對反應堆冷卻劑泵進行應急軸封的方法及軸封組件技術

本發明專利技術實施例公開了一種對反應堆冷卻劑泵進行應急軸封的方法及軸封組件，所述方法包括：在第一密封組件中設置非能動停車密封件(5)，在正常運行工況下，非能動停車密封件形成開口，不影響第一密封組件利用流體靜壓形成的液膜來防止反應堆冷卻劑沿泵軸(1)泄漏；在全廠斷電工況下，非能動停車密封件感應到流入第一密封組件內的高溫流體后，閉合并抱緊反應堆冷卻劑泵的泵軸，阻塞第一密封組件與反應堆冷卻劑泵泵軸之間的縫隙，阻止反應堆冷卻劑沿泵軸泄漏。本發明專利技術有效解決了全廠斷電工況下主泵軸封泄漏問題，降低了核電廠的堆芯損壞概率。

Method for carrying out emergency shaft seal for reactor coolant pump and shaft seal assembly

The embodiment of the invention discloses a method for emergency seal for reactor coolant pump and seal components, wherein the method comprises the following steps: in the first set of passive sealing component parking seal (5), under normal operating conditions, the passive parking seal form an opening, does not affect the first seal assembly is formed by the hydrostatic pressure to prevent the liquid film along the reactor coolant pump shaft (1) leakage; in blackout conditions, passive parking seal to seal high temperature fluid flows into the first induction component of the pump shaft, the reactor coolant pump with closed tight, blocking the first seal gap between the component and the reactor coolant pump, prevent reactor coolant leakage along the shaft. The invention effectively solves the leakage problem of the main shaft seal of the main pump under the power-off condition of the whole plant, and reduces the damage probability of the core of the nuclear power plant.

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】對反應堆冷卻劑泵進行應急軸封的方法及軸封組件
本專利技術涉及核電領域，尤其涉及一種對反應堆冷卻劑泵進行應急軸封的方法及軸封組件。
技術介紹
在壓水堆核電廠中，通常將反應堆冷卻劑泵稱為主泵。流體靜壓軸封型核主泵是由三相感應式電動機驅動的單級、單吸、立式混流泵。圖1是典型的二代及其改進型核電廠主泵的結構示意圖，該主泵從上之下依次由電動機、軸封組件和水力部件組成。反應堆冷卻劑泵的軸(簡稱泵軸)貫穿整個泵的中心。反應堆冷卻劑以流體形式由一個裝在泵軸下端的葉輪來泵送，冷卻劑通過泵殼底部吸入，向上流過葉輪，然后通過導葉和泵殼體側面的一個出口接管排出。圖2和3分別是圖1所示主泵中的靜壓軸封組件以及第一密封組件的結構示意圖，軸封組件采用三級軸封，從下至上分別為第一密封組件(也稱為1號密封)、第二密封組件(也稱為2號密封)和第三密封組件(也稱為3號密封)。在正常運行工況下，其第一密封組件的冷卻由化學及容積控制系統(ChemicalandVolumeControlSystem，簡稱RCV)提供的注入水來保障。在全廠斷電工況(StationBlackOut，簡稱SBO)下，RCV系統功能喪失，無法為主泵中的軸封組件提供正常冷卻，同時設備冷卻水系統(EquipmentCoolingWaterSystem，簡稱RRI)的功能也喪失，無法為主泵中的軸封組件提供備用冷卻。此時，一回路的高溫流體很快威脅到主泵的軸封組件，其熱應力可能使主泵軸封功能喪失，從而破壞一回路壓力邊界。如圖4所示，現有技術中，通常利用應急軸封注入來解決SBO工況下的主泵軸封完整性問題。在SBO發生后，水壓試驗泵柴油發電機組向一回路水壓試驗泵RIS011PO供電。在應急情況下，接到啟動指令后，水壓試驗泵柴油發電機組在2分鐘內投入，以保證水壓試驗泵向主泵軸封組件應急注水，維持第一密封組件處的冷卻及潤滑，同時將高溫高壓反應堆冷卻劑限制在第一密封組件下游，保證第一密封組件處的溫度在其運行要求的范圍內，防止主泵軸封組件發生破口事故(LossofCoolantAccident，簡稱LOCA)，從而保證一回路壓力邊界的完整性。但是，目前二代及改進型核電廠多為雙堆布置，兩臺機組共用一臺水壓試驗泵，在設計上僅考慮單臺機組發生斷電事故，水壓試驗泵名義流量為6m3/h，其流量僅能滿足一臺機組3臺主泵的軸封水注入量的要求，在發生SBO時另外一臺機組主泵應急軸封注入無法保證，將導致軸封破口事故(SealLOCA)發生。在失去了所有的補水手段后，一回路的泄漏無法得到補充，水裝量得不到保證，使得堆芯逐漸裸露并最終熔化。
技術實現思路
本專利技術實施例所要解決的技術問題在于，針對現有技術中應急軸封注入方式無法滿足核電廠主泵軸封完整性需求的缺陷，提供一種對反應堆冷卻劑泵進行應急軸封的方法及軸封組件，不再依賴于應急軸封注入系統。為了解決上述技術問題，本專利技術實施例提供了一種軸封組件，包括用于在正常運行工況下利用流體靜壓形成的液膜來密封所述反應堆冷卻劑泵的第一密封組件，所述軸封組件還包括設置在所述第一密封組件中、用于在全廠斷電工況下密封所述反應堆冷卻劑泵的非能動停車密封件，所述非能動停車密封件包括感應驅動部和沿所述反應堆冷卻劑泵的泵軸周向設置的密封環，所述密封環具有開口，所述感應驅動部用于在感應到全廠斷電工況時流入所述第一密封組件內的高溫流體后，驅動所述密封環閉合并抱緊所述反應堆冷卻劑泵的泵軸，阻塞所述第一密封組件與所述反應堆冷卻劑泵泵軸之間的縫隙，防止反應堆冷卻劑沿泵軸泄漏。其中，所述感應驅動部包括可熔支撐環和彈性壓緊環，所述可熔支撐環由熔點低于所述高溫流體溫度的可熔材料制成，在正常運行工況下，所述可熔支撐環用于阻止所述彈性壓緊環向所述密封環施加徑向壓力；在全廠斷電工況下，所述可熔支撐環被高溫流體熔化，所述彈性壓緊環向所述密封環施加徑向壓力，使所述密封環閉合。其中，所述第一密封組件包括依次設置在水力部件和電動機之間的第一密封件、第一密封插入件和第一密封插入件支撐件；所述非能動停車密封件設置在所述第一密封插入件內靠近所述第一密封插入件支撐件的一端。其中，所述感應驅動部還包括環繞所述密封環設置的活塞驅動環，所述可熔支撐環的一端與所述第一密封插入件支撐件相抵持，另一端與所述活塞驅動環相抵持；所述彈性壓緊環設置在所述活塞驅動環遠離所述可熔支撐環的一側；所述密封環與所述活塞驅動環相對的一側具有第一斜面，所述活塞驅動環與所述密封環相對的一側具有與所述第一斜面相切的第二斜面，且所述活塞驅動環沿著從所述彈性壓緊環向所述可熔支撐環的方向的直徑逐漸縮小；在正常運行工況下，所述可熔支撐環利用與所述第一密封支撐插入件之間的摩擦力、以及與所述活塞驅動環之間的摩擦力抵消所述彈性壓緊環的徑向壓力；在全廠斷電工況下，所述可熔支撐環被高溫流體熔化，所述彈性壓緊環向所述活塞驅動環施加徑向壓力，促使所述活塞驅動環向所述第一密封插入件支撐件的方向運動并閉合開口。其中，所述第一密封組件包括依次設置在水力部件和電動機之間的第一密封件、第一密封插入件和第一密封插入件支撐件；所述非能動停車密封件設置在所述第一密封插入件支撐件內靠近所述第一密封插入件的一端。其中，所述感應驅動部還包括環繞所述密封環設置的活塞驅動環，所述可熔支撐環的一端與所述第一密封插入件相抵持，另一端與所述活塞驅動環相抵持；所述彈性壓緊環設置在所述活塞驅動環遠離所述可熔支撐環的一側；所述密封環與所述活塞驅動環相對的一側具有第一斜面，所述活塞驅動環與所述密封環相對的一側具有與所述第一斜面相切的第二斜面，且所述活塞驅動環沿著從所述彈性壓緊環向所述可熔支撐環的方向的直徑逐漸縮??；在正常運行工況下，所述可熔支撐環利用與所述第一密封支撐插入件之間的摩擦力、以及與所述活塞驅動環之間的摩擦力抵消所述彈性壓緊環的徑向壓力；在全廠斷電工況下，所述可熔支撐環被高溫流體熔化，所述彈性壓緊環向所述活塞驅動環施加徑向壓力，促使所述活塞驅動環向所述第一密封插入件支撐件的方向運動并閉合開口。其中，非能動停車密封件還包括用于在正常運行工況下限制所述密封環向遠離所述活塞驅動環的方向運動的可熔限位環，所述可熔限位環由熔點低于所述高溫流體溫度的可熔材料制成。其中，所述可熔限位環與所述可熔支撐環一體成型。其中，所述彈性壓緊環是蝶形彈簧。其中，所述密封環的開口的一端設置有弧形的插入部，所述密封環的開口的另一端上開設有用于容納所述插入部的插入槽；在正常運行工況下，所述插入部部分插入所述插入槽中，在全廠斷電工況下，所述插入部完全插入所述插入槽中，并使整個密封環完全抱緊泵軸。另一方面，本專利技術實施例還提供了一種對反應堆冷卻劑泵進行應急軸封的方法，包括：在第一密封組件中設置非能動停車密封件，在正常運行工況下，非能動停車密封件的密封環形成開口，不影響第一密封組件利用流體靜壓形成的液膜來防止反應堆冷卻劑沿泵軸泄漏；在全廠斷電工況下，所述非能動停車密封件的感應驅動部感應到全廠斷電工況時流入所述第一密封組件內的高溫流體后，驅動所述密封環閉合并抱緊所述反應堆冷卻劑泵的泵軸，阻塞所述第一密封組件與所述反應堆冷卻劑泵泵軸之間的縫隙，阻止反應堆冷卻劑沿泵軸泄漏。其中，所述感應驅動部包括可熔支撐環和彈性壓緊環，所述可熔支撐環由熔點低于所述高溫流體本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種軸封組件，包括用于在正常運行工況下利用流體靜壓形成的液膜來密封所述反應堆冷卻劑泵的第一密封組件，其特征在于，所述軸封組件還包括設置在所述第一密封組件中、用于在全廠斷電工況下密封所述反應堆冷卻劑泵的非能動停車密封件(5)，所述非能動停車密封件(5)包括感應驅動部(52)和沿所述反應堆冷卻劑泵的泵軸(1)周向設置的密封環(51)，所述密封環(51)具有開口，所述感應驅動部(52)用于在感應到全廠斷電工況時流入所述第一密封組件內的高溫流體后，驅動所述密封環(51)閉合并抱緊所述反應堆冷卻劑泵的泵軸(1)，阻塞所述第一密封組件與所述反應堆冷卻劑泵的泵軸(1)之間的縫隙，阻止反應堆冷卻劑沿泵軸泄漏。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2013.12.10 CN 20131067166651.一種軸封組件，包括用于在正常運行工況下利用流體靜壓形成的液膜來密封所述反應堆冷卻劑泵的第一密封組件，其特征在于，所述軸封組件還包括設置在所述第一密封組件中、用于在全廠斷電工況下密封所述反應堆冷卻劑泵的非能動停車密封件(5)，所述非能動停車密封件(5)包括感應驅動部(52)和沿所述反應堆冷卻劑泵的泵軸(1)周向設置的密封環(51)，所述密封環(51)具有開口，所述感應驅動部(52)用于在感應到全廠斷電工況時流入所述第一密封組件內的高溫流體后，驅動所述密封環(51)閉合并抱緊所述反應堆冷卻劑泵的泵軸(1)，阻塞所述第一密封組件與所述反應堆冷卻劑泵的泵軸(1)之間的縫隙，阻止反應堆冷卻劑沿泵軸泄漏。2.如權利要求1所述的軸封組件，其特征在于，所述感應驅動部(52)包括可熔支撐環(521)和彈性壓緊環(522)，所述可熔支撐環(521)由熔點低于所述高溫流體的溫度的可熔材料制成，在正常運行工況下，所述可熔支撐環(521)用于阻止所述彈性壓緊環(522)向所述密封環(51)施加徑向壓力；在全廠斷電工況下，所述可熔支撐環(521)被高溫流體熔化，所述彈性壓緊環(522)向所述密封環(51)施加徑向壓力，使所述密封環(51)閉合。3.如權利要求2所述的軸封組件，其特征在于，所述第一密封組件包括依次設置在水力部件和電動機之間的第一密封件、第一密封插入件和第一密封插入件支撐件；所述非能動停車密封件(5)設置在所述第一密封插入件內靠近所述第一密封插入件支撐件的一端。4.如權利要求3所述的軸封組件，其特征在于，所述感應驅動部(52)還包括環繞所述密封環(51)設置的活塞驅動環(523)，所述可熔支撐環(521)的一端與所述第一密封插入件支撐件相抵持，另一端與所述活塞驅動環(523)相抵持；所述彈性壓緊環(522)設置在所述活塞驅動環(523)遠離所述可熔支撐環(521)的一側；所述密封環(51)與所述活塞驅動環(523)相對的一側具有第一斜面，所述活塞驅動環(523)與所述密封環(51)相對的一側具有與所述第一斜面相切的第二斜面，且所述活塞驅動環(523)沿著從所述彈性壓緊環(522)向所述可熔支撐環(521)的方向的直徑逐漸縮??；在正常運行工況下，所述可熔支撐環(521)利用與所述第一密封插入件支撐件之間的摩擦力、以及與所述活塞驅動環(523)之間的摩擦力抵消所述彈性壓緊環(522)的徑向壓力；在全廠斷電工況下，所述可熔支撐環(521)被高溫流體熔化，所述彈性壓緊環(522)向所述活塞驅動環(523)施加徑向壓力，促使所述活塞驅動環(523)向所述第一密封插入件支撐件的方向運動并閉合開口。5.如權利要求2所述的軸封組件，其特征在于，所述第一密封組件包括依次設置在水力部件和電動機之間的第一密封件、第一密封插入件和第一密封插入件支撐件；所述非能動停車密封件(5)設置在所述第一密封插入件支撐件內靠近所述第一密封插入件的一端。6.如權利要求5所述的軸封組件，其特征在于，所述感應驅動部(52)還包括環繞所述密封環(51)設置的活塞驅動環(523)，所述可熔支撐環(521)的一端與所述第一密封插入件相抵持，另一端與所述活塞驅動環(523)相抵持；所述彈性壓緊環(522)設置在所述活塞驅動環(523)遠離所述可熔支撐環(521)的一側；所述密封環(51)與所述活塞驅動環(523)相對的一側具有第一斜面；所述活塞驅動環(523)與所述密封環(51)相對的一側具有與所述第一斜面相切的第二斜面，且所述活塞驅動環(523)沿著從所述彈性壓緊環(522)向所述可熔支撐環(521)的方向的直徑逐漸縮?。辉谡＿\行工況下，所述可熔支撐環(521)利用與所述第一密封插入件支撐件之間的摩擦力、以及與所述活塞驅動環(523)之間的摩擦力抵消所述彈性壓緊環(522)的徑向壓力；在全廠斷電工況下，所述可熔支撐環(521)被高溫流體熔化，所述彈性壓緊環(522)向所述活塞驅動環(523)施加徑向壓力，促使所述活塞驅動環(523)向所述第一密封插入件支撐件的方向運動并閉合開口。7.如權利要求4或6所述的軸封組件，其特征在于，非能動停車密封件(5)還包括用于在正常運行工況下限制所述密封環(51)向遠離所述活塞驅動環(523)的方向運動的可熔限位環(524)，所述可熔限位環(524)由熔點低于所述高溫流體的溫度的可熔材料制成。8.如權利要求7所述的軸封組件，其特征在于，所述可熔限位環(524)與所述可熔支撐環(521)一體成型。9.如權利要求4或6所述的軸封組件，其特征在于，所述彈性壓緊環(522)是蝶形彈簧。10.如權利要求4或6所述的軸封組件，其特征在于，所述密封環(51)的開口的一端設置有弧形的插入部，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：羅曼·蒂利耶，
申請(專利權)人：阿?，m核能公司，
類型：發明
國別省市：法國,FR