嶺澳核電站3號(hào)機(jī)組電動(dòng)發(fā)電機(jī)滑環(huán)的更換

黃書(shū)蹤，周洪軍

（中廣核工程有限公司調(diào)試中心，廣東 深圳518124）

嶺澳核電站二期反應(yīng)堆控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)電源是由2套電動(dòng)機(jī)－飛輪－發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行。這2套機(jī)組及其控制保護(hù)設(shè)備構(gòu)成了核電廠(chǎng)反應(yīng)堆控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)電源系統(tǒng)（RAM），專(zhuān)門(mén)為反應(yīng)堆控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)供電。機(jī)組正常運(yùn)行期間，RAM系統(tǒng)的2臺(tái)電動(dòng)發(fā)電機(jī)組同時(shí)運(yùn)行，輸出260V的額定交流電作為電源，每臺(tái)電動(dòng)發(fā)電機(jī)組各承擔(dān)下游反應(yīng)堆棒控系統(tǒng)（RGL）50%的負(fù)載，每臺(tái)機(jī)組能短時(shí)承擔(dān)100%的負(fù)載。在電動(dòng)機(jī)380V交流電源發(fā)生故障時(shí)，由于電動(dòng)機(jī)－發(fā)電機(jī)主軸中安裝了慣性飛輪，依靠飛輪的慣性維持發(fā)電機(jī)持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，在1.2s之內(nèi)，輸出的電壓和頻率維持在234V和44Hz以上，以確保反應(yīng)堆控制棒擁有控制到安全停堆位置的能量。所以RAM系統(tǒng)對(duì)于確保核安全是一個(gè)非常重要的系統(tǒng)。

RAM的電動(dòng)發(fā)電機(jī)組采用有刷勵(lì)磁方式進(jìn)行勵(lì)磁，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流經(jīng)由碳刷、滑環(huán)導(dǎo)入發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組。在嶺澳核電站二期3號(hào)機(jī)組（L3）RAM系統(tǒng)調(diào)試過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)L3RAM002AP電動(dòng)發(fā)電機(jī)滑環(huán)存在較深的劃痕。該缺陷的存在會(huì)加速碳刷磨損，導(dǎo)致碳刷提前更換；同時(shí)，使電機(jī)內(nèi)碳粉增多，電機(jī)繞組的絕緣降低；另外碳刷和滑環(huán)之間會(huì)出現(xiàn)電蝕，使滑環(huán)劃痕繼續(xù)加深而進(jìn)入惡性循環(huán)，這樣的結(jié)果最終導(dǎo)致RAM勵(lì)磁電流和輸出電壓不穩(wěn)定，并影響到反應(yīng)堆控制棒的控制。

針對(duì)滑環(huán)表面出現(xiàn)的嚴(yán)重劃傷問(wèn)題，解決方法有2種：①對(duì)滑環(huán)進(jìn)行拋光打磨；②更換新滑環(huán)。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)評(píng)估，選擇了更換新滑環(huán)的方案。

1 用于更換滑環(huán)的專(zhuān)用工具的研發(fā)

電動(dòng)發(fā)電機(jī)組其原配滑環(huán)由2顆內(nèi)緊螺絲固定在發(fā)電機(jī)軸上（圖1中1、2），以一定角度插入滑環(huán)和發(fā)電機(jī)軸，起著橫銷(xiāo)和縱銷(xiāo)的雙重功效。與原配的滑環(huán)相比，目前廠(chǎng)家提供的備件滑環(huán)上沒(méi)有固定用的螺絲孔（螺絲孔在滑環(huán)和軸上是一個(gè)完整的螺孔）。由于此螺絲孔正處于軸與滑環(huán)的垂直角上，因此在沒(méi)有螺絲孔的新滑環(huán)上要加工出一個(gè)螺絲孔非常困難，且沒(méi)有成功的先例。大亞灣核電站曾嘗試更換1臺(tái)RAM電機(jī)的滑環(huán)，但由于加工出來(lái)的螺絲孔與軸上的螺絲孔無(wú)法形成一個(gè)整體，最終放棄了更換滑環(huán)的嘗試。

圖1 電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)滑環(huán)實(shí)物圖Fig.1 Slip ring of motor generator

經(jīng)過(guò)分析研究，提出了不再使用原有的螺絲孔固定滑環(huán)，而采用重新鉆螺絲孔來(lái)固定滑環(huán)的解決方案。為此，研制了一種專(zhuān)用工具用來(lái)將備用滑環(huán)、發(fā)電機(jī)軸固定為一個(gè)整體，將軸與滑環(huán)的垂直角外延，利用專(zhuān)用工具在滑環(huán)和軸上加工一個(gè)完整的螺孔，以實(shí)現(xiàn)備用滑環(huán)的固定和更換。

所設(shè)計(jì)及制作的專(zhuān)用工具見(jiàn)圖2。其中孔1用于專(zhuān)用工具與滑環(huán)固定，孔2為對(duì)軸和滑環(huán)實(shí)施打孔的2個(gè)預(yù)留孔，孔3為專(zhuān)用工具與軸的緊固螺絲，通過(guò)該緊固螺絲，將專(zhuān)用工具固定在軸上。

圖2 研制的專(zhuān)用工具Fig.2 Special tool（left picture is obverse，right picture is reverse）

2 L3RAM002AP滑環(huán)實(shí)施更換

2010年3月18日，利用專(zhuān)用工具成功地對(duì)L3RAM002AP有缺陷的滑環(huán)進(jìn)行了更換。具體實(shí)施過(guò)程如下：

將備用滑環(huán)套到軸上面，將專(zhuān)用工具的正面朝外也套到軸上面，圖2中孔1套進(jìn)滑環(huán)上轉(zhuǎn)子繞組出線(xiàn)接線(xiàn)柱，然后用螺帽將專(zhuān)用工具與滑環(huán)固定在一起；擰緊專(zhuān)用工具的緊固螺絲（圖2中的孔3），使專(zhuān)用工具與軸定位牢固。至此，滑環(huán)、電機(jī)軸以及專(zhuān)用工具已形成一個(gè)整體，如圖3所示。接著從專(zhuān)用工具的2個(gè)預(yù)留孔（圖2中的孔2）進(jìn)行打孔和攻絲，即可在滑環(huán)和軸上打出一個(gè)完整的螺絲孔。利用新的螺絲孔順利完成了滑環(huán)的更換。

圖3 采用專(zhuān)用工具實(shí)施滑環(huán)的固定鉆孔Fig.3 Use the special tool to fix the slip ring for boring

3 結(jié)束語(yǔ)

采用研發(fā)的專(zhuān)用工具，可方便快捷地實(shí)現(xiàn)滑環(huán)的更換，并提升了滑環(huán)維修的質(zhì)量，從而有助于提高RAM系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

大亞灣和嶺澳核電站現(xiàn)有RAM系統(tǒng)發(fā)電機(jī)采用的都是有刷勵(lì)磁，也涉及滑環(huán)的更換問(wèn)題。因此，這種專(zhuān)用工具可在核電廠(chǎng)同類(lèi)有刷勵(lì)磁的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)設(shè)備更換滑環(huán)的維修中應(yīng)用。