循環(huán)水泵潤滑油系統(tǒng)的問題分析及技改

仵中行 方 嚴(yán) 舒 東 劉 龍

（中核核電運行管理有限公司，浙江 海鹽 314300）

0 引言

循環(huán)水系統(tǒng)（CRF）作為核電廠汽輪機冷凝器及常規(guī)島輔助冷卻水系統(tǒng)的冷源，向其提供冷卻海水，保證凝汽器真空。循環(huán)水泵結(jié)構(gòu)可分為驅(qū)動電機、行星減速齒輪箱和泵體三部分。驅(qū)動電機為雙速變極鼠籠式感應(yīng)電機，經(jīng)減速箱減速后泵的轉(zhuǎn)速為206/248rpm，春季、秋季、冬季為206 rpm，夏季切至248 rpm運行。這種水泵的特點是低轉(zhuǎn)速、大流量、低揚程，效率較高。

潤滑系統(tǒng)（CGR）由位于減速箱殼的油箱、一臺機械驅(qū)動的主油泵、一臺電動輔助油泵、一臺雙過濾芯筒過濾器、一臺滑油冷卻器和四臺電加熱器組成。向行星齒輪和位于齒輪箱外殼內(nèi)的泵上部軸頸軸承、泵推力軸承提供所需的壓力潤滑油。下部軸承通過油箱浸潤軸承來潤滑和冷卻軸承，潤滑油由SEP水冷卻。

本文分析了循環(huán)水潤滑油產(chǎn)生油霧和油揮發(fā)的原因，并介紹了可能影響油質(zhì)的冷卻水相關(guān)技改。

1 潤滑油油霧與氣堵

1.1 油霧

1.1.1 發(fā)現(xiàn)過程

2020年7月8日，化學(xué)人員進行4號機組海水循

環(huán)泵4CRF001PO的潤滑油取油樣時發(fā)現(xiàn)油霧，油樣顏色較深，且顆粒度由半年前的5級上漲至7級。2號機組循環(huán)泵4CRF002PO則無此現(xiàn)象，4CRF001PO油樣顏色要深于4CRF002PO。

2020年7月8日，化學(xué)人員進行4號機組海水循環(huán)泵潤滑油取油樣時，取樣閥開啟約15分鐘后才有油流，間斷有油霧冒出，如圖1所示。

圖1 取樣管線處的油霧

1.1.2 油霧形成的原因

（1）軸瓦異常磨損導(dǎo)致發(fā)熱量增大?；瘜W(xué)人員對4CRF001PO油樣進行金屬含量化驗，確認(rèn)鉛錫小于1mg/kg，與新油及4CRF002PO油樣對比無差異，可排除。

（2）4CRF001PO出力大導(dǎo)致軸承溫度偏高。統(tǒng)計其它泵電機定子繞組溫度，確認(rèn)4CRF001MO為第二低的水平，可排除。

（3）安全閥4CGR003VH未開啟導(dǎo)致油溫偏高。CGR油回路的正常壓力為0.2～0.6MPa經(jīng)過分析可以確認(rèn)是否開啟均屬于正常情況，當(dāng)油路的阻力低于0.26MPa時4CGR003VH處于關(guān)閉狀態(tài)；當(dāng)油路的阻力高于0.26MPa時4處于開啟。統(tǒng)計CGR油路壓力，未見4CRF001PO異常，可排除。

（4）4CGR001/003/005/007RS投 運 導(dǎo) 致4CRF001 PO潤滑油被加熱。經(jīng)現(xiàn)場實測確認(rèn)4CGR001～008RS均有電流，4CGR001/003/005/007RS于7月9日斷電，7月17日再次對4CRF001/002PO取油樣，4CRF001PO仍存在油霧，4CRF002PO無油霧，可排除。

（5）4CGR005PO出力不足。油回路壓力正常，上次大修檢查間隙均在正常范圍內(nèi)，不會發(fā)生異常磨損，可排除。

（6）4CGR001RF油回路管道節(jié)流?，F(xiàn)場通過點溫計測量比對3/4機組相關(guān)參數(shù)未發(fā)現(xiàn)明顯異常，但4CRF001PO油路流量無法測出，其他三臺泵油路存在流量，不能排除。

（7）4CGR005PO入口管道法蘭漏氣。入口管道法蘭漏氣會導(dǎo)致流量降低，不能排除。

（8）4CGR007/009/011/013VH內(nèi)漏。內(nèi)漏導(dǎo)致流量被旁路，不能排除。

1.1.3 故障確認(rèn)

在后續(xù)大修期間對4CGR油路做2bar的保壓試驗時，入口膨脹節(jié)及接口有連續(xù)油流往外泄漏。更換膨脹后無泄漏，再次打開4CRF001PO取樣閥，油霧消失，從而確認(rèn)為進氣所致。

1.2 過濾器氣堵

1.2.1 發(fā)現(xiàn)過程

2020年10月19號，4CGR003FI觸發(fā)壓差高報警，查看壓差表壓力為0.95bar。切換到4CGR001FI后，降為0.2bar，更換4CGR003FI時，發(fā)現(xiàn)里面是空的無油，且沒有臟污。

2020年10月20日，4CGR003FI觸發(fā)壓差高報警，切換到4CGR001FI后，更換濾芯時，發(fā)現(xiàn)過濾器內(nèi)無油，沒有臟污，充油排氣置備用。

2020年10月30日，打開4CGR003FI蓋子發(fā)現(xiàn)只有1/3有油，充油時不斷有氣泡冒出。

1.2.2 氣堵的原因分析

A列潤滑油回路中不斷有氣漏入，過濾器內(nèi)積聚的氣體累積到一定程度后會形成氣堵，導(dǎo)致壓差高，最后可能會出現(xiàn)斷油情況。

1.2.3 潤滑油冷卻效果分析

（1）該油為海水循環(huán)泵上油箱潤滑油，油質(zhì)影響上部徑向軸承4CGR017MT、推力軸承4CGR019MT。目前4CGR017MT為56.3℃，比3、4號機組另三臺海水循環(huán)泵對應(yīng)測點高6℃；4CGR019MT為61.4℃，比3、4號機組另三臺海水循環(huán)泵對應(yīng)測點高4℃～10℃。

（2）排氣時上部溫度和推力軸承溫度變化約3℃，說明潤滑油積氣時，降溫效果變差；排氣結(jié)束恢復(fù)初始狀態(tài)約半小時后軸承溫度上升。

1.2.4 結(jié)論

（1）油泵入口管道膨脹節(jié)及其接口存在泄漏，外界空氣通過泄漏點被泵吸入，含氣量逐漸增加，取樣管線和過濾器安裝位置相對較高，漏氣也會集中在這兩個位置，積聚的氣體到一定量時導(dǎo)致氣堵，壓差變高，取樣管線開啟時形成油霧。氣體通過過濾器的漏入備用冷卻器，會導(dǎo)致過濾器內(nèi)慢慢被空氣占據(jù)。

（2）含氣量增加時，油流量也會下降（即導(dǎo)致冷卻軸承的油量不足），導(dǎo)致泵軸承的溫度有所上升，冷卻效果變差。

2 減速箱油槽油位低的發(fā)現(xiàn)及處理

2.1 故障發(fā)現(xiàn)的背景和現(xiàn)象

2020年4月25日，主控發(fā)現(xiàn)KIT中軟報警3CGR901AA（CGR系統(tǒng)A通道故障）曾觸發(fā)過，但主控T06盤未曾觸發(fā)3CGR901AA報警。調(diào)閱KIT中3CGR 059EC的歷史趨勢，第一次2小時區(qū)間未見觸發(fā)。KIT中查看循環(huán)泵水各軸承溫度未見異常后續(xù)縮小趨勢區(qū)間，1小時...15分鐘，最終以5分鐘趨勢區(qū)間逐次往前翻閱發(fā)現(xiàn)3CGR059EC先后觸發(fā)過3次，每次只有1～2秒。立即安排人員檢查，發(fā)現(xiàn)3CRF001PO泵殼室內(nèi)的法蘭連接處積油、水面浮油、管道掛油滴。

維修人員到達現(xiàn)場后，檢查泵運行無異常，檢查就地液位計3CGR061LN，油位不低，檢查CGR059SN通道，反饋油位低真實觸發(fā)（儀控的低油位值比機械建議值稍高），需要補油。針對3CGR061LN和3CGR059SN低油位不一致的情況，維修儀控和機械正協(xié)商通過技術(shù)改造解決。

2.2 T06盤報警未觸發(fā)原因

為什么KIT中軟報警觸發(fā)，而主控T06盤對應(yīng)的報警3CGR901AA未觸發(fā)，儀控人員檢查CGR059SN通道，反饋無異常，059SN液位低真實觸發(fā)，再次檢查，發(fā)現(xiàn)KSA程序組件電路板故障，更換組件后恢復(fù)正常。

2.3 歷史記錄查詢

泵殼室內(nèi)的掛油滴現(xiàn)象明顯是否也與液位低有直接關(guān)系呢？是首發(fā)現(xiàn)象還是已有缺陷，查詢歷史記錄，發(fā)現(xiàn)3CRF001PO在2019年4月到2020年4月補油次數(shù)頻繁，印證了油霧揮發(fā)現(xiàn)象嚴(yán)重，維修機械人員也確認(rèn)了經(jīng)常補油。

2.4 油霧揮發(fā)現(xiàn)象分析

CGR油箱有兩個，分別為：

減速箱油槽：用來潤滑冷卻行星減速齒輪箱、上部徑向軸承和推力軸承；容積約400L；由主油泵從油箱吸油，通過CGR過濾器、油冷器，注入至行星齒輪箱頂部向下噴淋，最后回流至底部油箱形成循環(huán)。

軸承油箱：只包含了下部徑向軸承，容積60L，由SEP系統(tǒng)水注入的盤管直接冷卻，潤滑油無動力循環(huán)只受到軸轉(zhuǎn)動的擾動，與上油箱相互獨立。

油霧揮發(fā)大的原因，主要有以下幾點原因：

（1）水泵行星齒輪和推力軸承都是重負(fù)荷，發(fā)熱量較大，油溫本身較高。

（2）行星齒輪箱頂部裝有呼吸器，直接通大氣。聯(lián)軸器罩殼與行星齒輪箱相通，罩殼密封不嚴(yán)，油氣通過聯(lián)軸器罩殼接縫處揮發(fā)。

（3）CGR系統(tǒng)采取直接噴淋冷卻的方法，齒輪油泵出口壓力2bar，直接噴淋至齒輪箱頂部，頂部又與大氣聯(lián)通，部分潤滑油直接氣化。

（4）油汽進入大氣后，因為泵殼內(nèi)外溫度差導(dǎo)致凝結(jié)在泵體外表面。

2.5 結(jié)論及運行建議

（1）針對3CRF001PO循環(huán)水泵油霧揮發(fā)，以及可能的油路管線泄漏導(dǎo)致的油位低，根據(jù)3CGR901AA報警卡中執(zhí)行：主控關(guān)注溫度趨勢；現(xiàn)場檢查CGR系統(tǒng)；機械檢查LN油位；儀控核實SN；真實低補油。

（2）3CGR061LN和3CGR059SN低油位不一致的情況，通過技改解決。

（3）針對3CRF001PO的油霧揮發(fā)較多的現(xiàn)象，維修機械準(zhǔn)備在下次大修時對循泵聯(lián)軸器罩殼進行整治，涂抹密封膠，觀察效果。

（4）運行現(xiàn)場加強對3CRF001PO泵殼內(nèi)巡檢，發(fā)現(xiàn)油霧揮發(fā)較多，導(dǎo)致部件上有積油及時填寫工單，聯(lián)系維修機械擦油并檢查油位。

3 頂蓋排水泵的相關(guān)技術(shù)改造

循環(huán)水泵的軸承用專門的冷卻水進行冷卻，出水直接排至泵殼內(nèi)和通過盤根漏入水泵頂蓋內(nèi)，進入頂蓋的水量很大，水位上漲到一定高度后，在泵軸的旋轉(zhuǎn)作用下水會沿泵軸向上流動，進到下部油箱內(nèi)，會使油質(zhì)變差、乳化，影響水泵的運行。因此設(shè)置了自動控制的電動頂蓋排水泵，排水泵是自帶浮子的潛水泵，啟?？繋ч_關(guān)的浮子進行控制，從而維持較低的水位，保證CGR的油品。但是在運行的過程中，還是不斷發(fā)現(xiàn)各種的問題，因此進行了技術(shù)改造，不斷優(yōu)化運行方式。

3.1 邏輯修改

3.1.1 原因

目前CRF001PO頂蓋排水泵為CRF007/009PO，CRF002PO頂蓋排水泵為CRF008/010PO。正常情況下使用CRF007PO（CRF008PO）對頂蓋進行排水，CRF00 9PO（CRF010PO）處于冷備用狀態(tài)。當(dāng)CRF007PO（CRF008PO）不能使用，需要手動投運CRF008PO（CRF010PO）。若正常運行的泵出現(xiàn)故障，只有等頂蓋水位報警觸發(fā)才能引起運行人員注意，具有反應(yīng)不及時導(dǎo)致CRF001/002PO軸承室進水和冷卻油路進水隱患。

3.1.2 技改方案

新增控制箱，控制箱上游電源使用3/4LKH001TB，新增控制箱隨時監(jiān)測CRF007PO、CRF008PO的運行情況及液位情況。當(dāng)正常運行泵出現(xiàn)故障時，可以自動切換至備用泵（CRF009、CRF010）運行，并在新增控制柜面板上觸發(fā)正常泵停運報警。

3.2 電源修改

3.2.1 原因

3/4LKH001AR中3LKH009JA（4LKH007JA）下游為3/4CRF007/008/009/010JA，其下游負(fù)荷分別為3/4CRF007/008/009/010PO。上游3LKH009JA（4LKH007 JA）帶漏電保護功能，3/4CRF007/008/009/010JA不帶漏電保護功能，任一臺CRF頂蓋排水泵發(fā)生接地故障后，將引發(fā)上游電源越級跳閘，從而導(dǎo)致其它3臺CRF頂蓋排水泵也失電。另外，現(xiàn)每臺循泵的兩臺頂蓋排水泵上游為同一路電源存在同時失電風(fēng)險。

3.2.2 技改方案

（1）將3LKH009JA由帶漏電保護的斷路器更換為不帶漏電保護的斷路器。

（2）將3CRF007/008/009/010JA由不帶漏電保護的斷路器更換為帶漏電保護的斷路器。

（3）將3CRF009JA（3CRF009PO）上游電源變更為3LKH0221JA；將3CRF010JA（3CRF010PO）上游電源變更為3LKH0511JA。

3.3 結(jié)論

通過四臺循環(huán)水泵運行情況了來看，這些技術(shù)改造滿足了設(shè)計要求，避免了頂蓋水位上升，保證了機組的安全穩(wěn)定運行。

4 結(jié)語

油霧、氣堵、揮發(fā)這些現(xiàn)象在循環(huán)水泵的運行的過程中不易被發(fā)現(xiàn)，冷卻水的異常關(guān)系到潤滑油的質(zhì)量，這些都會造成到工藝系統(tǒng)的異常，對電廠的穩(wěn)定性，安全性、經(jīng)濟性都不產(chǎn)生不利的影。本文對這些事件進行了分析介紹，希望對對其它電廠的類似問題處理具有一定的借鑒意義。