某電廠反應堆冷卻劑泵電機頂油裝置介紹及改進分析

胡陽　肖驥

【摘 要】某電廠反應堆冷卻劑泵上部推力軸承頂油裝置作為反應堆冷卻劑泵電機啟動前的必要裝置，文章對整套裝置基本情況進行簡單介紹，列舉了調試及運行過程發現的缺陷，采取改進措施等。

【關鍵詞】反應堆冷卻劑泵上部推力軸承頂油裝置；頂軸油泵；缺陷；改進措施

1 設備概述

1.1 設備主要組成，及性能參數

反應堆冷卻劑泵上部推力軸承頂軸油泵安裝在反應堆冷卻劑泵電機上部軸承箱旁，其主要組成包括兩臺高壓頂軸油泵（ABB電機及齒輪泵），兩套濾網，兩臺過濾器（包括4額濾芯），兩臺減壓閥，兩臺止回閥，兩塊就地壓力表，兩臺壓力變送器，兩個流量開關，1測溫儀表，一套測量用軟管，一套電氣控制柜（300*200*120），4套連接推力瓦的頂軸油管，軸承箱內兩套頂軸油管。如圖1所示。

1.2 設備結構特點和工作原理分析

反應堆冷卻劑泵啟動前，整個電機定子重力通過推力頭作用在下推力瓦上，電機啟動的瞬間，推力頭與下推力瓦之間存在相對位移，產生摩擦，若摩擦系數較大，可能損壞推力瓦，頂升油裝置通過高壓頂軸油泵，高壓油管線將高壓油打到上部軸承箱上下推力瓦與推力頭之間，使之形成油膜，以減小其相對移動產生的破擦（瓦塊材料巴氏合金，在有油膜情況下摩擦系數是0.005，無油膜情況下摩擦系數是0.28），故而減少推力瓦塊的磨損幾率，延長滑動軸承的使用壽命。反應堆冷卻劑泵啟動前，必須首先啟動頂軸油泵，兩臺高壓頂軸油泵分別將軸承箱內的潤滑油，通過外部高壓油軟管，軸承箱內高壓油管，進入推力瓦塊的油孔內，瓦塊的進油孔位于其側面，出油孔位于瓦塊與推力盤之間，高壓油在瓦塊與推力盤之間流動建立油膜，反應堆冷卻劑泵啟動，由于推力盤與推力瓦之間存在油膜，較少磨損，在反應堆冷卻劑泵轉速達到450rpm時，油膜通過離心力，自然建立，此時可以關閉頂軸油泵。當反應堆冷卻劑泵停運前，應再次啟動頂軸油泵，保證電機轉速在小于450rpm時，依然存在油膜，減小軸承磨損。

1.3 設備設計與制造階段的情況

電機設計廠家為法國GE，該電機在中國核電市場上屬于首次應用，在國際核電市場上也無成功運行的經驗，故此電機存在不可預知的風險。在最初設計階段，頂升油裝置并未在原設計說明書中體現，設計文件報核動力遠審核時，設計院人員提出增加頂升油裝置的要求，當時廠家人員認為，其所設計的反應堆冷卻劑泵電機無需頂升油裝置，即可滿足運行要求，但經過核動力院對參考電站的情況對比及安全考慮要求法國廠家增加。此頂升油裝置是在此基礎上設計增加的。包括在現階段廠家仍然認為該電機無需頂升油裝置。但參考電站多次出現了主泵軸承瓦塊受損的情況，經分析均與頂軸油的設計有關。

2 設備調試運行過程發現缺陷

在反應堆冷卻劑泵現場試驗階段，暴露了很多問題，其中頂升油裝置主要出現兩方面的缺陷，頂軸油泵電源使用存在一定的隱患（參考電站進行了修改），頂軸油泵邏輯設定存在較大缺陷。

2.1 在調試階段，反應堆冷卻劑泵頂軸油泵RCP011/012PO、RCP021/022PO沒有停運反應堆冷卻劑泵時自動啟動的邏輯信號。為防止反應堆冷卻劑泵在失電或其他意外情況下跳泵時操縱員沒有及時手動啟動頂軸油泵可能導致軸承損壞的風險，手動啟動油泵在主動狀態下可以滿足要求，但在意外情況下，反應堆冷卻劑泵停運，很可能出現頂軸油系統未啟動，反應堆冷卻劑泵軸承受損。

2.2 目前反應堆冷卻劑泵頂軸油泵的供電電源為1LKA，1LKB，當失去主電源、主輔電源的情況下，反應堆冷卻劑泵將會自動停運，而頂軸油泵由于電源失去而無法啟動，這可能會導致反應堆冷卻劑泵軸承損壞。根據參考電站的經驗反饋，在失電試驗后出現反應堆冷卻劑泵推力瓦磨損的問題。

2.3 反應堆冷卻劑泵啟停前，需要提前啟動頂軸油泵，在頂軸油泵運轉后，頂軸油油壓達不到設計要求。

3 針對缺陷的解決辦法

3.1 反應堆冷卻劑泵停運時增加自動啟動頂軸油泵邏輯，以防止頂軸油泵未及時啟動可能導致的反應堆冷卻劑泵損壞風險。同時從降低人因風險，減輕操縱員負擔角度出發，增加反應堆冷卻劑泵停運時自動啟動頂軸油泵邏輯意識很有必要的，但方案需考慮防止誤啟油泵。邏輯修改已經實施，滿足自動啟動頂軸油泵要求。

3.2 反應堆冷卻劑泵頂軸油泵的電源改為由應急母線供電。即使在全場失電的情況下，仍然可以切換到應急柴油機進行臨時供電，保證反應堆冷卻劑泵轉速在450rpm及以下時，頂油裝置的及時投用。

3.3 經過分析，頂軸油泵未出現異常狀態，故確認高壓油管路存在泄漏情況，現場檢查外部管路情況，未發現漏點，確定漏點應該在上部軸承箱中的油管路上，打開上部軸承箱，對局部管路進行打壓檢漏發現某管接頭處存在漏點。對存在泄漏的管接頭進行拆除更換，再進行打壓檢漏，問題得以解決。

4 思考與總結

4.1 頂升油裝置的設置是非常有必要的。分析：軸瓦材料為巴氏合金，其材料本身的特性確實具有建立自然油膜的條件，其具有減磨特性。但裝配的偏差，材料本身的加工精度等很多不確定因素都可能導致推力瓦受力不均，部分位置不能有效的形成油膜，從而使部分推力瓦受損。頂升油裝置可以增加建立油膜的可靠性。提供了第二重保障。是非常有必要的；

4.2 頂升油裝置作為一個CCM點，增強其可靠性是十分必要的。增加一套設備，勢必會多了一個設備故障的風險，所以必須盡可能解決此設備的故障幾率，通過邏輯修改，電源修改可以很大程度上減低設備的故障率，提高其穩定性。

4.3 頂升油管路由很多個不規則管件組成，它們之間的連接配合，安裝質量必須嚴格把關，任何一處的泄漏都能導致頂軸油裝置的失效；同時管路安裝完成后必須進行壓力試驗，以保證其可以承受設計壓力。

【參考文獻】

[1]CCNB-006654-CANH LOT100D RCP MOTOR EOMM.

[2]0738XS-420800-GGl（y）反應堆冷卻劑泵技術規格書.

[3]反應堆冷卻劑泵電機采購技術規格書201001761.

[責任編輯：張濤]