对反应堆冷却剂泵进行应急轴封的方法及轴封组件技术

本发明专利技术实施例公开了一种对反应堆冷却剂泵进行应急轴封的方法及轴封组件，所述方法包括：在第一密封组件中设置非能动停车密封件(5)，在正常运行工况下，非能动停车密封件形成开口，不影响第一密封组件利用流体静压形成的液膜来防止反应堆冷却剂沿泵轴(1)泄漏；在全厂断电工况下，非能动停车密封件感应到流入第一密封组件内的高温流体后，闭合并抱紧反应堆冷却剂泵的泵轴，阻塞第一密封组件与反应堆冷却剂泵泵轴之间的缝隙，阻止反应堆冷却剂沿泵轴泄漏。本发明专利技术有效解决了全厂断电工况下主泵轴封泄漏问题，降低了核电厂的堆芯损坏概率。

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.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】对反应堆冷却剂泵进行应急轴封的方法及轴封组件
本专利技术涉及核电领域，尤其涉及一种对反应堆冷却剂泵进行应急轴封的方法及轴封组件。
技术介绍
在压水堆核电厂中，通常将反应堆冷却剂泵称为主泵。流体静压轴封型核主泵是由三相感应式电动机驱动的单级、单吸、立式混流泵。图1是典型的二代及其改进型核电厂主泵的结构示意图，该主泵从上之下依次由电动机、轴封组件和水力部件组成。反应堆冷却剂泵的轴(简称泵轴)贯穿整个泵的中心。反应堆冷却剂以流体形式由一个装在泵轴下端的叶轮来泵送，冷却剂通过泵壳底部吸入，向上流过叶轮，然后通过导叶和泵壳体侧面的一个出口接管排出。图2和3分别是图1所示主泵中的静压轴封组件以及第一密封组件的结构示意图，轴封组件采用三级轴封，从下至上分别为第一密封组件(也称为1号密封)、第二密封组件(也称为2号密封)和第三密封组件(也称为3号密封)。在正常运行工况下，其第一密封组件的冷却由化学及容积控制系统(ChemicalandVolumeControlSystem，简称RCV)提供的注入水来保障。在全厂断电工况(StationBlackOut，简称SBO)下，RCV系统功能丧失，无法为主泵中的轴封组件提供正常冷却，同时设备冷却水系统(EquipmentCoolingWaterSystem，简称RRI)的功能也丧失，无法为主泵中的轴封组件提供备用冷却。此时，一回路的高温流体很快威胁到主泵的轴封组件，其热应力可能使主泵轴封功能丧失，从而破坏一回路压力边界。如图4所示，现有技术中，通常利用应急轴封注入来解决SBO工况下的主泵轴封完整性问题。在SBO发生后，水压试验泵柴油发电机组向一回路水压试验泵RIS011PO供电。在应急情况下，接到启动指令后，水压试验泵柴油发电机组在2分钟内投入，以保证水压试验泵向主泵轴封组件应急注水，维持第一密封组件处的冷却及润滑，同时将高温高压反应堆冷却剂限制在第一密封组件下游，保证第一密封组件处的温度在其运行要求的范围内，防止主泵轴封组件发生破口事故(LossofCoolantAccident，简称LOCA)，从而保证一回路压力边界的完整性。但是，目前二代及改进型核电厂多为双堆布置，两台机组共用一台水压试验泵，在设计上仅考虑单台机组发生断电事故，水压试验泵名义流量为6m3/h，其流量仅能满足一台机组3台主泵的轴封水注入量的要求，在发生SBO时另外一台机组主泵应急轴封注入无法保证，将导致轴封破口事故(SealLOCA)发生。在失去了所有的补水手段后，一回路的泄漏无法得到补充，水装量得不到保证，使得堆芯逐渐裸露并最终熔化。
技术实现思路
本专利技术实施例所要解决的技术问题在于，针对现有技术中应急轴封注入方式无法满足核电厂主泵轴封完整性需求的缺陷，提供一种对反应堆冷却剂泵进行应急轴封的方法及轴封组件，不再依赖于应急轴封注入系统。为了解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种轴封组件，包括用于在正常运行工况下利用流体静压形成的液膜来密封所述反应堆冷却剂泵的第一密封组件，所述轴封组件还包括设置在所述第一密封组件中、用于在全厂断电工况下密封所述反应堆冷却剂泵的非能动停车密封件，所述非能动停车密封件包括感应驱动部和沿所述反应堆冷却剂泵的泵轴周向设置的密封环，所述密封环具有开口，所述感应驱动部用于在感应到全厂断电工况时流入所述第一密封组件内的高温流体后，驱动所述密封环闭合并抱紧所述反应堆冷却剂泵的泵轴，阻塞所述第一密封组件与所述反应堆冷却剂泵泵轴之间的缝隙，防止反应堆冷却剂沿泵轴泄漏。其中，所述感应驱动部包括可熔支撑环和弹性压紧环，所述可熔支撑环由熔点低于所述高温流体温度的可熔材料制成，在正常运行工况下，所述可熔支撑环用于阻止所述弹性压紧环向所述密封环施加径向压力；在全厂断电工况下，所述可熔支撑环被高温流体熔化，所述弹性压紧环向所述密封环施加径向压力，使所述密封环闭合。其中，所述第一密封组件包括依次设置在水力部件和电动机之间的第一密封件、第一密封插入件和第一密封插入件支撑件；所述非能动停车密封件设置在所述第一密封插入件内靠近所述第一密封插入件支撑件的一端。其中，所述感应驱动部还包括环绕所述密封环设置的活塞驱动环，所述可熔支撑环的一端与所述第一密封插入件支撑件相抵持，另一端与所述活塞驱动环相抵持；所述弹性压紧环设置在所述活塞驱动环远离所述可熔支撑环的一侧；所述密封环与所述活塞驱动环相对的一侧具有第一斜面，所述活塞驱动环与所述密封环相对的一侧具有与所述第一斜面相切的第二斜面，且所述活塞驱动环沿着从所述弹性压紧环向所述可熔支撑环的方向的直径逐渐缩小；在正常运行工况下，所述可熔支撑环利用与所述第一密封支撑插入件之间的摩擦力、以及与所述活塞驱动环之间的摩擦力抵消所述弹性压紧环的径向压力；在全厂断电工况下，所述可熔支撑环被高温流体熔化，所述弹性压紧环向所述活塞驱动环施加径向压力，促使所述活塞驱动环向所述第一密封插入件支撑件的方向运动并闭合开口。其中，所述第一密封组件包括依次设置在水力部件和电动机之间的第一密封件、第一密封插入件和第一密封插入件支撑件；所述非能动停车密封件设置在所述第一密封插入件支撑件内靠近所述第一密封插入件的一端。其中，所述感应驱动部还包括环绕所述密封环设置的活塞驱动环，所述可熔支撑环的一端与所述第一密封插入件相抵持，另一端与所述活塞驱动环相抵持；所述弹性压紧环设置在所述活塞驱动环远离所述可熔支撑环的一侧；所述密封环与所述活塞驱动环相对的一侧具有第一斜面，所述活塞驱动环与所述密封环相对的一侧具有与所述第一斜面相切的第二斜面，且所述活塞驱动环沿着从所述弹性压紧环向所述可熔支撑环的方向的直径逐渐缩小；在正常运行工况下，所述可熔支撑环利用与所述第一密封支撑插入件之间的摩擦力、以及与所述活塞驱动环之间的摩擦力抵消所述弹性压紧环的径向压力；在全厂断电工况下，所述可熔支撑环被高温流体熔化，所述弹性压紧环向所述活塞驱动环施加径向压力，促使所述活塞驱动环向所述第一密封插入件支撑件的方向运动并闭合开口。其中，非能动停车密封件还包括用于在正常运行工况下限制所述密封环向远离所述活塞驱动环的方向运动的可熔限位环，所述可熔限位环由熔点低于所述高温流体温度的可熔材料制成。其中，所述可熔限位环与所述可熔支撑环一体成型。其中，所述弹性压紧环是蝶形弹簧。其中，所述密封环的开口的一端设置有弧形的插入部，所述密封环的开口的另一端上开设有用于容纳所述插入部的插入槽；在正常运行工况下，所述插入部部分插入所述插入槽中，在全厂断电工况下，所述插入部完全插入所述插入槽中，并使整个密封环完全抱紧泵轴。另一方面，本专利技术实施例还提供了一种对反应堆冷却剂泵进行应急轴封的方法，包括：在第一密封组件中设置非能动停车密封件，在正常运行工况下，非能动停车密封件的密封环形成开口，不影响第一密封组件利用流体静压形成的液膜来防止反应堆冷却剂沿泵轴泄漏；在全厂断电工况下，所述非能动停车密封件的感应驱动部感应到全厂断电工况时流入所述第一密封组件内的高温流体后，驱动所述密封环闭合并抱紧所述反应堆冷却剂泵的泵轴，阻塞所述第一密封组件与所述反应堆冷却剂泵泵轴之间的缝隙，阻止反应堆冷却剂沿泵轴泄漏。其中，所述感应驱动部包括可熔支撑环和弹性压紧环，所述可熔支撑环由熔点低于所述高温流体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轴封组件，包括用于在正常运行工况下利用流体静压形成的液膜来密封所述反应堆冷却剂泵的第一密封组件，其特征在于，所述轴封组件还包括设置在所述第一密封组件中、用于在全厂断电工况下密封所述反应堆冷却剂泵的非能动停车密封件(5)，所述非能动停车密封件(5)包括感应驱动部(52)和沿所述反应堆冷却剂泵的泵轴(1)周向设置的密封环(51)，所述密封环(51)具有开口，所述感应驱动部(52)用于在感应到全厂断电工况时流入所述第一密封组件内的高温流体后，驱动所述密封环(51)闭合并抱紧所述反应堆冷却剂泵的泵轴(1)，阻塞所述第一密封组件与所述反应堆冷却剂泵的泵轴(1)之间的缝隙，阻止反应堆冷却剂沿泵轴泄漏。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.10 CN 20131067166651.一种轴封组件，包括用于在正常运行工况下利用流体静压形成的液膜来密封所述反应堆冷却剂泵的第一密封组件，其特征在于，所述轴封组件还包括设置在所述第一密封组件中、用于在全厂断电工况下密封所述反应堆冷却剂泵的非能动停车密封件(5)，所述非能动停车密封件(5)包括感应驱动部(52)和沿所述反应堆冷却剂泵的泵轴(1)周向设置的密封环(51)，所述密封环(51)具有开口，所述感应驱动部(52)用于在感应到全厂断电工况时流入所述第一密封组件内的高温流体后，驱动所述密封环(51)闭合并抱紧所述反应堆冷却剂泵的泵轴(1)，阻塞所述第一密封组件与所述反应堆冷却剂泵的泵轴(1)之间的缝隙，阻止反应堆冷却剂沿泵轴泄漏。2.如权利要求1所述的轴封组件，其特征在于，所述感应驱动部(52)包括可熔支撑环(521)和弹性压紧环(522)，所述可熔支撑环(521)由熔点低于所述高温流体的温度的可熔材料制成，在正常运行工况下，所述可熔支撑环(521)用于阻止所述弹性压紧环(522)向所述密封环(51)施加径向压力；在全厂断电工况下，所述可熔支撑环(521)被高温流体熔化，所述弹性压紧环(522)向所述密封环(51)施加径向压力，使所述密封环(51)闭合。3.如权利要求2所述的轴封组件，其特征在于，所述第一密封组件包括依次设置在水力部件和电动机之间的第一密封件、第一密封插入件和第一密封插入件支撑件；所述非能动停车密封件(5)设置在所述第一密封插入件内靠近所述第一密封插入件支撑件的一端。4.如权利要求3所述的轴封组件，其特征在于，所述感应驱动部(52)还包括环绕所述密封环(51)设置的活塞驱动环(523)，所述可熔支撑环(521)的一端与所述第一密封插入件支撑件相抵持，另一端与所述活塞驱动环(523)相抵持；所述弹性压紧环(522)设置在所述活塞驱动环(523)远离所述可熔支撑环(521)的一侧；所述密封环(51)与所述活塞驱动环(523)相对的一侧具有第一斜面，所述活塞驱动环(523)与所述密封环(51)相对的一侧具有与所述第一斜面相切的第二斜面，且所述活塞驱动环(523)沿着从所述弹性压紧环(522)向所述可熔支撑环(521)的方向的直径逐渐缩小；在正常运行工况下，所述可熔支撑环(521)利用与所述第一密封插入件支撑件之间的摩擦力、以及与所述活塞驱动环(523)之间的摩擦力抵消所述弹性压紧环(522)的径向压力；在全厂断电工况下，所述可熔支撑环(521)被高温流体熔化，所述弹性压紧环(522)向所述活塞驱动环(523)施加径向压力，促使所述活塞驱动环(523)向所述第一密封插入件支撑件的方向运动并闭合开口。5.如权利要求2所述的轴封组件，其特征在于，所述第一密封组件包括依次设置在水力部件和电动机之间的第一密封件、第一密封插入件和第一密封插入件支撑件；所述非能动停车密封件(5)设置在所述第一密封插入件支撑件内靠近所述第一密封插入件的一端。6.如权利要求5所述的轴封组件，其特征在于，所述感应驱动部(52)还包括环绕所述密封环(51)设置的活塞驱动环(523)，所述可熔支撑环(521)的一端与所述第一密封插入件相抵持，另一端与所述活塞驱动环(523)相抵持；所述弹性压紧环(522)设置在所述活塞驱动环(523)远离所述可熔支撑环(521)的一侧；所述密封环(51)与所述活塞驱动环(523)相对的一侧具有第一斜面；所述活塞驱动环(523)与所述密封环(51)相对的一侧具有与所述第一斜面相切的第二斜面，且所述活塞驱动环(523)沿着从所述弹性压紧环(522)向所述可熔支撑环(521)的方向的直径逐渐缩小；在正常运行工况下，所述可熔支撑环(521)利用与所述第一密封插入件支撑件之间的摩擦力、以及与所述活塞驱动环(523)之间的摩擦力抵消所述弹性压紧环(522)的径向压力；在全厂断电工况下，所述可熔支撑环(521)被高温流体熔化，所述弹性压紧环(522)向所述活塞驱动环(523)施加径向压力，促使所述活塞驱动环(523)向所述第一密封插入件支撑件的方向运动并闭合开口。7.如权利要求4或6所述的轴封组件，其特征在于，非能动停车密封件(5)还包括用于在正常运行工况下限制所述密封环(51)向远离所述活塞驱动环(523)的方向运动的可熔限位环(524)，所述可熔限位环(524)由熔点低于所述高温流体的温度的可熔材料制成。8.如权利要求7所述的轴封组件，其特征在于，所述可熔限位环(524)与所述可熔支撑环(521)一体成型。9.如权利要求4或6所述的轴封组件，其特征在于，所述弹性压紧环(522)是蝶形弹簧。10.如权利要求4或6所述的轴封组件，其特征在于，所述密封环(51)的开口的一端设置有弧形的插入部，...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗曼·蒂利耶，
申请(专利权)人：阿海珐核能公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR