三级动压机械密封结构研究.doc

三级动压机械密封结构研究摘要：随着机械密封技术的成熟，轴封主泵机组的效率可 以达到79%以上综合密封技术的特点及其成本，目前机械 轴封泵已经成为大流量主泵的首选泵型轴封泵由于其在设 计上的独特优势和易维护的特性，将长期占据国际核电市 场关键词：三级动压机械；密封；结构三级动压机械密封采用三级结构相同并串联在一起的 水润滑流体动压机械密封的结构形式（见图1）现通过对主 泵工作原理、结构特点及功能部件三个方面进行简要介绍， 从而间接说明其密封结构的优越性1、工作原理主泵三级串联机械密封是主泵的关键部件，其性能好坏 直接关系到泵的安全运行因此，保证其正常工作至关重要主泵正常运行工况下，系统压力通过三级串联机械密封 降低到大气压力通常，由核电站RCV系统的离心式上充泵 提供的流量为2000L/h.压力为159bar的高压轴密封注水进 入轴密封系统后，由于轴密封注入水的压力高于一回路系统 压力，导致注入水分成三个流向：一个流向以注量800L/h 流至水润滑径向轴承进入到一回路系统内；另外两个流向分 别以流量600L/h进入第二级机械密封和第三级机械密封（见 图2,工作原理图），其压力分别为106bar和53baro该分 向流是由节流器1、2、3、4来完成。

注入水经过节流器1 压力降为106bar时，第一级轴密封前后端的压力差为53bar, 其主要供密封面的润滑和散热作用这5L/h的泄漏量流到 第二密封前，压力已降为106baro同样原理，经过2、3级 密封和节流器的共同作用，压力为159bar的高压密封注入 水的压力也降到2-3bar,分别注入核电站RCV系统，且从第 三级轴密封密封面泄漏出来的5L/h泄漏流量流入低泄漏系 统解析工作原理可看出轴封有以下特点：%1 三级流体动压密封几乎每级承受三分之一的系统压 力（约 53bar ）；%1 流经每级流体动压密封密封面的低压泄漏量均为 5L/h,因为这是考虑到如果低压泄漏量太小，对流体密封面 的散热和润滑不利，会影响密封寿命；如果低压泄漏流量太 大，会增加对核电站低压泄漏系统的的排液量1 由于流体动压轴封件的特殊应用，需采取严格措施进 行控制，并在出厂交货之前必须对每一级动压轴封件单独在 转速1500r/min的试验台架上进行轴封试验轴封试验结束 后，对单级流体动压密封解体目视检查，如果需要，对其动 环密封面进行研磨，同时必须重复各项试验每一级流体动 压密封所承担的密封作用相同，试验压力最高155bar时， 保证密封面的泄漏量不大于15L/ho%1 主泵密封设有高压泄漏和低压泄漏两块保护装置。

高 压泄漏水的温度不超过95 ,流量不超过1350kg/h,主泵正 常运行低压泄漏水的压力超过2bar,流量大于50kg/h, 主泵报警2、 结构特点三级串联动压机械密封为可控泄漏密封，其结构特点为 非触式、平衡型、静止式、多弹簧，旋转热套环端面开设多 个大波纹，静止热套环内径附加支撑环三级串联机械密封 的前两级通过螺钉和连接1、2与密封轴套连接在一起，第 三级为一个单独集装式，每一级与泵体的接口尺寸逐级增 大，与泵轴的接口尺寸逐级减小，这样可以使安装和维护更 加方便和快捷3、 功能部件（1） 旋转挡环旋转挡环是机械密封的旋转部件，外径分布有数片叶 片当挡环旋转时可在叶片前后形成压差，促使密封注入水 循环，有益于机械密封的均匀冷却此外，这一压差还可以 使密封面受力分离，从而在密封面之间形成数微米厚的水 膜，使密封面不易磨损，延长了使用寿命2） 热套环静环和动环是密封的关键部件，考虑到材料（如碳化铸 等）的特殊性以及密封配合，要求较高的加工精度和形位公 差，因此能否保证加工工艺是一个难点动压密封的泄漏量 主要取决静环和动环之间密封面的间隙和形状，如果轴密 封注水温度太高会造成流体动压密封的静环和动环的变形， 使得泄漏量急剧增加，流体动压密封起不到密封的作用。

静环不旋转但其可以随静止基环轴向运动，静止基环由 压缩弹簧提供沿轴向向下运动的力动环通过旋转挡旋与旋 转基环刚性连接，并随旋转基环的旋转而转动4） 节流器节流器（见图3）的主要作用是降低密封注放水的压力, 并在机密密封腔内外形成背压，促使注放水从机械密封腔外 流入腔内它是经过复计算和实验论证设计而成5） 0形圈主泵其它流体静压密封主要由0形圈实现由于一回路 介质的特殊性，因引对橡胶0形圈的要求也特别高通常， 0形圈所使用的材料是耐高温耐辐照的三元乙炳橡胶，而且 其寿命要保证不少于2年轴封主泵的三级串联动压机械密封在其设计上还有很 多优点，如足够的循环和冷却保证温度场均匀、无混合摩擦 （低热载荷和没有因摩擦发生的热变形）、合理的选材致使 弹性变形量小等结构设计的合理又了保证拆装方便，并能 在6-7小时内完成维修，从而大大减小了维修周期和费用。