国内某核电厂在近几次大修过程中,发现机械密封每一级的插入环上均存在与其接触辅助密封环微动磨损痕迹,这可能是造成机械密封压力不稳定的主要原因.通过对辅助密封圈与配对沟槽的受力有限元计算和辅助密封圈摩擦磨损测试分析,给出了辅助密封圈卡涩原因和润滑不足的边界条件,为解决核电厂主泵机械密封压力不稳定的问题提供了一定指导意义.

机械密封是核电站反应堆冷却剂泵的关键部件。某核主泵机械密封运行过程中,产生了第三级密封前压力下降和密封泄漏量增加的现象。为分析根本原因,采用有限元软件建立了核主泵流体动压型机械密封辅助密封圈的二维轴对称模型。分析了辅助密封圈在安装状态、正常工作压力及全系统压力下的位移分布、Mises应力分布和接触压力分布,研究了密封介质压力对密封圈变形、应力和接触压力的影响规律。结果表明:现有的辅助密封圈能够在正常工况下起到密封作用;辅助密封圈与插入件直接接触,产生了微动磨损;挡圈与插入件间存在间隙,没有发生磨损的可能;辅助密封圈位移、Mises应力、接触压力和接触宽度随密封介质压力的增加而增大;挡圈避免了辅助密封圈被挤入间隙内而损坏。

为评估核主泵用流体动压型机械密封辅助密封圈的摩擦力,设计了辅助密封圈的微动试验台架,进行了不同频率和不同往复位移幅值下辅助密封圈的摩擦力测量,分析了往复频率和往复位移幅值对辅助密封圈在正常工作条件下的摩擦力影响规律。试验结果表明,辅助密封圈摩擦力随往复位移幅值的增大先增大后减小,在较大往复频率下,往复频率对摩擦力的影响作用不明显,与辅助密封圈接触的金属配副表面承受周期性交变切应力,易导致表面微动疲劳磨损。

该文根据重水堆装卸料机推杆滚珠丝杆密封的机械结构,分析了辅助密封圈在滚珠丝杆密封的作用,针对运行历史上辅助密封圈出现的O形圈挤压破坏、物理破坏和O形圈移位的失效形式进行分析,并给出检修优化、改进方案,有效提高滚珠丝杆密封的可靠性,符合电厂长周期安全运行的要求。