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摘要：在泵组运行过程中轴承室持续发热可能会导致推力轴承推力瓦表面乌金合金磨损，使泵组振动增大，影响泵组运行工况，甚至引发事故。泵组轴承温度高是典型的泵缺陷之一，引起该缺陷因素众多。本文以福清核电3号机组1号凝结水泵为研究对象，对泵组运行中轴温高问题进行了详细的分析总结，并提出了相关建议和措施形成了经验反馈。可为同类机组该类缺陷处理提供借鉴。
关键词：核电机组；凝结水泵；推力轴承；轴温；缺陷处理；经验反馈
1 概述
核电站二回路凝结水泵的作用是将介质从冷凝器热阱中抽出，升压后经低压加热器送到除氧器。本文研究的福清3号核电机组是由3台50%容量凝结水泵组成，正常情况下两台运行一台备用。该泵为上海凯士比公司生产的NLT500-570筒袋型立式多级离心泵，其主要参数为：流量2250m3/h，扬程334m，转速1480r/min。
该凝泵泵组设计有如下特点：
该泵组采用首级叶轮双进水，首级叶轮采用双吸式叶轮，保证在运行范围内的良好抗汽蚀性能；同时双吸结构不产生轴向力，次级叶轮开平衡孔能平衡约70-80%的轴向力，减少推力轴承负荷，提高转子稳定性；剩余轴向力依靠推力轴承承受。
泵径向力平衡：每级叶轮和中间接管处加AC-3导轴承，可以承受短时干摩擦，剩余径向力有泵推力轴承部件径向轴瓦承受。
泵采用抽芯式结构，有利于检修。
机械密封采用博格曼319-SPLN/130-E1型。双端面密封，轴窜3mm，工作温度小于60度。无旋向要求，泄漏量很小。
独立安装在泵侧的瓦块式推力轴承，电机无需承受泵的推力，稳定性该高，同时方便安装、拆卸、对中；
轴承室内部主要包括：推力头、推力瓦、导瓦、冷油器、测温元件、轴承支座、轴承端盖组成。见图1轴承箱内部结构。
推力轴承工作原理：推力轴承由推力头镜板承受轴向载荷，通过镜板与推力瓦间润滑油膜的承载将力传递给推力瓦，并由推力瓦承受整个机组转动部分的重量，同时靠油室中冷油器的作用，使油温维持在适宜温度。
独特的推力瓦结构：福清3CEX001PO推力瓦采用带蝶形弹簧可倾斜圆形推力瓦。蝶簧支撑的圆形推力瓦与传统推力轴承相比具有以下优点：1、利用蝶簧的自适应能力及阻尼特性使每块瓦都能自动调平，使每块瓦都能均匀承载，不会出现个别瓦超载现场；2、采用圆形瓦面消除了传统扇形瓦面的边缘效应；3、圆形推力瓦可自动调整倾角降低了安装精度要求。
图2 推力轴承温度、导轴承温度曲线
2 凝结水泵缺陷描述
2015年12月10日福清3号机组凝结水泵1号泵（以下简称：3CEX001PO），在运行大概五个小时后，福清三号机组主控显示：3CEX001PO轴承温度高达74.77℃；导瓦温度高达70.1℃，均即将达到报警温度。现场用电子温度计测量该泵轴承箱温度高达60℃，远远高于运行时正常温度。。
为防止温度持续升高，手动停泵。维修人员介入维修。3CEX001PO推力轴承温度、导轴承温度曲线示意图如图2所示。
3 缺陷分析及处理
在水泵运行过程中可能会有以下方面的原因导致轴温升高。实际处理过程中按由简到难过程依次排查，在初步检查完冷却水、润滑油后根据结果，决定排查轴承箱内部进一步分析。见图3凝泵缺陷处理流程图。
图3 凝泵缺陷处理流程图
3.1 初步检查
3.1.1 冷却盘管流量低或冷却水温度高初步检查
冷却水检查：1、冷却水温度高。2冷却水流量低：福清3CEX001PO冷却盘管为盘绕式铜管，冷却水为常规岛闭式冷却水提供。泵运行过程中产生的轴温由轴承室中冷却盘管内循环水带走。以下情况都可能导致轴承室换热效率低，产生热量不能及时带走，会导致温度持续升高。同时冷却水温度升高，带走轴承箱热量少，也会降低换热效率导致轴承温度升高。
现场直接点温仪测量冷却水入口温度，显示为16℃，冷却水温度正常。
由于冷却水盘管太细，流量计灵敏度对低流量介质不敏感，所以冷却水流量无法测量。只能脱开盘管检查。
3.1.2轴承室润滑油油位异常或润滑油油质异常初步检查
缺陷分析：
福清核电3CEX001PO为方便检修采用了完整的油浴润滑系统，避免了复杂的强制润滑油系统。所使用润滑油为VG46。推力轴承浸入在独立轴承室润滑油中。当凝泵运行时转轴带动推力盘高速转动，对浸入其中的润滑油产生离心力。造成推力盘内部油室液位低，外部润滑油经过推力盘推力瓦下部间隙流入内部。同时内部润滑油一部分经过下甩油孔进入推力盘和导瓦之间进行润滑，后流入外部油室；一部分经过上甩油孔流入外部油室。汇集到油室后经过冷却盘管冷却后继续循环。
油位过低：推力盘与推力瓦之间不能形成有效的润滑油膜，使得摩擦副表面产热量增大
油位过高：造成推力头排油孔排油不畅，润滑油循环效果不佳，油温不容易被带走。
润滑油选型错误：凝结水泵厂家要求使用VG46型号润滑油进行润滑。
润滑油变质：润滑油中水分含量超标准、或润滑油颗粒度超标都会引起润滑油变质。变质的润滑油换热效率低，同时在摩擦副之间不能形成有效的油膜都会引起轴温升高。
检查措施：
检查润滑油油位：现场通过目视油视窗检查润滑油油位，油位在1/2到2/3之间，属于正常油位。
检查润滑油油质：福清3CEX001PO轴承箱取样后经过化验水分：20ppm；颗粒度：11级。颗粒度按要求8级合格，本次检验中颗粒度超标。在清空油室润滑油后更换新油。同时换油前对冷却盘管进行试压。试压合格后换油防止冷却水泄露轴承箱。润滑油颗粒度超标表明内部轴承箱已经有部件磨损，怀疑推力瓦磨损，需要进一步检查确认。
经历上述冷却水、润滑油初步检查后不能得出确定的结论，需要采取了进一步措施：解体凝结水泵轴承箱检查内部情况。来确定具体导致凝结水泵温度升高的具体原因。
3.2解体检查
3.2.1推力瓦磨损或摩擦副之间划痕严重
缺陷分析：
要保证推力轴承在润滑条件下运行，必须使出油边的最小油膜厚度符合设计值，一般在0.03-0.07mm之间，这就要求推力瓦与推力头接触表面有较高的精度和较低的粗糙度。这样能形成有效的油膜，避免干摩擦造成轴承损耗，甚至烧瓦。福清3CEX001PO推力瓦刮痕严重。可能润滑油颗粒度超标。泵运行期间，固体颗粒在推力头与推力瓦之间，导致瓦块划痕受损严重。见图4福清3CEX001PO磨损的推力瓦；
推力头镜面污渍。
图4 福清3CEX001PO磨损的推力瓦
缺陷处理：
对3CEX001PO推力轴承箱十块推力瓦乌金表面进行修刮，并使每块瓦高低误差控制在0.03mm以内。使瓦表面光滑。注意不要打磨太多。
对推力头镜面进行清洗。
3.2.2冷却水盘管堵塞
由于流量计无法检测冷却水流量，在泵轴承箱解体后，一同脱开冷却盘管进行进一步检查。发现：
冷却盘管堵塞
3.1.2缺陷处理
处理方法：
介质冲洗冷却盘管：脱开冷却水盘管出口管线，打开入口阀门，以SRI系统（常规岛闭式冷却水）介质约0.6-0.8MPa压力经行冲洗。冲洗效果不佳。
压缩空气吹扫冷却盘管：脱开轴承室冷却盘管出入口。在入口管线对接压空，压力控制在0.8MPa以下，缓缓增压（以防止管线堵死压空损坏薄壁铜管）。吹出大量黑色颗粒状锈蚀。
3.3分析其他原因导致瓦温升高
影响凝结水泵轴温高的因素有很多。接下来讨论的各方面同样会引起轴温升高，但已经排除不是本次引起福清核电3CEX001PO缺陷的原因，粗略讨论。
工况改变引起：随着电厂工况的改变，凝结水需求量减少时，一般会通过关闭出口阀门调节，造成凝结水泵出口压力高，凝结水泵向下轴向力变大，使轴瓦温度升高。
安装引起：安装期间如果对中不合格、推力瓦或推力头等安装尺寸偏颇，泵偏离正常工况运行，导致轴温升高，但该状况下一般会伴随着振动的产生
汽蚀引起：凝结水泵汽蚀会扰动泵正常运行，有可能引起轴向力变化异常使轴瓦温度升高。引起凝结水泵汽蚀的主要原因：1、泵的安装高度过高，或者灌注头过低超过允许值；
2、泵的工况点偏离额定流量太远；
3、泵吸入或排出管路上阻力太大（或者管道设计不合理）；
4、泵输送的介质温度超标。
4总结
本次引起福清核电3号机组1号凝结水泵轴承温度升高的原因：1、冷却水盘管堵塞；2、润滑油变质；3、推力瓦磨损。通过冷却盘管吹扫、打压、修复推力瓦、更换润滑油等措施后，回装凝结水泵并验证，凝泵缺陷消除。
本文通过该次缺陷处理并形成了相关该行动项，提供了一种思路可作为同类型泵轴承温度升高缺陷处理的参考。
参考文献
[1]王毅，陈坚.大型立式泵机组碟簧支撑圆形推力瓦滑动轴承研究[J].中国灌溉排水发展中心，2010
[2]宗尚志.凝结水泵轴承室发热原因分析[J].热力发电，2006
[3]核电站通用机械设备概述[M].中国原子能出版社，2011
论文作者:徐光星1,陈创2,唐磊3
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第13期
论文发表时间:2017/10/10
标签：推力论文; 轴承论文; 福清论文; 冷却水论文; 润滑油论文; 水泵论文; 温度论文; 《建筑学研究前沿》2017年第13期论文;