摘要：介绍了核岛冷水系统（DEG）的主要核心设备——冷水机组的功能原理及其维修情况；阐述了1DEG101GF冷水机组在运行过程中出现的轴承损坏故障问题与处理方法；根据维修经验给出了冷水机组的后续运行维修改进措施。
关键字：核岛冷水系统；冷水机组；维修；
1、DEG冷水机组的工作原理
DEG冷水机组由重庆通用工业集团有限公司生产制造，采用6.6kV电机和单级离心式压缩机，其主要的性能参数如下：
单机制冷量：2320kW 制冷剂：R134a
冷冻水出水温度：10℃冷冻水流量：399m3/h
冷却水温度：15~35 ℃ RRI冷却水流量：374m3/h
制冷剂充罐量：680 kg 电机额定功率：560kW
压缩机转子转速：12030 r/min 电机转速：2960 r/min
每台核电机组设有3台冷水机组（DEG101/201/301GF），在反应堆功率运行期间，每台冷水机组的冷量控制系统根据反应堆厂房的热负荷情况，自动调节制冷量，一般夏季2台运行，冬季1台运行。
该冷水机组制冷循环流程为：经过节流孔板降压后的低温低压液态制冷剂进入蒸发器后，由于吸收由载冷剂（即DEG冷冻水）带入的热量而沸腾汽化，使得DEG冷水的温度由蒸发器入口的15℃降低到出口的10℃，达到制备冷水的目的。沸腾汽化的低压制冷剂在经过蒸发器上部的挡液板进行汽液分离后（防止压缩机湿压缩），不断地被冷水机组的离心式压缩机高速旋转的叶轮吸入，通过压缩机叶轮对其施加能量，使制冷剂蒸汽的压力温度提高并进入冷凝器；在冷凝器中高温高压气态制冷剂通过向换热管内的冷却水（RRI冷却水）放出热量而被冷却，同时在其饱和压力（冷凝温度所对应的冷凝压力）下，冷凝成为高温高压饱和制冷剂液体。冷凝器中制冷剂液体再经节流孔后，发生减压膨胀，压力、温度都降低，变为低压、低温液体，进入蒸发器换热，完成制冷循环，达到持续制冷的目的。
离心式压缩机制冷循环图
安装在油箱101BA中的油泵101PO、油冷却器101RF、油过滤器106FI组成的人话有系统供给主电机、压缩机各轴承（及增速箱齿轮）润滑、冷却所必需的润滑油。邮箱类的润滑油被类装式密闭电动机驱动的油泵加压后，进入R134a液冷却的油冷却器101RF，润滑油在这里被冷却至一定的温度（35~55℃）后，经过过滤器106FI过滤后，供给各个轴承及齿轮箱，润滑油油压调节通过油泵101PO上的调压阀来完成。
由于液态的制冷剂R134a易溶解于润滑油，而且冷水机组中蒸发器是与油箱通过油分离器相通的，当冷水机组启动时，油罐中的压力将很快降低到冷水机组的蒸发压力，这时润滑油中溶解的制冷剂会大量闪蒸出来，造成润滑油起泡，从而影响油泵工作及冷水机组的润滑效果，在油箱内还装有电加热器101RS，对润滑油进行加热，保证油温在冷水机组停车时能维持在50~~55℃之间，以免R134a大量溶入油中导致润滑油粘度降低。
润滑油再经过油过滤器进入冷水机组压缩机的壳体，在壳体内被分为三路：一路去润滑压缩机增速齿轮，一路去润滑压缩机的低速端轴承，经压缩机底部的管道回到油罐，另一路从壳体内出来先经过一个止回阀后又被分为两路：一路去压缩机推力轴承，再经过压缩机底部的回油管回到油罐，另外一路去储油器，充满储油器后经溢流管回到油罐，从而保证压缩机各点的润滑。
润滑油系统流程图
2、1DEG101GF油压差低故障检查及处理
2014年7月11日，冷水机组启动油泵后就地显示屏上显示供油压差大概在200kPa左右,(机组运行要求：机组启动前，供油压差应为250kPa-300kPa，机组启动后，供油压差应为120kPa-250kPa) ，低于启动限值250kPa，冷水机组保护程序控制无法启动制冷机组压缩机。冷水机组在稳定运行了1293小时后突然出现油压差低报警（概率较小），且如果在可能轴承磨损情况下，强制启动冷水机组检查可能对冷水机组造成更严重的损坏，从而决定停机对机组进行解体详细检查。
冷水机组在稳定运行了1293小时后突然出现油压差低报警，可能出现了突然状况，且如果在可能轴承磨损情况下，强制启动冷水机组可能对冷水机组照成更严重的损坏，从而决定停机对机组进行解体详细检查。
冷水机组解体过程中，拆除叶轮隔板后，发现叶轮轴轴承磨损，大量磨损产生的大量银白色巴氏合金碎屑散落在油箱中。进一步解体，发现电机转子轴承、梳齿密封有磨损严重，轴承内表面巴氏合金脱落后，转子与轴承梳齿密封配合部位出现最深1.5mm拉伤痕迹。电机扫膛，定、转子铁芯均有不同程度磨损， 7段定子铁芯磨损发热严重，7根槽楔焦化。
冷水机组电机转子通过运往上海昂电电机有限公司进行激光焊修复后回厂，并更换轴承及叶轮等部件完成了维修工作。
已损坏的叶轮轴复合轴承
电机解体后相关部件损坏图
3、事故原因分析
在对冷水机组解体检查后发现的情况，轴承磨损造成可能原因如下：（1）油箱及油路中存在异物，造成油路堵塞供油异常，导致滑动轴承油膜无法形成，引起轴承润滑失效。（2）冷水机组的油压差保护开关失效，在油压差过低的情况下，不能保证冷水机组轴承的油压，使轴与轴承直接接触，引起轴承润滑失效，无法没有起到保护作用。（3）油过滤器堵塞，拆除油过滤器观察发现其脏污严重。（4）冷水机组电机转子动平衡量超过规定标准，电机转子已不能维持在稳定状态下运行，导致轴承磨损，转子偏心运行的幅度大于转子与定子之间的气隙后，导致转子、定子接触发生接触，导致电机扫堂。（5）油温过低导致润滑油中混入制冷剂过多：油温越低，制冷剂越易溶于润滑油中，润滑油中含有大量制冷剂会导致其黏度下降，也无法满足轴承的润滑要求，造成润滑失效。
4、事故的处理
针对在冷水机组检查过程中发现的问题，我们采取了下列措施进行处理：（1）利用高压氮气对润滑油系统管道进行吹扫，消除管道中异物，并利用面团对油箱中的异物进行粘连清除。（2）重新校验冷水机组的各个保护开关，包括高压保护、低压保护、油压差保护及防喘振保护等。（3）更换油过滤器，保证润滑油系统油压和清洁润滑油过滤功能。（4）对冷水机组转子利用激光补焊技术进行了修复，并对转子重新做了动平衡，满足厂家出厂的G1要求。（5）对油加热器进行检查，发现工作正常；（6）在在冷水机组停机的情况下，也要使油加热的投用，防止润滑油油温过低，溶入过多制冷剂导致润滑油粘度下降；（7）定期对润滑油进行取样分析，保证润滑油各项指标满足运行要求，保证冷水机组有效润滑运行。
经过以上措施的处理，现在冷水机组已经恢复正常运行。
结语
核电站核岛冷水系统（DEG）冷水机组转速高、结构复杂，维修调试技术水平高，要求核电站运行、维修人员对其原理、结构以及运行过程有充分的了解。通过本次冷水机组轴承损坏故障的处理，获得了大量维修经验，并对可能造成此故障的原因反馈到了其他冷水机组的运行维修中，尽量避免其他冷水机组出现轴承损坏的共模故障。对保证了核岛冷水系统的可靠性，为核电站的安全稳定运行打下良好的基础。
参考文献
[1]黄素逸等，采暖空调制冷手册[M].北京,机械工业出版社,1998年.
[2]张祉佑，制冷空调设备使用维修手册[M].北京,机械工业出版社,l996年.
[3]彦启森，空气调节用制冷技术[M].北京,中国建筑工业出版社,1993年.
论文作者:雷龙,高浩
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年11期
论文发表时间:2019/9/19
标签：冷水机组论文; 制冷剂论文; 轴承论文; 润滑油论文; 压缩机论文; 油压论文; 转子论文; 《建筑学研究前沿》2019年11期论文;