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福清核电主泵采用三级串联动压型机械密封，在机组调试运行过程中，该型主泵曾多次产生低压泄漏量高报警故障，影响了主泵的安全、稳定运行水平
为提升该型核电厂和主泵运行可靠性和经济性水平，福清核电主泵技术团队就主泵密封泄漏故障组织技术攻关，采用故障自愈技术并充分结合现场实际特点，开发出了针对不同故障特征的一系列动压型核主泵机械密封泄漏量高故障自愈技术，并经现场应用和验证
2.关键技术原理和指
2.1动压型主泵密封泄漏影响因子分
2.1.1密封腔介质压力与温度对泄漏量的影
采用MATLAB将不同温度平台下的泄漏量关系作出拟合分析可见，随着密封压力的增加，泄漏量逐渐增大，且温度越高，泄漏量也越大
10℃下不同密封压力下的泄漏量可用如下拟合公式计算
45℃下不同密封压力下的泄漏量可用如下拟合公式计算
65℃下不同密封压力下的泄漏量可用如下拟合公式计算
式中Q单位为h/L，p单位为MPa
2.1.2密封注入水温度对泄漏量的影
分析得出：在不同密封压力下，随冲洗温度升高，密封泄漏量逐渐增大，且密封压力越大，泄漏量增加越明显
2.1.3密封端面液膜厚度对泄漏量的影
分析计算所得：随着液膜厚度的增加，密封泄漏量迅速增大，液膜厚度对泄漏量的影响极其显著。在不同液膜厚度下的泄漏量可由如下拟合公式近似得出
式中Q的单位h/L，h的单位是m
2.2动压型主泵密封泄漏故障在线治愈技
根据理论分析，计算出了动压型主泵密封泄漏量与密封腔温度、压力、注入水温度、液膜厚度和转子转速等方面的影响规律。并从故障自愈原理和设备实际特点出发，开发出了基于浮动环位置、密封面贴合程度、密封腔压力、冷却水温度等方面的故障自愈技术。主要内容如下
2.2.1（浮动环位置优化）启停顶轴油泵方
交替地启动和停止顶轴油泵，使得主推力瓦与推力盘之间油膜厚度改变，引起转子产生一定的轴向位移（约0.10mm），由于机械密封动环与静环的贴合作用，使得静环（浮动环）也产生交替地运动，从而使得机械密封液膜得到自适应地优化调整，避免因故异常停留在泄漏量高的位置
注意：启动顶轴油泵过程中可能造成主推力瓦温度下降约5℃属于正常现象
2.2.2（密封压力优化）上充泵双泵运
在上充泵双泵运行下，主泵轴封水压力将有小幅提升，第三级密封前的压力升高增大了第三级密封各辅助密封件O形圈的密封压力，达到调整O形圈密封状态、改变O形圈与配合面的阻尼，增强动静环的调整灵活性
注意：在干预效果不明显的情况下，该操作过程会短时增加故障机械密封的低压泄漏量，试验结束后会恢复到原先水平
2.2.3降低轴封水温
运行状态下动静环面之间水膜的厚度约为12um，轴封温度的变化将直接决定轴封水粘度系数，进而影响动静环水膜稳定性。一般情况下，轴封水温度越低，水的粘度越大，形成的水膜越稳定
注意：轴封水温度的变化对第三级密封压力以及低压泄漏量的影响是一个长期缓慢的过程，本方案在冬季有较高的调整空间，夏季效果较差，可根据实际情况选择是否执行
2.2.4停泵憋压（正向
在泵停运状态下，按照主泵控制逻辑依次关闭高压泄漏、停车密封、低压泄漏，使得第三级密封前压力与系统压力一致。第三级密封前的压力升高增大了第三级密封各辅助密封件O形圈的密封压力，达到调整O形圈密封状态、改变O形圈与配合面的阻尼，增强动静环的调整灵活性
2.2.5启停主
主泵启停过程中，转子状态有较大幅度的扰动，同时动压密封从动、静变化中会改变密封面的间隙，通过一系列扰动可能会改善机械密封动静环接触状态
2.2..6停泵憋压调整（反向
在系统低压（3MPa）状态以下，通过临时改变主泵操作逻辑改变高压泄漏隔离阀、停车密封、低压泄漏隔离阀的开关顺序，使第三级密封后的压力高于第三级密封前的压力，使得第三级密封的静环受水向下压力，“强制”将静环贴合到动环面上，从而改变动静环的密封状态
注意：系统压力较高时进行密封反向憋压将可能造成密封O形圈甚至密封静环损坏。因此，参考厂家意见以及调试经验，只能在系统压力低于3MPa 时才能进行密封反向憋压操作
注意：反向憋压仅对正常情况下能建立第三级密封压力的密封干预有效；对于第三级密封压力为0的，可能效果不明显
注意：保压期间第三级密封压力表会出现超量程情况
2.2.7泵轴提
在一回路冷却剂水位低于15m 时，利用泵转子与检修密封间约3-8mm的间隙，多次提轴落轴，以调整动静环的卡涩状态，从而改善动静环的贴合度
4.创新性与先进
根据本研究，本技术的创造性与先进性如下
1）通过理论计算，首创分析出了主泵密封泄漏量与液膜厚度等因子之间的相互关系，并制定出了较为准确的拟合公式与图表，提高了主泵密封健康管理和故障预测的准确性与及时性
2）通过理论分析与实践研究，充分结合装备故障自愈理论，国际首创开发出了7种主泵密封泄漏故障自愈技术，不仅解决了主泵密封一旦泄漏故障就必须要停机检修的难题，还有力地促进了装备自愈理论在核电厂的应用
本方法在福清核电站的应用实践表明，其有效地避免了主泵密封一旦产生泄漏量高故障就必须要停机检修的难题，显著提高了核电厂安全运行水平，有效地提高了核电厂运行经济性与可靠性
5.应用和效
5.1应用概
本技术已成功应用于福清核电站，并已推广应用到其它部分核电机组。此外，在应用过程中，本技术实现了理论与实践相融合，以理论为指引、以实践为手段，有效地保障了技术可靠性，解决了传统方法主泵密封一旦产生泄漏量高故障就必须要停机检修的难题，显著提高了核电厂安全可靠运行水平
5.2经济效
经初步测算，每一次因主泵密封故障导致停堆检修的损失如下表所示
表1 单次主泵密封泄漏高故障停机检修的经济损
根据表1数据分析可知：采用本方法，可解决传统方法主泵密封一旦产生泄漏量高故障就必须要停机检修的难题，提高了核电厂安全可靠运行水平，显著提高电厂整体运营管理水平
5.3社会效
通过本技术研发和应用，有效推进了核电厂关键设备—主泵可靠性提升，提升机组安全运行水平
动压型主泵机械密封目前是中国暂未完全掌握的关键技术之一。通过本技术研发和应用，将显著提高动压型机械密封自主技术水平，提高中国核电关键技术自主化程度，和中国品牌整体竞争力
6.结
根据前述分析和福清核电的应用实践表明
本技术操作可靠、简便，已在福清核电等百万千瓦级压水堆核电站成功多次应用，显示了本改进具有较高的技术成熟度与可靠性，具有较高的推广价值
