содержание   ..  60  61  62  63  64  65  66  67  68  69  70  ..

Конструктивные схемы водяных насосов с механическим уплотнением вала, применяемые на АЭС

Подвижные механические уплотнения водяных насосов с механическим уплотнением вала, применяемые на АЭС

 Вращающиеся механические уплотнения представляют собой устройства, в которых создается малый осевой зазор, ограничивающий протечки запирающей воды. По принципу работы вращающиеся механические уплотнения можно разделить на два типа: контактные и с регулируемым осевым зазором.

Контактное уплотнение состоит из двух контактирующих по торцу колец (одно — неподвижное, другое—вращающееся), которые прижимаются друг к другу пружиной и гидравическим давлением.

При вращении между контактирующими торцами колец образуется тонкая гидродинамическая пленка. Такое уплотнение дает весьма малые протечки (от «нулевых» до нескольких десятков литров в секунду).

В механических уплотнениях с регулируемым зазором между контактирующими торцами колец различными способами создается малый зазор. В таких уплотнениях удается получить протечки от нескольких десятков литров до нескольких кубических метров в секунду. Принципиальное отличие контактных уплотнений от уплотнений с регулируемым зазором заключается в том, что в последних между контактирующими поверхностями реализуется жидкостный режим трения, а в первых — промежуточный, связанный с наличием в отдельных местах контактирующих поверхностей сухого трения.

Контактное уплотнение. Разработано и находится в эксплуатации значительное число контактных уплотнений. Основная трудность обеспечения работоспособности контактного уплотнения с сохранением малых протечек заключается в создании таких условий работы контактирующей пары, при которых не происходит деформаций контактирующих колец под действием давления жидкости и температурных расширений. Очевидно, что чем меньший перепад давлений приходится уплотнять, тем легче условия работы контактирующей пары. Поэтому в практике при не-обходимости уплотнения большого перепада давлений нашли применение уплотнения с несколькими контактирующими парами, между которыми распределяется общий перепад давлений. Однако следует признать, что для имеющих место в насосах АЭС давлений возможно создание контактного уплотнения, в котором весь требуемый перепад можно уплотнить одной парой (созданы отечественные уплотнения с одной контактной парой на перепад до 20 МПа). Ниже дается описание контактного уплотнения (рис. 4.13), применяемого на насосах вместо уплотнения с плавающими кольцами.

Уплотнение состоит из корпуса, в котором размещаются две пары контактирующих колец (контурная и атмосферная ступени). Каждая ступень уплотнения состоит из неподвижного и вращающегося колец из силицированного графита. Вращающиеся кольца обеих ступеней монтируются в общей втулке, которая вращается вместе с валом. Вращающиеся кольца скреплены со втулкой шпонками, которые предотвращают поворот колец относительно втулки, позволяя в то же время вращающимся кольцам перемещаться в осевом направлении. К неподвижным кольцам вращающиеся кольца прижимаются пружинами, смонтированными во втулке. Так как в конструкции механического уплотнения имеются резиновые прокладки, герметизирующие неподвижные разъемы, то для обеспечения допустимой температуры в местах установки резиновых прокладок блок механического уплотнения снабжен двумя холодильниками и термобарьером. Подвод запирающей воды осуществляется через отверстие.

Опыт эксплуатации контактных механических уплотнений с кольцами из силицированного графита на Ленинградской АЭС показал, что при правильно выбранных удельных давлениях в рабочем контакте износ колец практически отсутствует. Однако под действием перепада давлений наблюдается размыв контактирующих поверхностей с образованием небольших канавок, приводящих к существенному увеличению протечек. Характерно, что это явление наблюдается в первую очередь на той ступени, где срабатывается наибольший перепад давления, т. е. на атмосферной ступени. За это же время эксплуатации контурная ступень остается без видимых признаков размывания.

Рис. 4.13. Контактное уплотнение:
1 — корпус; 2 — неподвижное кольцо; 3 — подвижное кольцо; 4 — втулка; 5 — пружина

Утечки через осевой зазор между двумя контактирующими кольцами в сильной степени зависят от осевого зазора, т. е. от толщины пленки жидкости (примерно кубическая зависимость). Малых протечек удается достичь только при весьма малых осевых зазорах. Так, например, по приближенным расчетным оценкам, средний осевой зазор в контактном уплотнении насоса ЦВН-7 (частота вращения 1000 об/мин, перепад давления 9,0 МПа, ширина уплотняющего пояска 5 мм) при протечках 5 л/ч равен 1 мкм. Естественно, что при таком среднем зазоре с учетом геометрических погрешностей изготовления и шероховатости контактирующих поверхностей в ряде мест пленка жидкости отсутствует. Для обеспечения полностью жидкостного режима трения в контактирующей паре необходимо работать при зазорах не менее 4—5 мкм. Также осевые зазоры можно получить в уплотнениях с фиксированным или регулируемым осевым зазором.



Уплотнение с фиксированным зазором (рис.4.14). К вращающемуся кольцу пружиной поджимается невращающееся кольцо, имеющее возможность перемещаться в осевом направлении. Невращающееся кольцо на торцевой поверхности имеет канавки, которые через капилляр сообщаются с полостью высокого давления. За счет подбора соответствующей площади канавок, размеров капилляров, ширины невращающегося кольца и силы пружины при определенном давлении в насосе можно обеспечить требуемый зазор между кольцами. Если зазор между кольцами увеличивается, то давление в канавках падает и пружины  неуравновешенные гидравлические силы возвращают невращающееся кольцо в первоначальное положение, т. е. восстанавливают зазор. При уменьшении, зазора давление в канавках возрастает, вследствие чего зазор восстанавливается. Та^им образом, уплотнение работает с фиксированным малым осевым зазором. Следует отметить, что для такого уплотнения опасно забивание капилляра и

температурные деформации в переходных режимах. Кроме того, оно требует интенсивного охлаждения.

Уплотнение с изменяющимся осевым зазором (рис. 4.15). Это уплотнение для поддержания осевого зазора использует напор, создаваемый специальным высоконапорным насосом.

Контактная пара работает как гидростатическая пара с весьма малым зазором (5—10 мкм), что позволяет иметь малые протечки. Наличие внешней системы питания уплотнения позволяет осуществлять регулирование зазора. Для такого типа уплотнения должна быть обеспечена гарантированная подача воды под высоким давлением, что можно достигнуть резервированием и системой автоматики.

Это уплотнение плохо переносит температурные деформации, возникающие при переходных режимах и загрязнении капилляров и зазора между контактирующими поверхностями.

Рис. 4.14. Уплотнение с фиксированным зазором:
1 — корпус; 2 — камера; 3 — неподвижное кольцо; 4 вал; 5 — подвижное кольцо

Рис. 4.15. Уплотнение с изменяющимся осевым зазором:
1 — рабочий зазор; 2 — дроссель; 3 — подача холодной воды высокого давления

содержание   ..  60  61  62  63  64  65  66  67  68  69  70  ..