核反應(yīng)堆冷卻劑泵及其非能動(dòng)停車密封組件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于核電領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種核反應(yīng)堆冷卻劑栗及其非能動(dòng)停車密封組件。
【背景技術(shù)】
[0002]在壓水堆核電廠中，通常將反應(yīng)堆冷卻劑栗稱為主栗，流體靜壓軸封型主栗是由三相感應(yīng)式電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的單級(jí)、單吸、立式混流栗。圖1是一種現(xiàn)有核反應(yīng)堆冷卻劑栗的結(jié)構(gòu)示意圖，其從上至下依次由電動(dòng)機(jī)10、靜壓軸封組件12和水力部件14組成，栗軸貫穿整個(gè)主栗的中心；反應(yīng)堆冷卻劑由一個(gè)裝在栗軸下端的葉輪栗送，其通過(guò)栗殼底部吸入并向上流過(guò)葉輪，然后通過(guò)導(dǎo)葉和栗殼側(cè)面的一個(gè)出口接管排出。
[0003]請(qǐng)參閱圖2，主栗中的靜壓軸封組件12采用三級(jí)軸封，包括依次設(shè)置在水力部件14和電動(dòng)機(jī)10之間的第一密封組件15、第二密封組件16和第三密封組件17 ;三個(gè)密封組件15、16、17設(shè)置在栗軸18的周向并沿栗軸18軸向依次排列，第一密封組件15和第二密封組件16外部還設(shè)有密封殼19。其中，第一密封組件15是平衡型流體靜壓型可控泄漏密封，第二密封組件16是壓力平衡型端面密封，第三密封組件17是堰式雙端面密封。
[0004]請(qǐng)參閱圖3，第一密封組件15包括依次設(shè)置在水力部件14和第二密封組件16之間的動(dòng)環(huán)150、靜環(huán)152、密封插入件154和密封插入支撐件156 ;密封插入件154和密封插入支撐件156的內(nèi)壁均與栗軸18之間存在縫隙；動(dòng)環(huán)150固定在栗軸18上而隨栗軸18轉(zhuǎn)動(dòng)，靜環(huán)152不轉(zhuǎn)動(dòng)但可以沿栗軸18的軸向或傾斜方向小幅上下移動(dòng)，以跟動(dòng)環(huán)150保持恰當(dāng)間隙。在正常運(yùn)行工況下，靜環(huán)152通過(guò)流體靜力平衡，控制動(dòng)環(huán)150、靜環(huán)152之間保持極小的間隙形成液膜，使動(dòng)環(huán)150、靜環(huán)152兩個(gè)端面在一層薄水膜兩側(cè)相對(duì)滑動(dòng)，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不直接接觸，從而控制第一密封組件15的泄漏量和磨損量。在靜環(huán)152與相鄰的結(jié)構(gòu)件之間配有0形環(huán)及輔助元件，以在高壓區(qū)和低壓區(qū)之間形成一個(gè)可滑移的輔助密封。
[0005]在正常運(yùn)行工況下，第一密封組件15的冷卻由RCV系統(tǒng)(Chemical and VolumeControl System，即化學(xué)及容積控制系統(tǒng))提供的注入水來(lái)保障。但是，在全廠斷電工況下，RCV系統(tǒng)功能會(huì)喪失而無(wú)法為主栗中的靜壓軸封組件12提供正常冷卻，同時(shí)，RRI系統(tǒng)(Equipment Cooling Water System，即設(shè)備冷卻水系統(tǒng))的功能也會(huì)喪失，無(wú)法為主栗中的第一密封組件15提供備用冷卻。此時(shí)，一回路(指反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)主回路)的高溫流體將很快威脅到第一密封組件15，其熱應(yīng)力可能使主栗軸封功能喪失，從而破壞一回路壓力邊界。
[0006]為此，部分核電廠在全廠斷電工況發(fā)生后，通過(guò)水壓試驗(yàn)栗柴油發(fā)電機(jī)組(LLS系統(tǒng))向一回路的水壓試驗(yàn)栗供電，以保證水壓試驗(yàn)栗向主栗軸封應(yīng)急注水，維持第一密封組件15處的冷卻及潤(rùn)滑，同時(shí)將高溫高壓反應(yīng)堆冷卻劑限制在第一密封組件15下方，保證第一密封組件15處的溫度在其運(yùn)行要求的范圍內(nèi)，防止主栗軸封破口事故(Seal L0CA)發(fā)生，保證一回路壓力邊界的完整性。但是，由于現(xiàn)有核電廠多為雙堆布置，兩臺(tái)機(jī)組共用一臺(tái)水壓試驗(yàn)栗，在設(shè)計(jì)上也僅考慮單臺(tái)機(jī)組發(fā)生斷電事故，因此水壓試驗(yàn)栗的名義流量為6m3/h，僅能滿足一臺(tái)機(jī)組3臺(tái)主栗的軸封水注入量需求；這導(dǎo)致在全廠斷電工況時(shí)，另外一臺(tái)機(jī)組的主栗應(yīng)急軸封注入無(wú)法保證而發(fā)生軸封破口事故；在失去了所有的補(bǔ)水手段后，一回路的泄漏無(wú)法得到補(bǔ)充，水裝量得不到保證，將使得堆芯逐漸裸露并最終熔化。
[0007]為了解決上述問(wèn)題，一些核電廠提出通過(guò)封閉反應(yīng)堆冷卻劑泄露途徑來(lái)保證堆芯的安全，以避免全廠斷電工況下對(duì)主栗應(yīng)急軸封注入系統(tǒng)的依賴。在全廠斷電工況下，主栗第一密封組件15處的高溫高壓流體流動(dòng)方向如圖4的箭頭所示，從圖中可以看出，限制反應(yīng)堆冷卻劑向環(huán)境泄漏的關(guān)鍵在于對(duì)兩個(gè)重要密封位置20、22進(jìn)行密封?，F(xiàn)有的部分核電廠已開始采用非能動(dòng)停車密封技術(shù)來(lái)保證主栗軸封的完整性，其具體操作方式是:1)直接在主栗第一密封組件15的密封插入件154內(nèi)增加非能動(dòng)停車密封組件24，來(lái)實(shí)現(xiàn)第一密封位置20處的密封；2)采用耐高溫橡膠0圈26，實(shí)現(xiàn)第二密封位置22處(即密封插入支撐件156與密封殼19之間)的密封。但是，現(xiàn)有的非能動(dòng)停車密封組件24大都元件眾多且裝配復(fù)雜，不僅使得軸封組件制造難度和成本加大，而且易于因某一個(gè)或多個(gè)元件故障而導(dǎo)致密封失效。
[0008]有鑒于此，確有必要提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、密封牢固的核反應(yīng)堆冷卻劑栗非能動(dòng)停車密封組件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于:提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、密封牢固的核反應(yīng)堆冷卻劑栗及其非能動(dòng)停車密封組件，以提高主栗軸封的可靠性，在不依賴主栗應(yīng)急軸封注入系統(tǒng)的情況下防止主栗軸封破口事故的發(fā)生。
[0010]為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種核反應(yīng)堆冷卻劑栗非能動(dòng)停車密封組件，其包括密封環(huán)、收緊環(huán)和可熔支撐塊；所述密封環(huán)為可調(diào)整內(nèi)徑的開口環(huán)，正常工況下，密封環(huán)以開啟狀態(tài)環(huán)繞核反應(yīng)堆冷卻劑栗栗軸并與栗軸保持間隙，使反應(yīng)堆冷卻劑可以在密封環(huán)與栗軸之間自由流動(dòng)；收緊環(huán)包圍在密封環(huán)的外周壁上，其在全廠斷電工況下能夠?qū)γ芊猸h(huán)施加足夠大地抱緊力，驅(qū)使密封環(huán)閉合而抱緊栗軸；可熔支撐塊在正常工況下嵌于密封環(huán)的開口中而使密封環(huán)保持開啟狀態(tài)，并在全廠斷電工況下熔化失效，使密封環(huán)得以在抱緊環(huán)的作用下閉合，從而有效阻止反應(yīng)堆冷卻劑沿栗軸的流動(dòng)。
[0011]作為本發(fā)明核反應(yīng)堆冷卻劑栗非能動(dòng)停車密封組件的一種改進(jìn)，所述密封環(huán)的外周壁上開設(shè)有一個(gè)環(huán)形凹槽，收緊環(huán)收容在密封環(huán)的環(huán)形凹槽中而相對(duì)密封環(huán)定位。
[0012]作為本發(fā)明核反應(yīng)堆冷卻劑栗非能動(dòng)停車密封組件的一種改進(jìn)，所述密封環(huán)上開設(shè)的開口數(shù)量為1?3個(gè)，每一開口的兩端都通過(guò)具有一定長(zhǎng)度的插接結(jié)構(gòu)彼此接合。
[0013]作為本發(fā)明核反應(yīng)堆冷卻劑栗非能動(dòng)停車密封組件的一種改進(jìn)，所述密封環(huán)的開口為開啟時(shí)形成缺口的插接結(jié)構(gòu)，可熔支撐塊安裝在密封環(huán)開啟時(shí)所形成的缺口中，確保密封環(huán)在正常工況時(shí)處于開啟狀態(tài)。
[0014]作為本發(fā)明核反應(yīng)堆冷卻劑栗非能動(dòng)停車密封組件的一種改進(jìn)，所述可熔支撐塊固定在收緊環(huán)上，其自收緊環(huán)凸出而插入密封環(huán)的開口中，確保密封環(huán)在正常工況時(shí)處于開啟狀態(tài)。
[0015]作為本發(fā)明核反應(yīng)堆冷卻劑栗非能動(dòng)停車密封組件的一種改進(jìn)，所述密封環(huán)在朝向冷卻劑流入方向的端面上開設(shè)有多個(gè)通槽，每一通槽均沿密封環(huán)的徑向延伸并貫通密封環(huán)，使得反應(yīng)堆冷卻劑隨時(shí)可以沿通槽到達(dá)密封環(huán)的外緣處。
[0016]作為本發(fā)明核反應(yīng)堆冷卻劑栗非能動(dòng)停車密封組件的一種改進(jìn)，所述密封環(huán)在外周壁與朝向冷卻劑流入方向的端面交界處成型出一個(gè)受壓斜面。
[0017]作為本發(fā)明核反應(yīng)堆冷卻劑栗非能動(dòng)停車密封組件的一種改進(jìn)，所述收緊環(huán)為記憶合金環(huán)，其直徑隨溫度的升高而縮小。
[0018]作為本發(fā)明核反應(yīng)堆冷卻劑栗非能動(dòng)停車密封組件的一種改進(jìn)，所述收緊環(huán)在正常工況下，不產(chǎn)生或僅產(chǎn)生很小的抱緊力；在全廠斷電工況下，將產(chǎn)生較大的抱緊力而驅(qū)使密封環(huán)抱緊栗軸。
[0019]作為本發(fā)明核反應(yīng)堆冷卻劑栗非能動(dòng)停車密封組件的一種改進(jìn)，所述收緊環(huán)為卡簧，其安裝后一直具有收緊傾向。
[0020]作為本發(fā)明核反應(yīng)堆冷卻劑栗非能動(dòng)停車密封組件的一種改進(jìn)，所述密封環(huán)的材質(zhì)為PEEK、含有玻璃纖維的PEEK或是含有碳纖維的PEEK，其能夠耐受300攝氏度的高溫。
[0021]作為本發(fā)明核反應(yīng)堆冷卻劑栗非能動(dòng)停車密封組件的一種改進(jìn)，所述密封環(huán)由金屬制成。
[0022]為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明還提供了另一種核反應(yīng)堆冷卻劑栗非能動(dòng)停車密封組件，其包括密封環(huán)、收緊環(huán)和可熔支撐塊；所述密封環(huán)和收緊環(huán)均為可調(diào)整內(nèi)徑的開口環(huán)，正常工況下，密封環(huán)以開啟狀態(tài)環(huán)繞核反應(yīng)堆冷卻劑栗栗軸并與栗軸保持間隙，使反應(yīng)堆冷卻劑可以在密封環(huán)與栗軸之間自由流動(dòng)；收緊環(huán)包圍在密封環(huán)的外周壁上，其在全廠斷電工況下能夠?qū)γ芊猸h(huán)施加足夠大地抱緊力，驅(qū)使密封環(huán)閉合而抱緊栗軸；可熔支撐塊在正常工況下嵌于收緊環(huán)的開口中，將收緊環(huán)保持在無(wú)法對(duì)密封環(huán)施加抱緊力的開啟狀態(tài)，但在全廠斷電工況下，可熔支撐塊將熔化失效，使收緊環(huán)得以閉合而對(duì)密封環(huán)施加抱緊力，密封環(huán)閉合并有效阻止反應(yīng)堆冷卻劑沿栗軸的流動(dòng)。
[0023]作為本發(fā)明另一種核反應(yīng)堆冷卻劑栗非能動(dòng)停車密封組件的一種改進(jìn)，所述密封環(huán)的外周壁上開設(shè)有一個(gè)環(huán)形凹槽，收緊環(huán)收容在密封環(huán)的環(huán)形凹槽中而相對(duì)密封環(huán)定位。
[0024]作為本發(fā)明另一種核反應(yīng)堆冷卻劑栗非能動(dòng)停車密封組件的一種改進(jìn)，所述密封環(huán)和收緊環(huán)的開口彼此錯(cuò)開，可熔支撐塊與收緊環(huán)一起