶梯轴旋转产生的离心力，将轴颈附近的空气甩出，形成负压;另一种是由于阶梯轴直径大小不一，其所形成的真空度大小也不一样，直径越大的位置，其形成的负压越大。由于联轴器部位直径最大，故联轴器处的负压最大，此时会加剧迷宫密封处的抽气效应，可能引进联轴器外部的空气，造成漏油加剧。因此，采用以下3种方式来减少迷宫密封处负压的形成：

2.2.1    增加联轴器处负压板直径

在联轴器附近增加负压板直径，可防止联轴器处形成的负压对迷宫密封处的空气形成轴向抽气。

2.2.2    联轴器保护罩钻孔

在联轴器保护罩上钻孔，钻孔尺寸直径12 mm，数量12个，圆周均匀分布。

2.2.3    迷宫密封处增加负压板

迷宫密封处增加负压板，可减少迷宫密封前端轴颈由于旋转而形成的负压。

3    结论

通过对主给水泵增速箱漏油严重的问题进行分析，给出相应的解决方案，结论如下：

（1）漏油根本原因：迷宫密封齿数较少、负压板直径过小。

（2）解决方案：通过增加迷宫密封齿数、对迷宫密封回油孔扩孔、安装负压板等措施，可有效减少漏油现象。目前改造的迷宫密封及负压板等零部件，已应用于某核电1号机三台主给水泵增速箱、2号机主给水泵A增速箱等重要设备，漏油现象较改造前明显好转。同时针对2号机主给水泵B、C增速箱，将会在下次机组大修实施更换迷宫密封及增加负压板等措施[2]。

（3）意义：通过对迷宫密封的改造，可以有效避免润滑油过多泄漏，保证主给水泵增速箱稳定运行，同时也为后续AP1000堆型核电机组主给水泵增速箱轴封的设计及选用提供了参考。

[参考文献]

[1] 蔡仁良.流体密封技术——原理与工程应用[M].北京：化学工业出版社，2013.

[2] 顾军.AP1000核电厂系统与设备[M].北京：原子能出版社，2010.

收稿日期：2020-04-02

作者简介：王超（1992—），男，吉林松原人，助理工程师，研究方向：水泵维修。