核電廠鼓網缺陷改進建議

楊俊鈣 劉生根 吳信 許銀雷

摘要：根據鼓網的歷史故障事件，分析故障的根本原因，對鼓網設備進行改造，降低核電站核電廠取水口堵塞導致機組降功率、停堆的概率。

關鍵詞：鼓網;濾網;取水口

CFI系統概述

CFI冷卻水過濾系統保證對核電每臺機組所需全部海水冷卻水源的過濾，以保護下列使用海水的系統設備，不會發生堵塞和生物腐蝕。每臺機組的CFI系統有兩條海水進水回路。正常運行，兩條進水回路都投入使用，以滿足各系統用戶的用水需求。

鼓網

鼓形濾網的結構：鼓網由一個圓筒形框鋼架構成，在框鋼架圓周方向上安裝過濾的網片。海水從兩側端面進入鼓網，過濾后的海水流到鼓網外面，由網內進水，從網外出水。

鼓網的作用：攔截并清除從粗格柵、細格柵吸入渠道的循環水中的污雜物，防止污雜物損壞循環水泵和堵塞凝汽器。

鼓網工作原理：控制器發出信號驅動電機，電機帶動鼓網大齒圈，大齒圈與濾網框架、網片、撈污斗緊固，從而帶動網片、撈污斗將攔截到污雜物提高到排污槽，濾網外的沖洗系統將網板上的污雜物沖洗到排污槽內達到過濾水質的目的。

常見故障

網片銹蝕破損

鼓網網片長年受海水腐蝕，網片的結構會腐蝕減薄強度降低，當鼓網壓差過高，且超出鼓網網片用應力最大值后從而引起網片破損的現象。網片破損導致海生污物進入到循環水系統，可能破壞循環水泵葉片，影響電廠發電能力。因此，當發現網片有明顯銹蝕減薄破損時，應該及時處理，更換新網片。

輻條與輪轂的連接螺栓松動

某核電廠1號機組鼓網輻條與輪轂的連接螺栓進行檢查，發現輻條與輪轂的連接螺栓進行檢查，發現部分有松動，存在鼓網失效的風險。大修期間對螺栓松動缺陷進行了徹底處理，按照設備維修手冊要求對螺栓力矩進行校核，并檢查2～4#機組鼓網輪轂扣緊螺母安裝方向。輻條與輪轂的連接螺栓松動的根本原因扣緊螺母安裝方向錯誤，直接原因扣緊螺母未起到防松作用。如果一臺鼓網不可用，則會直接導致機組降功率，甚至停機停堆。

典型故障

事件：減速機支架銷軸因銹蝕刷漆致其活動支架卡澀

2009年3月16日現場巡視人員發現鼓網在低速轉動期間發出”咔噠、咔噠”的異音，間歇時間約1秒，聯系主控，并通知維修部門現場檢查。主控啟動中、高速運行，異音消失，但恢復低速運行后，異音重新出現。歷史大修中，鼓網減速機構異音的出現和故障處理過程：2009年3月14日該鼓網品質再鑒定，設備運行正常，再鑒定結果合格。3月16日19：00，現場巡視人員發現鼓網在低速轉動時有”咔噠、咔噠”異音，懷疑從鼓網齒條嚙合處發出，通知主控和通知檢修人員到現場進行檢查。19：20，維修人員到現達現場，在低速運行期間反復進行核實，確認異音來自”中、高”速齒輪箱。3月18日對”中、高”速齒輪箱進行解體，發現軸承外圈磨損較嚴重。回裝“新”（修復備件）齒輪箱，并將驅動小齒輪調換180°進行安裝，當天進行品質再鑒定，結果合格。3月20日08：40，”中、高”速齒輪箱再次出現”咔噠、咔噠”的異音，聲音比第一次微弱許多，但音調和頻率沒變。減速機構異音再次出現，且呈現間歇性，針對這一奇怪現象，申請試驗票和隔離票相結合的工作票，對該鼓網的減速機構進行全面檢查。21日對齒輪箱的運行觀察一天，15：00異音消失，21：00左右再次出現。針對這個奇怪的現象，22日在運行人員的配合下，經過為期40小時的徹底檢查和反復試驗，23日22點終于找到減速機構產生異音的根本原因，減速機構的活動支架銷軸輕微銹蝕和被刷漆，導致活動支架卡澀失效。

根本原因分析

第一次檢修前后故障現象對比：

對比項目 第一次檢修前運行 第一次檢修后運行 初步分析得出結論 問題的提出

異音出現 再鑒定合格后兩天出現 再鑒定合格后兩天出現 第一次解體檢修沒有找到故障點

異音變化 呈現金屬碰撞聲，聲音清晰，音調較高 呈現金屬碰撞聲，聲音微弱，但清晰 “中、高”速齒輪箱軸承磨損不是導致異音根本原因 異音變小與小齒輪工作面調換的關系

異音頻率 33–35次/min 33–35 次/min 兩次故障原因一致 異音頻率與高速齒輪箱的轉動頻率一致性是一種巧合，減速機構異音的出現應該有其他的原因。

故障周期 異音一直持續 異音間歇性出現 減速機構產生異音為什么會出現周期性

減速機構的“振動” “振動”良好，低于其他三臺鼓網 “振動”良好，低于其他三臺鼓網 “振動”沒有變化 齒輪箱出現異音，“振動”反而小，不合常理。

大、小齒輪嚙合的受力分析 提升小齒輪的位置，使嚙合間隙增大，鼓網再次低速運行，異音進一步減小。增大齒輪的嚙合間隙，勢必影響齒輪的嚙合特性和增加輪齒的受力強度，依靠增大間隙方法消除異音顯然是不可取的。

對傳動軸軸承的檢查 鼓網運行時，受密封膠條與墻壁摩擦力和濾網重心的影響，圓周上載荷的分布并不均勻，為了減輕齒輪嚙合時徑向推力對軸承座的沖擊，傳動軸兩端的軸承設計成球面調芯軸承，對傳動軸的擺動進行調整，傳動軸兩個軸承座之間的距離為3 米，小齒輪距它旁邊軸承約0.3 米，當小齒輪在徑向推力的作用下產生h位移量，在傳動軸另一側至少移動10h。為了減少因小軸擺動對減速機構的影響，整個減速機構以懸掛的方式，安裝在一個活動支架上。當小軸擺動時，整個減速機構就會隨著小軸一起左右擺動，確保次級齒輪箱蝸輪與蝸桿嚙合間隙不發生改變。現場對球面調芯軸承進行檢查，外圈緊貼在軸承座上，幾乎沒有間隙，左右調整功能正常。

對傳動軸和減速機構支架的檢查 上述分析鼓網在大修后，小軸的擺動應增大，減速機構“振動”也應隨之增大，但鼓網振動卻減小，還伴有異音，顯然是不正常的狀態。對傳動軸貫穿墻壁處進行了檢查，發現該部分雖然有較明顯的腐蝕，但沒有發現新的磨痕，這說明墻壁沒有阻礙傳動軸的擺動。由于傳動軸和次級齒輪箱之間除了墻壁外，沒有其他的障礙物，唯一的可能是活動支架失效，減速機構沒有隨著小軸的擺動而擺動。

將整個減速機構從活動支架上取下，用手推支架立桿，立桿完全卡死，借助千斤頂，仍不能活動。現場檢查發現活動支架的銷軸布滿了防腐漆，用螺絲刀將縫隙處的油漆剔除，銷軸和銷孔之間充滿了漆垢，其緩沖調節功能完全喪失。

異音產生過程邏輯推理 鼓網大、小齒嚙合時，小齒輪受徑向心推力，傳動軸將發生擺動。由于活動支架的調整功能失效，次級齒輪箱不能隨著小軸一起擺動，導致蝸輪與蝸桿嚙合間隙變大，蝸桿傳動阻力增大，同時加速蝸輪的磨損。在低速運行時高速端是從動端，次級齒輪箱的蝸桿以低速齒輪箱的蝸輪、蝸桿嚙合點為支點，向蝸輪方向移動。

大修前小齒輪所受徑向推力小，對整個傳動機構的影響也小，大修中對球面軸承1 球面進行防腐和小齒輪工作面更換，傳動軸的擺動比大修前大。在鼓網運行初期，由于次級齒輪箱的蝸桿在移動中受軸承所限，蝸桿只能移動很小的距離（軸承間隙），不能將傳動軸的應力完全釋放，這部分應力通過軸承外圈作用在孔。鼓網的大、小齒輪每嚙合一次，軸承外圈給予孔一次沖擊。減速機構為低傳動比，其軸承配合過盈小，隨著鼓網運行時間的增加，軸承受偏心力和摩擦力共同的作用，軸和孔之間的間隙增大，次級蝸桿移動范圍增大。最終導致高速端蝸輪和蝸桿在傳動中發生碰撞產生異音。因此，鼓網“大、小齒輪”每嚙合一次，從“中、高”速齒輪箱發出一聲“咔噠”異音，由于房間較空曠，巡視人員誤以為異音從“大、小齒”嚙合處發出。

“咔噠、咔噠”異音不是從中、高速軸承處發出 通常軸承磨損發出的異常聲音，聲調為“嚓、嚓”，且如果異音因軸承磨損發出，在海水高潮位時減速機構仍應有“喀噠、喀噠”異音。

處理措施及效果 執行下列處理措施后，重新投運鼓網，異音消除，設備恢復正常運行。

更換輕微銹蝕的球面軸承。

修復并回裝第一次更換下來的“中、高”速齒輪箱。

更換次級齒輪箱。

更換傳動軸，對舊傳動軸上的腐蝕缺陷作防腐處理。

重新將小齒輪調轉180°，將非磨損面作為工作面。

剔除活動支架銷軸表面油漆，用除銹劑清除縫隙內的漆垢，使活動支架恢復功能。

結束語

至今，各核電廠根據各自海域開展應對海生物入侵、鼓網臟污冷源問題的研究改進工作，提升強化取水口排污能力，降低因取水口堵塞導致機組降功率、停堆的風險，從而提高電廠的經濟效益。

參考文獻

尹麗娜，汪琦.鼓形鼓網中高速電機的變頻改造[J].水電與新能源，2016（9）：31–37.

閻曉偉.核電站用混凝土蝸殼海水循環泵進水流道及鼓網性能研究[J].給水排水，2016，Vol42：137–140.