格柵除污機(jī)缺陷原因分析及應(yīng)對措施

陳紅衛(wèi) 傅仁浦 王新剛 潘 翔

中核核電運(yùn)行管理有限公司秦山第二核電廠 浙江海鹽縣

核電廠用水系統(tǒng)（SEC系統(tǒng)）固定式垂直格柵除污機(jī)，沈陽電力機(jī)械廠生產(chǎn)，型號GCC-750。現(xiàn)場共有8臺，設(shè)備位號分別為1/2SEC101/102/103/104DG，主要作用是在SEC鼓網(wǎng)前清除攔截在格柵上的草木、垃圾等懸浮物。若格柵除污機(jī)出現(xiàn)故障，會導(dǎo)致與SEC系統(tǒng)相連的余熱排除系統(tǒng)（RRA系統(tǒng)）失去冷卻水源，進(jìn)而影響機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。SEC格柵除污機(jī)自投運(yùn)以來，由于設(shè)備受到現(xiàn)場空氣濕度大、存在鹽霧、海水水源中泥沙含量大等惡劣條件影響，造成格柵除污機(jī)故障頻繁。

一、格柵除污機(jī)結(jié)構(gòu)及缺陷

SEC格柵除污機(jī)主要包含格柵、導(dǎo)軌、除污耙、橫梁、壓輪、導(dǎo)污板與升降機(jī)構(gòu)等部件。

格柵除污機(jī)的兩根鋼絲繩一端固定在鋼絲繩卷筒上，一端固定在除污耙上，當(dāng)格柵除污機(jī)動作時(shí)，鋼絲繩卷筒在升降機(jī)構(gòu)電機(jī)、齒輪蝸桿減速機(jī)帶動下將鋼絲繩下放，承載著除污耙的小車沿軌道下行，此時(shí)行程控制裝置開始計(jì)數(shù)，當(dāng)小車行止格柵水室底部時(shí)，小車底部擋塊與軌道底部擋塊相撞，小車停止下行，除污耙斗依靠自重翻轉(zhuǎn)90°，耙齒伸進(jìn)格柵內(nèi)部，當(dāng)行程計(jì)數(shù)裝置預(yù)置時(shí)間過后，電機(jī)反轉(zhuǎn)，鋼絲繩帶動除污耙小車上行，耙齒將攔截在格柵上的雜物耙進(jìn)除污耙耙斗內(nèi)，當(dāng)小車行至地面后，小車上部與導(dǎo)污板相連的配重相撞，導(dǎo)污板轉(zhuǎn)動一定角度，處于卸污狀態(tài)。此時(shí)，除污耙耙斗與橫梁上的壓輪相撞，使除污耙翻轉(zhuǎn)90°，耙斗內(nèi)的雜物在重力作用下經(jīng)過導(dǎo)污板滑向排污槽，同時(shí)，高位開關(guān)發(fā)出信號，電機(jī)停止運(yùn)行，至此完成一個(gè)工作循環(huán)。

由于格柵除污機(jī)在PX廠房（聯(lián)合泵房）運(yùn)行使用，攔污柵、耙斗導(dǎo)軌、耙斗、導(dǎo)污板等部件直接與海水接觸，容易受到海水侵蝕。傳動裝置、卷筒、機(jī)架等雖不與海水接觸，但會受到鹽霧侵蝕，另外海水中泥沙較多，易于導(dǎo)致軸承等部件卡澀失效。格柵除污機(jī)2004—2012年9年間產(chǎn)生的機(jī)械缺陷情況共76項(xiàng)。

從表1可以看出格柵除污機(jī)85%所產(chǎn)生的缺陷集中在導(dǎo)污板、耙斗、鋼絲繩、軌道部件上，因此需要在維修保養(yǎng)時(shí)對這些部件加強(qiáng)關(guān)注，確保部件的可靠性。

表1 格柵除污機(jī)機(jī)械缺陷統(tǒng)計(jì)表

二、故障原因分析

現(xiàn)分別根據(jù)各部件動作及防護(hù)原理，對缺陷原因進(jìn)行分析。

1.導(dǎo)污板

格柵除污機(jī)導(dǎo)污板為一帶轉(zhuǎn)軸的矩形鋼板組件，轉(zhuǎn)軸通過軸承座安裝在上部機(jī)架上。導(dǎo)污板的轉(zhuǎn)動是通過拉動與之相連的鋼絲繩來實(shí)現(xiàn)的，鋼絲繩一端連接到配重塊，另外一端連接在導(dǎo)污板上，中間裝有導(dǎo)向滑輪進(jìn)行導(dǎo)向。當(dāng)除污耙小車上行與配重塊碰撞時(shí)，導(dǎo)污板在自重作用下轉(zhuǎn)動一定角度，處于卸污狀態(tài)。當(dāng)除污耙小車下行時(shí)，導(dǎo)污板在配重塊作用力下轉(zhuǎn)動，恢復(fù)原始狀態(tài)。

導(dǎo)污板在運(yùn)行過程中經(jīng)常出現(xiàn)無法翻轉(zhuǎn)的缺陷，導(dǎo)污板轉(zhuǎn)軸位置裝有兩個(gè)自潤滑的滑動軸承（圖1），這種滑動軸承特性適用于無法加油或較難加油的場合，可以在使用時(shí)不保養(yǎng)或少保養(yǎng)。耐磨性能好，摩擦因數(shù)小，使用壽命長。有適量的彈塑性，能將應(yīng)力分布在較寬的接觸面上，從而提高軸承的承載能力。在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中能形成轉(zhuǎn)移膜，起到保護(hù)對磨軸作用，無咬軸現(xiàn)象。從軸承特性可以看出這種軸承比較適合格柵除污機(jī)運(yùn)行工況。但軸承運(yùn)行時(shí)間過長，則會潤滑性能不足，另外隨著導(dǎo)污板軸承的磨損，見圖2，軸承座與軸承間隙增大，難免會有小沙粒等硬質(zhì)顆粒進(jìn)入間隙情況，進(jìn)而導(dǎo)致轉(zhuǎn)軸卡澀。在早期的檢修過程中，往往在出現(xiàn)軸承出現(xiàn)卡澀后，通過車削擴(kuò)大軸承內(nèi)孔來消除缺陷，這樣在檢修完成后，可以暫時(shí)消除缺陷，但之后更容易造成雜質(zhì)異物等進(jìn)入軸承間隙而導(dǎo)致轉(zhuǎn)軸卡澀。

導(dǎo)污板在翻轉(zhuǎn)時(shí)與軌道之間間隙很小，同時(shí)導(dǎo)污板作為一個(gè)矩形鋼板組件，本身在使用過程中存在框架結(jié)構(gòu)變形的可能性，若變形過大，可能與軌道產(chǎn)生擠碰，使其無法正常翻轉(zhuǎn)，這種缺陷出現(xiàn)頻率很小，且在動作過程中，可以通過肉眼直接看出導(dǎo)污板是否與軌道碰撞，缺陷較易判斷，此時(shí)需要對導(dǎo)污板進(jìn)行校正處理。

導(dǎo)污板在翻轉(zhuǎn)時(shí)需要配重塊提供重力，配重塊在軌道滑槽上運(yùn)行，且之間間隙很小。若軌道或配重塊表面出現(xiàn)腐蝕、生銹，油漆鼓包等缺陷易造成配重和軌道之間摩擦力過大，會使導(dǎo)污板失去動力而無法翻轉(zhuǎn)。

圖1 自潤滑軸承

圖2 磨損后的軸承

2.除污耙

格柵除污機(jī)除污耙由小車和耙斗組成，帶沖洗水槽和帶耙齒的耙斗靠兩個(gè)轉(zhuǎn)軸安裝在小車上，它們可以在小車上轉(zhuǎn)動90°，小車兩側(cè)各安裝有兩個(gè)導(dǎo)向輪，可在其導(dǎo)軌內(nèi)上下移動，除污耙采用兩根鋼絲繩牽引上行或下方。其動作過程為：除污耙小車在初始位置（耙斗垂直）開始動作下行至水室底部后，小車下部擋塊與軌道擋塊碰撞，小車停止下行，耙斗依靠自重翻轉(zhuǎn)90°，耙齒與格柵條嚙合，然后電機(jī)反轉(zhuǎn)，小車在鋼絲繩帶動下上升，將攔截在格柵上的雜物耙進(jìn)除污耙耙斗內(nèi)，在除污耙上行到地面以后，在機(jī)架上部橫梁及壓輪作用下，翻轉(zhuǎn)90°進(jìn)行卸污，污物經(jīng)導(dǎo)污板排至導(dǎo)污溝，至此完成一個(gè)工作循環(huán)。除污耙出現(xiàn)缺陷也主要集中在無法翻轉(zhuǎn)及耙斗上升時(shí)出現(xiàn)過載報(bào)警、下降時(shí)松繩報(bào)警缺陷。

除污耙通過安裝在小車上的軸承進(jìn)行翻轉(zhuǎn)。除污耙軸承與導(dǎo)污板軸承相同均為自潤滑的滑動軸承，缺陷情況與導(dǎo)污板軸承相同，缺陷產(chǎn)生原因均為軸承運(yùn)行時(shí)間過長，潤滑性能不足，另外隨著導(dǎo)污板軸承的磨損，軸承座與軸承間隙增大，難免會有小沙粒等硬質(zhì)顆粒進(jìn)入間隙情況，進(jìn)而導(dǎo)致除污耙轉(zhuǎn)軸卡澀，無法翻轉(zhuǎn)。

除污耙小車在軌道上運(yùn)行，小車與軌道之間間隙很小，要想保證小車與軌道之間不存在卡澀現(xiàn)象，則要求小車在上升及下方過程中處于水平狀態(tài)，不出現(xiàn)較大偏斜現(xiàn)象。而除污耙小車通過兩根鋼絲繩牽引下放及上拉，若鋼絲繩上升或下降距離不一致，則會導(dǎo)致耙斗小車出現(xiàn)偏斜與軌道產(chǎn)生擠死現(xiàn)象，從而使格柵除污機(jī)鋼絲繩產(chǎn)生松繩或過載報(bào)警。

格柵除污機(jī)除污耙在設(shè)計(jì)時(shí)存在除污死角，該位置位于格柵底部至除污耙翻轉(zhuǎn)后高度，高度為234mm。因此，除污耙在清污時(shí)，若在死角位置存在較大異物，則會卡阻除污耙翻轉(zhuǎn)。對于此種情況可以通過在除污耙下端添加臨時(shí)支撐，使除污耙在翻耙時(shí)避開異物。必要時(shí)安排人員水下排除異物。

3.鋼絲繩

按照之前對除污耙缺陷原因的分析，欲保證除污耙在上升下降過程中需保持水平，沒有較大偏移，則要求牽引除污耙的兩根鋼絲繩上升或下降距離一致，這就要求鋼絲繩直徑相同，而鋼絲繩直徑一方面與制造有關(guān)，另外一方面也與鋼絲繩安裝有關(guān)。

格柵除污機(jī)兩根鋼絲繩分為左右捻，并不相同。鋼絲繩左右捻分辨方法及安裝方法見圖3及圖4。

圖3 鋼繩左右捻判斷方法

若安裝不正確，則可能導(dǎo)致鋼絲在使用過程中出現(xiàn)散股，增大鋼絲繩直徑的差距。鋼絲繩直徑差距較大，則可能在除污耙小車20m左右的行程內(nèi)會產(chǎn)生較大的偏移，造成除污耙小車與軌道卡死。

在早期的檢修過程中，對此問題重視不足，在格柵除污機(jī)除污耙頻繁與軌道卡死之后仔細(xì)分析才認(rèn)識了此缺陷，并對格柵除污機(jī)鋼絲繩直徑進(jìn)行測量，見表2。

圖4 鋼絲繩安裝方法

表2 格柵除污機(jī)鋼絲繩直徑測量數(shù)據(jù)

2SEC102DG格柵除污機(jī)剛更換過鋼絲繩，未測量。鋼絲繩測量方法按照鋼絲繩同一位置相隔90°測量，取平均值，每根鋼絲繩取相隔較遠(yuǎn)的3個(gè)點(diǎn)，再取平均值。

從表2中可以看出鋼絲繩直徑相差在兩次的測量中普遍變化不大，2SEC104DG及1SEC101DG偏差變化較大，且相差值已經(jīng)超過了0.5mm，可能原因?yàn)橐郧颁摻z繩安裝不正確導(dǎo)致鋼絲繩出現(xiàn)散股現(xiàn)象所致。這樣可能會影響除污耙小車在上升或下降過程中的水平，導(dǎo)致除污耙小車與軌道擠死。因此在大修期間已對這兩臺格柵除污機(jī)鋼絲繩進(jìn)行了更換處理。

另外鋼絲繩在卷筒上繞行時(shí)，若卷筒兩端直徑存在偏差，同樣會造成鋼絲繩繞行長度不一致，因此也需加強(qiáng)對滾筒磨損情況的檢測。

4.軌道

格柵除污機(jī)軌道主要的缺陷為腐蝕。按照設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，格柵除污機(jī)防腐采用犧牲陽極防護(hù)及油漆涂層的聯(lián)合防護(hù)方案，陽級塊材料為AZI-MGTI合金，有效壽命＞20年，油漆涂層防護(hù)包含機(jī)架、導(dǎo)污板、耙斗、傳動部件等，陽極塊與軌道采用鋼筋連接，在實(shí)際的使用過程中，由于現(xiàn)場空氣濕度較大，容易受到鹽霧侵蝕，連接鋼筋銹蝕嚴(yán)重甚至斷裂。這樣軌道就失去了陽極保護(hù)，造成軌道銹蝕。

三、改進(jìn)意見

從格柵除污機(jī)機(jī)械缺陷情況統(tǒng)計(jì)及缺陷原因分析可以看出，缺陷主要集中在導(dǎo)污板、耙斗、鋼絲繩、軌道部件，缺陷原因大多為軸承卡澀，銹蝕所致。因此在檢修過程中，需要加強(qiáng)對這些部件的針對性檢修。

1.格柵除污機(jī)現(xiàn)有檢修措施

（1）季度檢查。主要包含檢查鋼絲繩是否有斷股、壓板是否松動，軸承及減速箱潤滑是否正常，緊固件是否松動，動作試驗(yàn)確認(rèn)功能是否正常。

（2）年度檢查。主要包含鋼絲繩直徑的測量，格柵及水室的清淤，陽極塊腐蝕檢查，軸承及減速箱潤滑檢查，軌道接頭及螺栓銹蝕檢查，除污耙水平度檢查調(diào)整。設(shè)備進(jìn)行再鑒定，確認(rèn)設(shè)備是否正常。

（3）5年檢查并更換齒輪箱潤滑油。5年檢查除了包含年度檢查的所有內(nèi)容外還包含了更換減速箱潤滑油工作。

從檢修設(shè)置情況看，格柵除污機(jī)檢修檢修頻度已經(jīng)很高了，但格柵除污機(jī)在運(yùn)行過程中還是頻頻出現(xiàn)故障。一方面是由于格柵除污機(jī)所處環(huán)境惡劣，另一方面是設(shè)備可靠性不足。格柵除污機(jī)所處工況難以進(jìn)行改變，只能從提高設(shè)備可靠性上著手解決，

2.建議

（1）加強(qiáng)格柵除污外部腐蝕檢查。格柵除污機(jī)軌道、配重、支架等在現(xiàn)場潮濕的運(yùn)行工況下，很容易出現(xiàn)腐蝕情況，這種腐蝕情況容易導(dǎo)致除污耙，軌道連接鋼筋、配重等部件無法正常運(yùn)行，因此建議在季度檢查增加格柵除污外部腐蝕檢查工作內(nèi)容，對產(chǎn)生的腐蝕及時(shí)進(jìn)行清理，并做好防腐工作。

（2）定期保養(yǎng)格柵除污機(jī)轉(zhuǎn)軸等部件。格柵除污機(jī)導(dǎo)污板及除耙斗卡澀，大部分原因是軸承運(yùn)行時(shí)間過長，潤滑性能不足，另外隨著導(dǎo)污板軸承的磨損，軸承座與軸承間隙增大，難免會有小沙粒等硬質(zhì)顆粒進(jìn)入間隙情況、造成軸承卡澀而無法轉(zhuǎn)動，因此需季度檢查中加強(qiáng)對格柵除污機(jī)轉(zhuǎn)軸等部件的清理工作，同時(shí)可以考慮軸承座兩端添加粘度較高的潤滑脂，避免異物進(jìn)入。另外建議增加格柵除污機(jī)運(yùn)行頻率，使軸承充分潤滑。

（3）鋼絲繩部件定期檢查。格柵除污機(jī)除污耙與軌道卡死，鋼絲繩是其中一個(gè)重要的原因，因此在檢修中應(yīng)加強(qiáng)對鋼絲繩關(guān)注，在年度檢查中應(yīng)觀察其安裝旋向是否正確，測量直徑偏差是否過大、磨損是否嚴(yán)重，若存在問題，考慮更換格柵除污機(jī)鋼絲繩。

四、總結(jié)

格柵除污機(jī)缺陷頻發(fā)既有現(xiàn)場工況差、設(shè)備容易腐蝕的原因，也有設(shè)備各部件使用過程中可靠性不足的原因，還有在檢修過程中檢修方法不正確的原因。通過對格柵除污機(jī)機(jī)械缺陷統(tǒng)計(jì)分析，有助于加深對產(chǎn)生這些缺陷原因的了解，進(jìn)一步提出糾正措施，保障格柵除污機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。