專利名稱：三級流體動壓機(jī)械密封測試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉三級流體動壓機(jī)械密封測試裝置。
背景技術(shù)：
三級流體動壓機(jī)械密封測試裝置主要用來完成核主泵三級流體動壓機(jī)械密封的測量等密封性能試驗(yàn)。其中，三級流體動壓機(jī)械密封是核主泵結(jié)構(gòu)中最為核心的重要組成部分，直接關(guān)系核主泵在核電站中能否安全、可靠運(yùn)行。如果密封發(fā)生泄漏，將直接導(dǎo)致反應(yīng)堆停堆，給核電站帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重時還會造成環(huán)境輻射污染。該裝置為完全模擬核電站核主泵三級流體動壓機(jī)械密封的運(yùn)行工況而設(shè)計，通過在無輻射條件下，預(yù)監(jiān)測密封運(yùn)轉(zhuǎn)時冷卻水的泄漏量、壓力及溫度等，為核主泵在核電站中安全、可靠運(yùn)行提供保障。目前，核主泵是我國核電站核島中唯一沒有完全實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化的設(shè)備。而核主泵的制造市場長期被歐美日等發(fā)達(dá)國家壟斷，由其技術(shù)上的先進(jìn)性，我國在核主泵的設(shè)計及制造方面處于被動狀態(tài)，并一直依賴于進(jìn)口。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是公開一種拆裝安全方便、適用性強(qiáng)，非常適用不同量級核主泵三級流體動壓機(jī)械密封性能測試試驗(yàn)的三級流體動壓機(jī)械密封測試裝置。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種三級流體動壓機(jī)械密封測試裝置，殼體(2)下部鉆有十六個螺孔，通過螺栓和螺母將下部軸承體(3)固定鎖緊，水導(dǎo)軸承(10)套裝在軸(I)下端，通過圓柱銷和內(nèi)六角螺釘與軸承固定環(huán)(11)相連后再固定到軸承體(3)下部，調(diào)整螺釘組件(16)安裝在下部軸承蓋(6)上用于支撐軸系和密封下體，位于靜態(tài)支撐環(huán)(12)上的彈簧彈起靜壓止逆密封環(huán)(14)，旋轉(zhuǎn)支撐環(huán)(13)壓裝在靜壓止逆密封環(huán)(14)上阻止其軸向自由移動，沿軸系方向依次布置密封殼(8)、密封外環(huán)(7)，機(jī)械密封環(huán)(9)通過圓柱銷安裝固定在密封軸套(15)上并由兩半卡環(huán)將密封軸套(15)鎖死，上部軸承蓋(4)由十六對螺栓螺母連接到殼體(2)上部，用于封閉上腔和支撐密封托架(18)、軸承室(19)，滑動密封(17)套裝在軸(I)上端與骨架密封(23)組成多重密封結(jié)構(gòu)阻止?jié)櫥托孤?，甩油環(huán)(22)套裝在軸(I)上并且隨軸(I)轉(zhuǎn)動驅(qū)動油循環(huán)，甩油環(huán)(22)支撐滾動軸承(20)內(nèi)圈，頂蓋(21)壓緊滾動軸承(20)外圈，完成結(jié)構(gòu)閉合鎖緊。本發(fā)明的有益效果是( I)本發(fā)明采用了水導(dǎo)軸承和滾動軸承的雙軸承結(jié)構(gòu),水導(dǎo)軸承模擬了核主泵的結(jié)構(gòu)，滾動軸承承載了轉(zhuǎn)子的軸向力，使得軸系運(yùn)行較為平穩(wěn)。(2)裝壓在軸上的滑動密封與密封托架徑向圓周配合，并通過O形圈形成靜態(tài)隔離層，有效地將下腔體注入水與上腔體潤滑油間隔開，避免了對介質(zhì)注入水的油污染。(3)扭矩測試裝置通過電動機(jī)機(jī)架扭動實(shí)現(xiàn)了對扭矩的測量。電動機(jī)機(jī)架由電動機(jī)支座和電動機(jī)法蘭座兩部分組成，其上分別安裝有一個力臂，兩力臂端部由測力元件和連桿相連接，組成扭矩測試驗(yàn)裝置。電動機(jī)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的扭矩通過電動機(jī)支座和電動機(jī)法蘭座上的力臂傳遞給測力元件，形成可被采集的拉伸力信號，通過數(shù)據(jù)分析最終實(shí)現(xiàn)對轉(zhuǎn)子扭矩的測量。(4)裝置為豎直裝配結(jié)構(gòu)，從上端安裝軸時會因自重而自由下落，位于裝置底部的調(diào)整螺釘組件可以通過調(diào)整螺釘?shù)臄Q入距離來固定軸的安裝高度，從而克服了軸系裝配時垂直滑落的困難。(5)裝置設(shè)計成拆裝方便且可自由更換不同機(jī)械密封組件的結(jié)構(gòu)形式，分別對不同的單級機(jī)械密封進(jìn)行性能測試。位于軸中部的密封殼起支撐密封外環(huán)作用，當(dāng)實(shí)際需要同時測試多級密封(二級或三級組件)時，只需將密封殼更換為其他機(jī)械密封及其支撐組件，便可實(shí)現(xiàn)多級密封性能的測試。這種空間結(jié)構(gòu)設(shè)計的多適性，充分展現(xiàn)了本裝置的靈活、多變、功能性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。(6)整套裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計精密，可同時完成三級密封的性能試驗(yàn)考慮。試驗(yàn)時，通過升壓的三個階段，分別模擬三級密封的正常運(yùn)行工況、兩級密封的正常運(yùn)行工況和單級密封工作的事故載荷。通過試驗(yàn)，最終可驗(yàn)證密封的在不同工況下的泄漏量，如果泄漏量低于規(guī)定的泄漏值，證明密封有效。從而確保核主泵在長期運(yùn)轉(zhuǎn)時，不發(fā)生泄漏，也為核電站的正常運(yùn)行提供保障。三級密封無泄漏原理補(bǔ)充說明三級密封，采用三級相同的流體動壓式機(jī)械密封 分?jǐn)偯芊鈮毫Α纳铣浔玫淖⑷胨?，分別經(jīng)過三個節(jié)流裝置節(jié)流，分別進(jìn)入機(jī)械密封腔內(nèi)，進(jìn)入第一級機(jī)械密封腔內(nèi)的壓力為159bar，進(jìn)入第二級機(jī)械密封腔的壓力為106bar，進(jìn)入第三級機(jī)械密封腔的壓力為53bar。進(jìn)入每級機(jī)械密封的冷卻水流量為600L/h。使三級串聯(lián)機(jī)械密封的每一級都是同等工況。每級機(jī)械密封可控泄漏為5L/h。在初始階段三級流體動壓機(jī)械密封芯件每級設(shè)計成均能承受全系統(tǒng)壓力159bar，但是在主泵正常運(yùn)行時每級只承受1/3的全系統(tǒng)壓力，約53bar。該三級串聯(lián)機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為非接觸式。平衡型，靜止式，多彈簧，旋轉(zhuǎn)環(huán)端面開設(shè)多個大波紋，靜止環(huán)內(nèi)徑附加支撐環(huán)。三級串聯(lián)機(jī)械密封的前兩級集裝在一起，第三級為一個單獨(dú)集裝式，每一級與泵體的接口尺寸逐級增大，與泵軸的接口尺寸逐級減小，這樣使安裝更加方便，快捷。核電站一回路系統(tǒng)壓力是152bar。在主泵正常運(yùn)行工況下，系統(tǒng)壓力通過三級串聯(lián)機(jī)械密封降低到大氣壓力。由核電站RCV系統(tǒng)的離心式上充泵提供的流量為2000L/h，壓力為159bar的高壓軸密封注入水進(jìn)入軸密封系統(tǒng)后，由于軸密封注入水的壓力高于一回路系統(tǒng)壓力，因此該注入水分成三個流向。一個流向以流量800L/h至水潤滑徑向軸承進(jìn)入到一回路系統(tǒng)內(nèi)，防止反應(yīng)堆冷卻劑進(jìn)入密封墻內(nèi)。另兩個流向分別以流量600L/h進(jìn)入二級機(jī)械密封和三級機(jī)械密封，其壓力分別為106bar和53bar。該分向流是由4個節(jié)流器1、2、3、4來完成的。注入水經(jīng)過節(jié)流器I壓力降為106bar時，第一級軸密封前后端的壓力差為53bar，此時第一級軸密封面的泄漏量為5L/h，其主要是密封面的潤滑和散熱作用。這5L/h的泄漏流量流到第二級軸密封前，壓力已降為106bar。同樣原理，經(jīng)過2、3級密封和節(jié)流器的共同作用下，壓力為159bar高壓密封注入水的壓力也降到2 3bar，分別注入核電站RCV系統(tǒng)，且從第三級軸密封密封面泄漏出來的5L/h泄漏流流入低壓泄漏系統(tǒng)。該試驗(yàn)裝置就能夠測量模擬反應(yīng)堆冷卻劑泵真機(jī)工況下的各項(xiàng)密封測試。該測試裝置驗(yàn)證三級流體動壓機(jī)械密封的密封性能，直接關(guān)系核主泵的研制成功與否。密封試驗(yàn)的通過，我國實(shí)現(xiàn)核主泵國產(chǎn)化工作邁進(jìn)一大步，從此擺脫受制國外進(jìn)口的尷尬局面，填補(bǔ)國家國家始終未實(shí)現(xiàn)主泵國產(chǎn)化的空白歷史，替代進(jìn)口，節(jié)約外匯，也為國家核電在國際市場中的競爭及向第三方出口做好條件準(zhǔn)備。


圖I是三級流體動壓機(jī)械密封測試裝置剖視2是殼體監(jiān)測孔剖視圖
具體實(shí)施例方式如圖I所示的三級流體動壓機(jī)械密封測試裝置，殼體2下部鉆有十六個螺孔，通過螺栓和螺母將下部軸承體3固定鎖緊，水導(dǎo)軸承10套裝在軸I下端，通過圓柱銷和內(nèi)六角螺釘與軸承固定環(huán)11相連后再固定到軸承體3下部，調(diào)整螺釘組件16安裝在下部軸承蓋6上用于支撐軸系和密封下體，位于靜態(tài)支撐環(huán)12上的彈簧彈起靜壓止逆密封環(huán)14，旋轉(zhuǎn)支撐環(huán)13壓裝在靜壓止逆密封環(huán)14上阻止其軸向自由移動，沿軸系方向依次布置密封殼8、密封外環(huán)7，機(jī)械密封環(huán)9通過圓柱銷安裝固定在密封軸套15上并由兩半卡環(huán)將密封軸 套15鎖死，上部軸承蓋4由十六對螺栓螺母連接到殼體2上部，用于封閉上腔和支撐密封托架18、軸承室19，滑動密封17套裝在軸I上端與骨架密封23組成多重密封結(jié)構(gòu)阻止?jié)櫥托孤τ铜h(huán)22套裝在軸I上并且隨軸I轉(zhuǎn)動驅(qū)動油循環(huán)，甩油環(huán)22支撐滾動軸承20內(nèi)圈，頂蓋21壓緊滾動軸承20外圈，完成結(jié)構(gòu)閉合鎖緊。電機(jī)支架25上安裝扭矩測試裝置26用于測試電動機(jī)27的扭矩，殼體2上安裝測溫裝置24，用來監(jiān)測裝置腔體內(nèi)的注入水的溫度。本發(fā)明采用滾動軸承20模擬了核主泵雙向推力軸承的承軸軸向力的功能，水導(dǎo)軸承10則完成仿真核主泵水潤滑對中結(jié)構(gòu)，保證了整個軸系的對中和平穩(wěn)轉(zhuǎn)動運(yùn)行，調(diào)整螺釘組件16方便了軸系的裝配與拆卸，如圖2所示，殼體2上的四個螺孔，注入水孔2-3、密封前測壓孔2-1、高壓泄漏量孔2-4和低壓泄漏量的測量孔2-1，模擬了核主泵的注入水、密封前測壓、高壓泄漏量和低壓泄漏量的測量，有效實(shí)現(xiàn)了不同工況下對密封的性能測試，增強(qiáng)了對密封可使用性的保證。本發(fā)明有利于不同單級機(jī)械密封的更換，同時可實(shí)現(xiàn)同種結(jié)構(gòu)的不同量級機(jī)械密封的性能測試，測試結(jié)果準(zhǔn)確可靠，適用范圍廣。
權(quán)利要求
1.一種三級流體動壓機(jī)械密封測試裝置，其特征是殼體(2)下部鉆有十六個螺孔，通過螺栓和螺母將下部軸承體(3)固定鎖緊，水導(dǎo)軸承(10)套裝在軸(I)下端，通過圓柱銷和內(nèi)六角螺釘與軸承固定環(huán)(11)相連后再固定到軸承體(3)下部，調(diào)整螺釘組件(16)安裝在下部軸承蓋(6)上用于支撐軸系和密封下體，位于靜態(tài)支撐環(huán)(12)上的彈簧彈起靜壓止逆密封環(huán)(14)，旋轉(zhuǎn)支撐環(huán)(13)壓裝在靜壓止逆密封環(huán)(14)上阻止其軸向自由移動，沿軸系方向依次布置密封殼(8 )、密封外環(huán)(7 )，機(jī)械密封環(huán)(9 )通過圓柱銷安裝固定在密封軸套(15)上并由兩半卡環(huán)將密封軸套(15)鎖死，上部軸承蓋(4)由十六對螺栓螺母連接到殼體(2 )上部，用于封閉上腔和支撐密封托架(18 )、軸承室(19 )，滑動密封(17)套裝在軸(I)上端與骨架密封(23)組成多重密封結(jié)構(gòu)阻止?jié)櫥托孤?，甩油環(huán)(22)套裝在軸(I)上并且隨軸(I)轉(zhuǎn)動驅(qū)動油循環(huán)，甩油環(huán)(22)支撐滾動軸承(20)內(nèi)圈，頂蓋(21)壓緊滾動軸承(20)外圈，完成結(jié)構(gòu)閉合鎖緊。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種三級流體動壓機(jī)械密封測試裝置，其特征是電機(jī)支架(25)上安裝扭矩測試裝置(26)用于測試電動機(jī)(27)的扭矩，殼體(2)上安裝測溫裝置(24 )，用來監(jiān)測裝置腔體內(nèi)的注入水的溫度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種三級流體動壓機(jī)械密封測試裝置，將結(jié)構(gòu)設(shè)計成可更換不同量級的機(jī)械密封，增強(qiáng)了適用范圍，水導(dǎo)軸承和滾動軸承的雙軸承結(jié)構(gòu)形式既保證了模擬核主泵的實(shí)際運(yùn)行工況，又保證了軸系運(yùn)行時的對中和穩(wěn)定，調(diào)整螺釘組件實(shí)現(xiàn)了軸系的安全拆裝，溫度、壓力和泄漏量的監(jiān)測完全模擬核主泵工況，保證了測試結(jié)果了的準(zhǔn)確可靠性。本發(fā)明結(jié)構(gòu)上拆裝安全方便、適用性強(qiáng)，非常適用不同量級核主泵三級流體動壓機(jī)械密封的性能測試。
文檔編號F04B51/00GK102808760SQ20121032216
公開日2012年12月5日 申請日期2012年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月4日
發(fā)明者蔡龍, 馮曉東, 李夢啟, 賈允, 李偉剛, 邱國帆, 魏曉玲, 楊曉峰, 李函霖 申請人:哈爾濱電氣動力裝備有限公司