核電廠核反應(yīng)堆冷卻劑泵及其靜壓軸封組件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于核電領(lǐng)域，更具體地說，本發(fā)明涉及一種核電廠核反應(yīng)堆冷卻劑栗及其靜壓軸封組件。
【背景技術(shù)】
[0002]在壓水堆核電廠中，流體靜壓軸封型冷卻劑栗是由三相感應(yīng)式電動機(jī)驅(qū)動的單級、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機(jī)10、靜壓軸封組件12和水力部件14組成，栗軸貫穿整個冷卻劑栗的中心；反應(yīng)堆冷卻劑由一個裝在栗軸下端的葉輪栗送，其通過栗殼底部吸入并向上流過葉輪，然后通過導(dǎo)葉和栗殼側(cè)面的一個出口接管排出。
[0003]請參閱圖2，冷卻劑栗中的靜壓軸封組件12采用三級軸封，包括依次設(shè)置在水力部件14和電動機(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；密封插入支撐件156的部分外壁緊貼密封殼19，并利用耐高溫橡膠O圈與密封殼19實(shí)現(xiàn)密封；動環(huán)150固定在栗軸18上而隨栗軸18轉(zhuǎn)動，靜環(huán)152不轉(zhuǎn)動但可以沿栗軸18的軸向或傾斜方向小幅上下移動，以跟動環(huán)150保持恰當(dāng)間隙。在正常運(yùn)行工況下，靜環(huán)152通過流體靜力平衡，控制動環(huán)150、靜環(huán)152之間保持極小的間隙形成液膜，使動環(huán)150、靜環(huán)152兩個端面在一層薄水膜兩側(cè)相對滑動，運(yùn)轉(zhuǎn)時不直接接觸，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O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))提供的注入水來保障。但是，在全廠斷電工況下，RCV系統(tǒng)功能會喪失而無法為冷卻劑栗中的靜壓軸封組件12提供正常冷卻，同時，RRI系統(tǒng)(Equipment Cooling Water System，即設(shè)備冷卻水系統(tǒng))的功能也會喪失，無法為冷卻劑栗中的第一密封組件15提供備用冷卻。此時，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)力可能使冷卻劑栗軸封功能喪失，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)栗向冷卻劑栗軸封應(yīng)急注水，維持第一密封組件15處的冷卻及潤滑，同時將高溫高壓反應(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)，防止冷卻劑栗軸封破口事故(SealL0CA)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，兩臺機(jī)組共用一臺水壓試驗(yàn)栗，在設(shè)計(jì)上也僅考慮單臺機(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，僅能滿足一臺機(jī)組3臺冷卻劑栗的軸封水注入量需求；這導(dǎo)致在全廠斷電工況時，另外一臺機(jī)組的冷卻劑栗應(yīng)急軸封注入無法保證而發(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]為了解決上述問題，一些核電廠提出通過封閉反應(yīng)堆冷卻劑泄露途徑來保證堆芯的安全，以避免全廠斷電工況下對冷卻劑栗應(yīng)急軸封注入系統(tǒng)的依賴。在全廠斷電工況下，冷卻劑栗第一密封組件15處的高溫高壓流體流動方向如圖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)鍵在于對兩個重要密封位置20、22進(jìn)行密封?，F(xiàn)有的部分核電廠已開始采用非能動停車密封技術(shù)來保證冷卻劑栗軸封的完整性，其具體操作方式是:1)直接在冷卻劑栗第一密封組件15的密封插入件154內(nèi)增加非能動停車密封組件24，來實(shí)現(xiàn)第一密封位置20處的密封；2)采用耐高溫橡膠O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，由于耐高溫橡膠O圈26的成本較高，而且其在高溫、高壓且高放射性劑量水平下，能夠保持的密封性能有限，因此仍舊不能完全避免軸封破口事故。
[0008]有鑒于此，確有必要提供一種能夠解決全廠斷電工況下靜止部件間密封問題的核電廠核反應(yīng)堆冷卻劑栗及其靜壓軸封組件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于:提供一種能夠解決全廠斷電工況下靜止部件間密封問題的核電廠核反應(yīng)堆冷卻劑栗及其靜壓軸封組件，以提高冷卻劑栗軸封的可靠性，防止冷卻劑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)明提供了一種核電廠核反應(yīng)堆冷卻劑栗的靜壓軸封組件，其包括多個設(shè)置在栗軸周向的密封組件；其中，第一密封組件通過密封圈實(shí)現(xiàn)與設(shè)在其外部的密封殼之間的周向密封；所述第一密封組件與密封殼之間還設(shè)有高分子聚合物環(huán)；第一密封組件在與密封殼接觸位置處的外壁上開設(shè)有環(huán)形容置槽，環(huán)形容置槽橫截面的兩端具有不同的寬度，其中較大的容置端比較小的擠壓端更靠近冷卻劑栗水力部件；高分子聚合物環(huán)在正常工況時收容在環(huán)形容置槽的容置端內(nèi)，在全廠斷電工況下將變軟并被高溫高壓流體擠壓進(jìn)入環(huán)形容置槽的擠壓端，從而與密封殼及第一密封組件緊密貼合，保證二者之間的持續(xù)密封。
[0011]作為本發(fā)明核電廠核反應(yīng)堆冷卻劑栗的靜壓軸封組件的一種改進(jìn)，所述高分子聚合物環(huán)的內(nèi)壁為斜面設(shè)計(jì)，安裝在環(huán)形容置槽中時，其斜面朝向栗軸和冷卻劑栗水力部件所在方向。
[0012]作為本發(fā)明核電廠核反應(yīng)堆冷卻劑栗的靜壓軸封組件的一種改進(jìn)，所述高分子聚合物環(huán)的截斷面為直角梯形，安裝在環(huán)形容置槽中時，直角梯形的下底朝向擠壓端，直角腰則與密封殼貼合。
[0013]作為本發(fā)明核電廠核反應(yīng)堆冷卻劑栗的靜壓軸封組件的一種改進(jìn)，所述高分子聚合物環(huán)的材質(zhì)為PEEK、含有玻璃纖維的PEEK或是含有碳纖維的PEEK。
[0014]作為本發(fā)明核電廠核反應(yīng)堆冷卻劑栗的靜壓軸封組件的一種改進(jìn)，所述密封圈與高分子聚合物環(huán)一起收容在環(huán)形容置槽的容置端內(nèi)，且密封圈位于遠(yuǎn)離擠壓端的位置，高分子聚合物環(huán)位于靠近擠壓端的位置。
[0015]作為本發(fā)明核電廠核反應(yīng)堆冷卻劑栗的靜壓軸封組件的一種改進(jìn)，所述密封插入支撐件上另開設(shè)有一個用于收容密封圈的收容槽，收容槽的開設(shè)位置比環(huán)形容置槽更靠近水力部件。
[0016]作為本發(fā)明核電廠核反應(yīng)堆冷卻劑栗的靜壓軸封組件的一種改進(jìn)，所述高分子聚合物環(huán)上開設(shè)有一個或兩個可開合的切口，以便于高分子聚合物環(huán)在環(huán)形容置槽內(nèi)的安裝。
[0017]作為本發(fā)明核電廠核反應(yīng)堆冷卻劑栗的靜壓軸封組件的一種改進(jìn)，所述高分子聚合物環(huán)的切口兩端為插接結(jié)構(gòu)。
[0018]作為本發(fā)明核電廠核反應(yīng)堆冷卻劑栗的靜壓軸封組件的一種改進(jìn)，所述密封圈為常規(guī)O圈或耐高溫橡膠O圈。
[0019]作為本發(fā)明核電廠核反應(yīng)堆冷卻劑栗的靜壓軸封組件的一種改進(jìn)，所述第一密封組件是最靠近水力部件的一個密封組件，其包括動環(huán)、靜環(huán)、密封插入件和所述密封插入支撐件；環(huán)形容置槽開設(shè)在密封插入支撐件與密封殼接觸位置處的外壁上，高分子聚合物環(huán)在全廠斷電工況下變軟并被高溫高壓流體擠壓進(jìn)入環(huán)形容置槽的擠壓端后，將與密封殼及密封插入支撐件緊密貼合。
[0020]作為本發(fā)明核電廠核反應(yīng)堆冷卻劑栗的靜壓軸封組件的一種改進(jìn)，所述靜壓軸封組件采用三級軸封，包括依次設(shè)置在水力部件和電動機(jī)之間的第一密封組件、第二密封組件和第三密封組件；其中，第一密封組件是平衡型流體靜壓型可控泄漏密封，第二密封組件是壓力平衡型端面密封，第三密封組件是堰式雙端面密封。
[0021]為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明還提供了一種核電廠核反應(yīng)堆冷卻劑栗，其