核電反應堆冷卻劑泵上部油箱油位高原因分析

李 靜，楊恕非

（海南核電有限公司，海南昌江 572700）

0 引言

海南核電2 號機組曾經出現3 次2 號主泵上部油箱油位高報警。第一次出現主泵上部油位高是在201 大修后機組升溫升壓階段，為處理該問題上部油箱排油5 L 后報警消除；兩個月后再次出現油位高報警，第二次出現報警后考慮到過量排油可能影響主泵正常運行，因此只采用加強監視各軸承溫度和潤滑油溫度的方式來保證主泵安全運行；202 大修期間對潤滑油油質進行分析，化驗結果合格，202 大修啟動后2 兩個月再次出現油位高報警，本文將對這一原因進行分析并總結出判斷主泵能否繼續運行的判斷依據。

1 原因分析

反應堆冷卻劑泵的上部油箱啟動前未出現油位高報警，而啟動后出現油位高報警說明啟動后潤滑油體積增加，體積增加的原因可能是受熱體積膨脹、油質變差、潤滑油進水、限位開關誤觸發報警以及主泵房間溫度上升導致油位上升。下面分析可能原因。

（1）潤滑油受熱體積膨脹。海南核電202 大修后，反應堆于1 月3 日正式啟動至今已經運行4 個月，這段時間海南氣溫逐漸升高，海水溫度上升10.6 ℃，從而導致設備冷卻水溫度上高10.1 ℃，上部軸承箱溫度上升7 ℃，上部推力軸承上升4.5 ℃。溫度上升情況如圖1 所示。

圖1 各相關參數溫度變化曲線

從圖1 中可以看出設備冷卻水和海水水溫變化一致，主泵上部推力軸承和主泵上部油箱油溫變化幅度一致；從1 月3 日到5 月2 日，油箱油溫從46 ℃上升到53 ℃，根據礦物質潤滑油溫度與密度關系曲線[1-2]，ρ=905-0.6T，其中，T 單位為℃，主泵上部油箱體積為560 L，高液位報警定值比正常值高5 mm。根據以上參數可得，53 ℃對應的郵箱內總體積為562.7 L，維修手冊中上部油箱截面積為597 mm2，因此溫度上升后上部油箱液位上身約4.5 mm，與高液位報警定值基本吻合。也和上個壽期排油5 L 后報警消除的現象一致。

（2）潤滑油油質變差。潤滑油油質變差的直接后果就是潤滑能力下降，軸承溫度上升[3]，因此軸承溫度化可以作為證明潤滑油油質變化的參數。主泵上部各個軸承的溫度變化如圖2 所示。

從主泵上部推力軸承和徑向軸承的溫度變化確實可以看出，主泵上部徑向軸承溫度幾乎無變化，而上部推力軸承溫度小幅上漲4.5℃，因此可以判斷潤滑油并沒有變質，否則軸承溫度會有明顯的增加，因此可以排除油質變差導致主泵軸承溫度上升。

圖2 主泵上部軸承溫度變化曲線

（3）上部軸承油箱進水。主泵上部油箱液位高的原因除了液體膨脹外還有可能是冷卻水進入油箱，最直接的檢測水分的方法是化學取樣，但是由于功率運行期間主環路劑量過高，可達500 mSv，取樣過程中會造成過量輻照，因此未采用直接取樣的方式驗證。由于冷卻水溫度相比潤滑油溫度低20 ℃，如果冷卻水進入潤滑油會導致主泵上部軸承溫度明顯下降，而通過圖2可以看出上部軸承溫度并未發生明顯下降，因此也可以判斷沒有冷卻水進入潤滑油。

（4）限位開關誤觸發報警。主泵上部油箱油位開關屬于機械式常開觸點，在沒有外力作用時誤合的可能性很小，主泵上部有蓋板蓋住不會發生雜物掉落砸到液位開關的可能，除非出現液位上升，否則不會出現使液位開關向上運動的力。因此液位開關誤動的情況也可以排除。

（5）主泵房間溫度上升導致油位上升。主泵房間沒有氣溫測量儀表，主泵房間的溫度是通過核島通風系統進行冷卻。核島通風系統共有4 臺風機，分為A，B 兩個系列，正常運行時只有一列在運行而另一列處于備用狀態。如果一個系列風機出力下降會導致核島溫度上升，通過其他房間的溫度變化可以反應核島通風機是否工作正常，核島部分房間溫度曲線如圖3 所示。

圖3 核島另外2 個房間溫度曲線

如圖所示核島另外兩個房間溫度并未出現持續上漲的現象，而是在一定范圍內不斷波動，從中可以得出主泵房間溫度在風管無破損、無堵塞的情況下溫度也不會持續上漲，因此房間溫度上升導致油位高的情況可以排除。

2 結論

海南核電2 號機組主泵出現上部油箱油位高報警，為了確定產生高液位的原因，本文從可能的5 個方面對可能造成上部油箱油位高的情況進行了分析，排出了油箱進水、房間溫度異常升高、油質變差和液位開關誤動作的假設，得出海水溫度和冷卻水溫度升高是導致此次油位高報警的原因，本文論述的方法不僅適用于海南核電的其他主泵，同樣適用于其他核電廠主泵上部油箱油位高的分析。