（山东核电有限公司 海阳 265116）
摘要：本文简要介绍了AP1000设备冷却水泵在AP1000核电机组的重要功能以及结构特点，阐述了此泵的主要故障模式、产生原因以及相应的维修策略，最后，从预防性维修、备品备件储备、设备状态监测等方面归纳出了此泵可以保持长期正常运行的维修策略。
关键词：AP1000；设备冷却水泵；离心泵；故障模式；维修策略
1.引言
AP1000设备冷却水泵（以下简称“设冷泵”）是AP1000核电厂的重要设备，其功能是在核电厂正常运行、停堆和各种事故工况下输送设备冷却水，用以冷却一回路各辅助系统以及与核安全相关系统的设备，如AP1000主泵（核Ⅰ泵）等，以保证核电机组的正常运行以及事故后的快速恢复。
AP1000核电厂每台核电机组配置2台设冷泵，在机组正常运行期间1用1备，当备用泵检修而在运行泵出现故障时需要迅速恢复1台，否则将导致AP1000主泵停运，反应堆停堆。在电厂启动、停堆、换料时，需要2台设冷泵同时可用，当1台或2台设冷泵出现故障时需要迅速修复，否则将影响热量的导出效率，从而导致电厂启动、停堆、换料时间变长。
设冷泵状态的好坏将对AP1000核电机组的正常运行产生重大影响，制定优异的设备维修策略是很有必要的。
2.设备结构特点
海阳核电一期工程共有4台设冷泵，为卧式、单级、双吸、水平中开式离心泵，泵的吸入及吐出管均在泵轴中心线下方，呈水平方向，与泵轴中心线垂直。泵体与泵盖的中分面在泵轴中心线上，呈水平方向，便于揭开泵盖检查泵内的全部零部件，而无需拆卸泵的吸入管、吐出管及电动机，因此检修较为方便。
3.设备主要故障及维修策略
本文通过参考国内其他核电厂相似泵的维修经验，并结合设冷泵的结构特点，归纳出了设冷泵的主要故障模式、产生原因以及相对应的维修策略，如下所示：
3.1泵轴承损坏
设冷泵设有径向轴承和推力轴承，以保证泵能在特性曲线上的任何点连续运行。其驱动端是一个圆柱滚动轴承，支撑转子，承受径向力。非驱动端轴承为一对背靠背安装的推力轴承，用于支撑转子，承受残余轴向力，且保持转子在一定的轴向位移内运转。
当设冷泵两端轴承出现轴承发热、异音或振动超标时，可能导致的原因有：1、轴承腔内润滑油过多、过少或变质；2、泵使用时间过长，超过轴承使用寿命，导致轴承部件损坏；3、轴承安装不到位，如轴承与泵轴或轴承室间隙过大或过小；4、泵轴线与电机轴线不对中。
对于上述故障可采取的维修策略有：1、定期检查润滑油的状态，必要时增加、减少或更换润换油；2、根据泵的使用情况，定期更换泵两端轴承；3、合理控制轴承游隙等尺寸，使其在标准范围内，避免轴承卡死；4、调整泵轴线与电机轴线的同心度，使其在标准范围内。
3.2泵轴密封泄漏
设冷泵两端轴封采用集装式机械密封，便于拆装检修，动环材料采用合成树脂浸渍石墨，静环材料采用反应粘合碳化硅，增强了机械密封的可靠性和延长了其使用寿命。在正常工况下，此机械密封寿命可达到15000小时，其功能主要是防止大量液体渗出和空气进入。
设冷泵轴密封泄漏的主要原因有：1、机械密封内部部件损坏或老化，如弹簧、动静环 O型圈等；2、机械密封安装不到位，如机械密封与泵体之间的O型圈安装后存在泄漏缝隙或机械密封压盖螺栓紧固力不够等；3、泵转子部件不平衡引起振动超标，可能会损坏机械密封内部部件，尤其是动静环；4、机械密封环使用时间过长或介质含杂质较多，致使静环和动环过度磨损。
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对于上述故障可采取的维修策略有：1、将故障的机械密封拆除，直接更换新机械密封，旧机械密封待内部部件更换并试验合格后作为备件使用；2、在安装机械密封前，认真检查泵体和机械密封压盖密封面以及相应的O型圈是否完好，安装后，认真确认机械密封安装是否到位、紧固螺栓是否满足拧紧力矩要求；3、找出并消除泵振动超标故障，检查机械密封情况必要时进行更换；4、制定合理的预防性维修周期，定期更换机械密封内部部件，必要时更换整套机械密封。
3.3泵振动超标及异音
设冷泵振动超标及异音产生的原因有很多，是各种不利因素累积产生的综合结果，其产生的主要原因有：1、泵轴与电机轴线不对中，同心度较差；2、泵转动部件与静止部件配合间隙超标，产生碰磨；3、泵转子部件转动不平衡；4、泵轴承润滑不良或损坏；5、泵底座与基础的紧固螺栓松动或连接管道支撑性不好；6、运行工况偏离规定的范围，特别是在小流量极小处运转；7、吸入压力接近输送介质的汽化压力，发生汽蚀，或泵吸入管路有空气。
对于上述故障可采取的维修策略有：1、重新调整泵与电机的对中情况，使其不对中偏差在标准范围内；2、解体检查泵各动静配合间隙，找出并修复磨损部件，必要时进行更换；3、将转子部件从泵体内拆除，并进行动平衡试验，以满足动平衡标准要求；4、更换泵轴承以及润滑油；5、紧固泵底座与基础的地脚螺栓，在泵出入口管道架设支撑，以避免管道对泵体产生应力；6、调整系统运行方式，避免泵长期处于小流量工况；7、提高泵吸入口压力，并利用泵壳上的排气管道进行充分排气。
3.4泵出力不足
设冷泵投运后不出力或流量、压力太低，其主要原因有：1、泵吸入压力接近输送介质的汽化压力，发生汽蚀，或泵吸入管路有空气；2、泵转向不对或转速太低；3、泵叶轮损坏或泵体密封环过度磨损；4、泵吸入口堵塞；5、泵叶轮流道堵塞；6、泵吸入口管路漏气。
对于上述故障可采取的维修策略有：1、提高泵吸入口压力，并利用泵壳上的排气管道进行充分排气；2、改变电机接线，确认电机转向正确，检查电气线路是否良好；3、解体检查泵叶轮或泵体密封环损坏情况，找出损坏原因，修复损坏部件，必要时进行更换；4、清理泵吸入管路或叶轮流道，找出异物的来源，坚决杜绝检修过程中异物进入设备或系统；5、找出泵吸入口管路存在的漏点，尤其泵入口法兰处垫片相对容易发生泄漏。
3.5泵中分面泄漏
设冷泵是水平中开式离心泵，泵中分面泄漏也是此类泵的常见故障，产生的原因主要有：1、泵中分面紧固螺栓没有达到紧固力矩，或者拧紧方式不正确；2、泵中分面垫片老化、断裂或破损；3、泵中分面存在高点或者径向贯穿性划痕；4、泵密封垫片选型存在问题。
对于上述故障可采取的维修策略有：1、按照十字对称方式分多次由泵中分面中间向两边[1]适当紧固螺栓，必要时更换泵中分面垫片；2、在安装垫片前，认真检查垫片是否完好，在安装后，制定合理的预防性维修计划，定期更换垫片；3、在垫片安装前，认真检查泵中分面是否存在缺陷，坚决杜绝高点或贯穿性划痕的存在；4、根据系统介质的压力、温度等特性，选择合适的垫片。
4.总结
通过对设冷泵主要故障模式及维修策略的分析，现归纳如下：
（1）从设备结构来说，设冷泵可靠性较高，但需要制定合理的预防性维修计划，来保证设备持续正常的运行，避免上述故障的出现，可在每台机组停堆换料之前，对每一台设冷泵组分时段进行全面检查，以保证在停堆期间安全运行。
（2）设冷泵轴承体上装有铂电阻测温计，以监测润滑油温度，同时还装有透明塑料油标和油杯，以监测和控制油位。同时，还需要人员定期巡检，监测泵的振动水平和噪声水平，及时发现泵的异常情况，避免严重故障的出现。
（3）合理储备设冷泵组所需的战略类、故障类和消耗类备品备件，储备量依次增大，以保证在上述故障出现时，能及时消除故障。消耗类备件如机械密封、轴承、中分面垫片等，故障类备件如叶轮、泵轴等，战略类备件如电机。
参考文献：
[1] 魏龙.泵维修手册［M］.北京：化学工业出版社，2009.7-18.78-79
论文作者:王秀超
论文发表刊物:《电力设备》2015年6期供稿
论文发表时间:2016/1/12
标签：中分论文; 轴承论文; 故障论文; 机械论文; 垫片论文; 部件论文; 策略论文; 《电力设备》2015年6期供稿论文;