錢雙龍

福建福清核電有限公司 福建福清 350318

主泵是核電站一回路最重要得設(shè)備之一，是整個(gè)一回路冷卻劑可以循環(huán)的動(dòng)力來源。一旦主泵因軸位移報(bào)警而停泵，會(huì)影響機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)，因此主泵軸位移成為全廠重點(diǎn)關(guān)注的對(duì)象之一，而主泵軸位移測量儀表的可靠性直接影響到了主泵軸位移測量的準(zhǔn)確性。

1 主泵軸位移測量原理及缺陷概述

1.1 主泵軸位移測量原理

主泵泵軸位移、電機(jī)軸位移監(jiān)測采用電渦流式位移測量設(shè)備，由探頭、前置器、處理機(jī)箱三部分組成。每臺(tái)主泵有2個(gè)泵軸軸向位移，2個(gè)電機(jī)軸軸向位移探頭。

電渦流探頭內(nèi)部為一組電磁線圈，通過前置器提供的高頻振蕩電流使探頭頂部產(chǎn)生交變磁場，當(dāng)被測設(shè)備靠近磁場時(shí)，金屬表面產(chǎn)生的電渦流場將反作用于線圈，改變其有效感抗[1]。前置器采用調(diào)頻調(diào)幅測量電路，其核心為電容三點(diǎn)式振蕩器，通過將位移變化引起的電路感抗變化轉(zhuǎn)化為高頻載波信號(hào)的幅值變化，經(jīng)檢波器濾波，并放大修正處理后輸出一個(gè)表征間距的電壓值。

1.2 歷史缺陷概述

機(jī)組商運(yùn)后，主泵泵軸、電機(jī)軸軸向位移共計(jì)出現(xiàn)缺陷11次頻繁波動(dòng)缺陷。其中泵軸軸向位移缺陷3次，電機(jī)軸軸向位移缺陷7次，中最后一次是電機(jī)軸、泵軸同時(shí)產(chǎn)生缺陷。

2 儀表故障原因及分析

2.1 探頭BNC接頭松動(dòng)

主泵電機(jī)軸軸向位移安裝在上部電機(jī)殼內(nèi)，位移測量探頭通過固定支架。中間帶一個(gè)BNC接頭。通過延長電纜與前置器連接，前置器安裝在主泵電機(jī)外殼上的接線盒內(nèi)。該接線盒位于主泵電機(jī)殼體上，與主泵房間內(nèi)一回路測溫旁路立管（輻射熱點(diǎn)）有一定距離及角度[2]。電機(jī)軸位移探頭直徑為5mm，其延長電纜進(jìn)入接線盒內(nèi)部無葛蘭保護(hù)。

主泵泵軸軸向位移安裝在主泵泵體腔室內(nèi)部，位移測量探頭安裝于預(yù)留的安裝孔內(nèi)，通過鎖緊螺母固定，牢靠度較高。泵軸軸位移探頭直徑8mm，探頭安裝在保護(hù)套管內(nèi)部。其前置器安裝在主泵本體上的接線箱內(nèi)，該接線箱正對(duì)于一回路測溫旁路立管（輻射熱點(diǎn)）對(duì)面。泵軸位移探頭采用一體式探頭（中間無BNC轉(zhuǎn)接），進(jìn)入接線箱電纜有葛蘭保護(hù)，與前置器連接的BNC接頭受力小。

主泵以及主泵電機(jī)在運(yùn)行期間均存在較大的振動(dòng)，軸位移探頭、電纜以及前置器的接線箱均有較大的跟隨振動(dòng)，而BNC接頭的連接處均未加裝可靠的固定裝置。探頭產(chǎn)生缺陷后維修人員對(duì)探頭進(jìn)行檢查，有發(fā)現(xiàn)BNC接頭松動(dòng)的現(xiàn)象，緊固后缺陷排除[3]。

2.2 同軸電纜受力磨損

2019年3月11日，4號(hào)機(jī)組小修期間，針對(duì)表1中的第9項(xiàng)缺陷，維修人員在主泵停運(yùn)后進(jìn)入R廠房對(duì)2RCP252MM進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)探頭側(cè)自帶電纜有兩處明顯的磨損，通過對(duì)電纜固定及安裝的位置分析，得出探頭磨損的原因?yàn)檎駝?dòng)。電纜安裝固定位置緊靠電機(jī)軸平臺(tái)內(nèi)的金屬支架，在主泵運(yùn)行期間支架會(huì)隨電機(jī)平臺(tái)整體振動(dòng)，電纜與支架會(huì)產(chǎn)生較大的磨碰，進(jìn)過一段時(shí)間的累積，磨碰導(dǎo)致磨損。同軸電纜的外皮磨損直接影響信號(hào)的輸出，進(jìn)而導(dǎo)致2RCP252MM信號(hào)的波動(dòng)以及失效。

2.3 前置器失效

根據(jù)前置器原理分析，前置器內(nèi)部由電容、電阻、三極管、運(yùn)算放大器等電子部件組成，其中容易受輻照影響部件為三極管及運(yùn)算放大器。根據(jù)1-4號(hào)機(jī)組主泵間調(diào)試報(bào)告中環(huán)境劑量計(jì)算，2號(hào)機(jī)組3號(hào)泵環(huán)境劑量最高，一年環(huán)境累積劑量大約為550Gy。

2018年11月，經(jīng)委托設(shè)計(jì)院對(duì)主泵振動(dòng)位移測量設(shè)備進(jìn)行輻照分析，采用更換后的前置器進(jìn)行輻照，當(dāng)輻照累積劑量達(dá)454.85Gy時(shí)，輻照引起的偏差達(dá)2%；當(dāng)累積劑量達(dá)583.46Gy時(shí)，由輻照引起的偏差已達(dá)28.57%。

2019年1月，與主泵振動(dòng)位移廠家B&K交流，廠家反饋主泵前置器（型號(hào)OD-051）累積劑量小于935Gy時(shí)，前置器漂移小于5%。當(dāng)劑量大于935Gy后，前置器輸出漂移程度成指數(shù)上升。

主泵泵軸軸向位移2RCP251MM先后兩次閃發(fā)超量程，其中有1次為201大修后主泵啟泵后產(chǎn)生，儀表間隙電壓測量在-8.5-9.2V之間，保守起見更換前置器處理。另1次為202大修后閃發(fā)超量程，在2號(hào)機(jī)組 小修期間更換前置器后消失。

2.4 改進(jìn)策略

根據(jù)某核電廠1-4號(hào)機(jī)組主泵軸位移測量儀表歷次缺陷的原因分析，改進(jìn)可從預(yù)防性維修以及變更改造兩方面進(jìn)行。

目前主泵軸位移設(shè)置的預(yù)防性維修項(xiàng)目為每臺(tái)主泵的軸位移及振動(dòng)傳感器檢查和調(diào)整，周期為R1。維修規(guī)程內(nèi)容中包含對(duì)RCPX50X51MM固定螺栓及間隙電壓檢查，RCPX52X53MM間隙電壓檢查，如檢查不合格則進(jìn)行調(diào)整，測量間隙電壓前未對(duì)RCPX52X53MM固定螺栓及中間BNC接頭進(jìn)行檢查，也未對(duì)電纜的受力及安裝固定位置進(jìn)行檢查。通過第三章的原因分析，BNC接頭的松緊度檢查以及電纜的受力檢查需添加進(jìn)維修規(guī)程中。

預(yù)防性維修規(guī)程的改進(jìn)可以降低故障率，但是不能徹底解決問題。從變更改造方向入手可以增加儀表的可靠性。目前某和電廠1-4號(hào)機(jī)組主泵軸位移儀表的換型變更已經(jīng)進(jìn)入流程，預(yù)計(jì)在402和104大修期間進(jìn)行變更，先將故障次數(shù)多的電機(jī)軸位移儀表進(jìn)行換型。通過變更可以根本上解決前置器耐輻照、電纜磨損以及中間接頭松動(dòng)的問題。

由于處理器VC6000的故障次數(shù)少且故障原因不是很明確，因此VC6000的換型暫時(shí)沒有進(jìn)行，后續(xù)會(huì)聯(lián)合國內(nèi)有能力的制造廠對(duì)處理器進(jìn)國產(chǎn)化的改造，解決處理器偶發(fā)失效的問題，將主泵軸位移儀表的故障率降到最低，減少對(duì)主泵正常運(yùn)行的干擾。