溫青云　孫超

【摘 要】海水循環(huán)泵（以下簡(jiǎn)稱“循泵”）調(diào)試期間，出現(xiàn)若干缺陷，主要表現(xiàn)為電機(jī)振動(dòng)超標(biāo)、電機(jī)下軸承箱漏油嚴(yán)重、停機(jī)密封氣囊破損以及油泵出力不足等。通過(guò)分析和處理，缺陷已經(jīng)全部得到解決。本文主要結(jié)合缺陷處理的經(jīng)驗(yàn)反饋，對(duì)循泵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行全面研究與探討，為循泵今后的運(yùn)行與維護(hù)提供技術(shù)支持。

【關(guān)鍵詞】循泵；振動(dòng)超標(biāo)；漏油；氣囊破損；出力不足；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

0 概述

循泵是循環(huán)水系統(tǒng)的主要能動(dòng)設(shè)備，其功能是將冷卻介質(zhì)海水增壓后輸送到凝汽器中及海水升壓系統(tǒng)熱交換器中。循環(huán)水系統(tǒng)是核電站的最終冷源。

循泵的型號(hào)為CVP20-20.8，由混凝土蝸殼泵、6千伏大型三相鼠籠式異步電機(jī)、行星式減速齒輪箱、潤(rùn)滑系統(tǒng)、輔助設(shè)備管道及閥門儀表組成。泵組的葉輪、主軸、導(dǎo)向滑動(dòng)軸承、泵蓋、齒輪箱等部件設(shè)計(jì)為可以直接從泵組上方移出的結(jié)構(gòu)[1]。

電機(jī)包括定子、轉(zhuǎn)子、上軸承、下軸承、空-水冷卻器（左右各一）、總進(jìn)水管路和出水管路、接線盒（主接線盒、中性點(diǎn)CT接線盒）等主要部件[2]。

齒輪箱采用NGW 結(jié)構(gòu)，功率三分流人字齒行星一級(jí)傳動(dòng)，主要由輸入花鍵套、行星包、組合軸承、底座、輸出法蘭、電動(dòng)輔助油泵、機(jī)帶油泵等零部件組成。動(dòng)力由立式電機(jī)通過(guò)輸入花鍵套，經(jīng)過(guò)行星級(jí)減速后將動(dòng)力傳到輸出法蘭上，驅(qū)動(dòng)循環(huán)冷卻水泵工作，實(shí)現(xiàn)其抽水功能。該齒輪箱傳動(dòng)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)緊湊、簡(jiǎn)單，是滿足核電高可靠性要求理想的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)形式[3]。

1 調(diào)試期間若干缺陷及處理方案

1.1 電機(jī)振動(dòng)超標(biāo)

電機(jī)首次空載試車，驅(qū)動(dòng)端軸承出線盒方向振動(dòng)值達(dá)0.055mm，超出設(shè)計(jì)要求值0.045mm。對(duì)電機(jī)軸瓦氣隙和油隙進(jìn)行檢查，均在合格范圍內(nèi)，同時(shí)軸瓦溫度符合設(shè)計(jì)要求，排除軸瓦間隙不合格導(dǎo)致電機(jī)振動(dòng)超標(biāo)因素。

通過(guò)頻譜分析儀的固有頻率檢測(cè)，電機(jī)出線盒方向固有頻率為20Hz，電機(jī)冷卻器方向固有頻率為24Hz。相較電機(jī)轉(zhuǎn)子的1倍頻旋轉(zhuǎn)頻率16.7Hz，電機(jī)出線盒方向固有頻率沒(méi)有超過(guò)電機(jī)轉(zhuǎn)子的1倍頻旋轉(zhuǎn)頻率25%，完全可以依據(jù)國(guó)標(biāo)GB/T6075.3-2001判斷電機(jī)出線盒方向?yàn)槿嵝灾?，電機(jī)冷卻器方向?yàn)閯傂灾?，所以表現(xiàn)出在相同的激振力的作用下電機(jī)出線盒方向、冷卻器方向的振動(dòng)數(shù)據(jù)有較大的差別（出線盒方向/冷卻器方向：0.055mm/0.028mm）。通過(guò)頻譜分析儀顯示電機(jī)轉(zhuǎn)子的殘余不平衡力較小，不能排除現(xiàn)場(chǎng)支撐系統(tǒng)等外部因素對(duì)電機(jī)的影響。由于電機(jī)水泥基礎(chǔ)強(qiáng)度和固有頻率測(cè)量較困難，無(wú)法得到精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)。因此，可以通過(guò)在線動(dòng)平衡調(diào)整，進(jìn)一步減少電機(jī)轉(zhuǎn)子殘余不平衡力，從而降低激振力。

在線動(dòng)平衡調(diào)整，需要吊開(kāi)電機(jī)一側(cè)的水冷卻器，對(duì)冷卻水管的進(jìn)、出口用盲板進(jìn)行封堵，保證電機(jī)的上機(jī)架和另一側(cè)的水冷卻器可以正常工作。在電機(jī)停止?fàn)顟B(tài)，在電機(jī)轉(zhuǎn)子部分粘貼反光貼片。啟動(dòng)電機(jī)后對(duì)電機(jī)在空載狀態(tài)進(jìn)行頻譜參數(shù)采集，并記錄所測(cè)振動(dòng)數(shù)據(jù)。運(yùn)行30min后，讓電機(jī)停止運(yùn)行，根據(jù)振動(dòng)數(shù)據(jù)在電機(jī)轉(zhuǎn)子預(yù)加300～500g平衡塊。重新啟動(dòng)電機(jī)，對(duì)預(yù)加上平衡塊的電機(jī)進(jìn)行頻譜參數(shù)采集。通過(guò)原始的頻譜參數(shù)與預(yù)加過(guò)平衡塊的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，算出待加平衡塊的重量和角度。根據(jù)算出平衡塊的重量和角度，重新調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)子所加平衡塊。重新啟動(dòng)電機(jī)，對(duì)在電機(jī)轉(zhuǎn)子增加經(jīng)計(jì)算后添加的平衡塊機(jī)組進(jìn)行頻譜參數(shù)采集和振動(dòng)檢測(cè)，振動(dòng)數(shù)據(jù)合格，即完成動(dòng)平衡調(diào)整。若振動(dòng)數(shù)據(jù)不合格，再次對(duì)比兩者參數(shù)，調(diào)整平衡塊重量和角度，直到振動(dòng)數(shù)據(jù)合格為止。

通過(guò)3次在線動(dòng)平衡調(diào)整，電機(jī)出線盒方向振動(dòng)值降至0.041mm，在合格范圍內(nèi)。

1.2 電機(jī)下軸承箱漏油

海水循環(huán)泵電機(jī)1CRF002MO自首次帶載運(yùn)行以來(lái)，一直存在下軸承箱漏油的缺陷，平均一周漏油量約10L，軸承室共含油量約140L。對(duì)漏油點(diǎn)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)油沿著電機(jī)輸出軸滲出。通過(guò)內(nèi)窺鏡檢查下軸承箱擋油筒密封環(huán)，發(fā)現(xiàn)其存在較大縫隙。循泵電機(jī)下軸承箱內(nèi)部為正壓，擋油筒密封環(huán)損壞的情況下，內(nèi)部的油汽會(huì)從滑轉(zhuǎn)子與擋油筒間隙溢出，并沿著擋油筒和泵軸的間隙流出。

將電機(jī)整體吊出解體，發(fā)現(xiàn)擋油筒密封環(huán)確實(shí)已經(jīng)損壞，更換新密封環(huán)后，將電機(jī)回裝，重新試車，未再發(fā)現(xiàn)漏油情況。

1.3 停機(jī)密封氣囊破損

停機(jī)密封氣囊是停泵時(shí)，在維護(hù)工作期間，用于密封循環(huán)水泵。它由三個(gè)密封環(huán)和兩個(gè)氣囊密封（橡膠材料）組成。在調(diào)試期間，經(jīng)常發(fā)生氣囊破損，導(dǎo)致停機(jī)密封不可用。由于循泵是盤根密封，在停機(jī)密封不可用的情況下，海水會(huì)一直外溢，嚴(yán)重威脅設(shè)備和機(jī)組的安全。

經(jīng)過(guò)分析研究，氣囊承壓試驗(yàn)最大壓力為7公斤，但是現(xiàn)場(chǎng)的供氣系統(tǒng)壓力達(dá)到10公斤，解體時(shí)，氣囊表面存在多處破口。同時(shí)，該氣囊通過(guò)膠水對(duì)粘成環(huán)抱住泵軸，壓力過(guò)大時(shí)，粘接處容易脫落。

針對(duì)以上情況，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施技改，在供氣系統(tǒng)上游增加減壓閥，同時(shí)更換氣囊型號(hào)，采用承插形式，無(wú)需膠水，氣囊供氣后，承插部分由于膨脹自動(dòng)抱死?，F(xiàn)場(chǎng)改進(jìn)后，氣囊再無(wú)發(fā)生破損，使用情況良好。

1.4 油泵出力不足

當(dāng)循泵齒輪箱機(jī)械供油泵出力不足，供油壓力低于0.13MPa，會(huì)觸發(fā)保護(hù)信號(hào)，當(dāng)壓力繼續(xù)下降，會(huì)引起循泵跳機(jī)。循泵調(diào)試期間就發(fā)生過(guò)，油泵出力不足，導(dǎo)致循泵跳機(jī)的情況。

通過(guò)調(diào)查分析，當(dāng)時(shí)啟動(dòng)條件均正常，唯獨(dú)油水冷卻器缺少冷源，導(dǎo)致油溫較高，已達(dá)到60℃，平時(shí)正常運(yùn)行的油溫不超過(guò)45℃。油泵為齒輪泵，它的壓力最終是要用揚(yáng)程來(lái)體現(xiàn)，理論上只要齒輪油泵的零件強(qiáng)度和驅(qū)動(dòng)設(shè)備能量足夠，輸液就可達(dá)到任意高度。但是，由于齒輪和泵體之間具有一定的間隙（泵體內(nèi)側(cè)面間隙為0.04-0.1mm，徑向間隙為0.1-0.15mm）所以揚(yáng)程提高到一定程度時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生液體倒流現(xiàn)場(chǎng)，揚(yáng)程就降低了，也就是壓力降了。同樣，當(dāng)油溫升高，運(yùn)行粘度降低，流動(dòng)性增大，液體倒流量增大，壓力無(wú)法建立。

基于齒輪油泵的特點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)恢復(fù)冷源，將油溫降至室溫34℃后，從新啟動(dòng)，油泵壓力正常建立。

2 總結(jié)

循泵作為核電廠的最終冷源的能動(dòng)設(shè)備，且沒(méi)有備用泵，因此它對(duì)核電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行起到至關(guān)重要的作用。目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)核電站的循泵均是采用這種混凝土蝸殼混流泵，因此調(diào)試期間暴露出的缺陷，存在一定的共性。

本主就是要結(jié)合調(diào)試期間的這些缺陷處理情況，為同類型循泵缺陷處理提供相關(guān)經(jīng)驗(yàn)反饋，同時(shí)也為設(shè)備日后安全可靠運(yùn)行提供技術(shù)保障。

【參考文獻(xiàn)】

[1]上海阿波羅機(jī)械股份有限公司.海水循環(huán)泵水泵主要部件安裝手冊(cè)[S].2012-10-08，A版.

[2]上海阿波羅機(jī)械股份有限公司.配套電機(jī)安裝運(yùn)行維護(hù)手冊(cè)[S].2012-01-05，A版.

[3]上海阿波羅機(jī)械股份有限公司.配套齒輪箱運(yùn)行維護(hù)手冊(cè)[S].2013-02-28，A版.

[4]陳宇東.結(jié)構(gòu)振動(dòng)分析[M].吉林大學(xué)出版社，2008.

[責(zé)任編輯：田吉捷]