某电厂反应堆冷却剂泵电机顶油装置介绍及改进分析

胡阳　肖骥

【摘 要】某电厂反应堆冷却剂泵上部推力轴承顶油装置作为反应堆冷却剂泵电机启动前的必要装置，文章对整套装置基本情况进行简单介绍，列举了调试及运行过程发现的缺陷，采取改进措施等。

【关键词】反应堆冷却剂泵上部推力轴承顶油装置；顶轴油泵；缺陷；改进措施

1 设备概述

1.1 设备主要组成，及性能参数

反应堆冷却剂泵上部推力轴承顶轴油泵安装在反应堆冷却剂泵电机上部轴承箱旁，其主要组成包括两台高压顶轴油泵（ABB电机及齿轮泵），两套滤网，两台过滤器（包括4额滤芯），两台减压阀，两台止回阀，两块就地压力表，两台压力变送器，两个流量开关，1测温仪表，一套测量用软管，一套电气控制柜（300*200*120），4套连接推力瓦的顶轴油管，轴承箱内两套顶轴油管。如图1所示。

1.2 设备结构特点和工作原理分析

反应堆冷却剂泵启动前，整个电机定子重力通过推力头作用在下推力瓦上，电机启动的瞬间，推力头与下推力瓦之间存在相对位移，产生摩擦，若摩擦系数较大，可能损坏推力瓦，顶升油装置通过高压顶轴油泵，高压油管线将高压油打到上部轴承箱上下推力瓦与推力头之间，使之形成油膜，以减小其相对移动产生的破擦（瓦块材料巴氏合金，在有油膜情况下摩擦系数是0.005，无油膜情况下摩擦系数是0.28），故而减少推力瓦块的磨损几率，延长滑动轴承的使用寿命。反应堆冷却剂泵启动前，必须首先启动顶轴油泵，两台高压顶轴油泵分别将轴承箱内的润滑油，通过外部高压油软管，轴承箱内高压油管，进入推力瓦块的油孔内，瓦块的进油孔位于其侧面，出油孔位于瓦块与推力盘之间，高压油在瓦块与推力盘之间流动建立油膜，反应堆冷却剂泵启动，由于推力盘与推力瓦之间存在油膜，较少磨损，在反应堆冷却剂泵转速达到450rpm时，油膜通过离心力，自然建立，此时可以关闭顶轴油泵。当反应堆冷却剂泵停运前，应再次启动顶轴油泵，保证电机转速在小于450rpm时，依然存在油膜，减小轴承磨损。

1.3 设备设计与制造阶段的情况

电机设计厂家为法国GE，该电机在中国核电市场上属于首次应用，在国际核电市场上也无成功运行的经验，故此电机存在不可预知的风险。在最初设计阶段，顶升油装置并未在原设计说明书中体现，设计文件报核动力远审核时，设计院人员提出增加顶升油装置的要求，当时厂家人员认为，其所设计的反应堆冷却剂泵电机无需顶升油装置，即可满足运行要求，但经过核动力院对参考电站的情况对比及安全考虑要求法国厂家增加。此顶升油装置是在此基础上设计增加的。包括在现阶段厂家仍然认为该电机无需顶升油装置。但参考电站多次出现了主泵轴承瓦块受损的情况，经分析均与顶轴油的设计有关。

2 设备调试运行过程发现缺陷

在反应堆冷却剂泵现场试验阶段，暴露了很多问题，其中顶升油装置主要出现两方面的缺陷，顶轴油泵电源使用存在一定的隐患（参考电站进行了修改），顶轴油泵逻辑设定存在较大缺陷。

2.1 在调试阶段，反应堆冷却剂泵顶轴油泵RCP011/012PO、RCP021/022PO没有停运反应堆冷却剂泵时自动启动的逻辑信号。为防止反应堆冷却剂泵在失电或其他意外情况下跳泵时操纵员没有及时手动启动顶轴油泵可能导致轴承损坏的风险，手动启动油泵在主动状态下可以满足要求，但在意外情况下，反应堆冷却剂泵停运，很可能出现顶轴油系统未启动，反应堆冷却剂泵轴承受损。

2.2 目前反应堆冷却剂泵顶轴油泵的供电电源为1LKA，1LKB，当失去主电源、主辅电源的情况下，反应堆冷却剂泵将会自动停运，而顶轴油泵由于电源失去而无法启动，这可能会导致反应堆冷却剂泵轴承损坏。根据参考电站的经验反馈，在失电试验后出现反应堆冷却剂泵推力瓦磨损的问题。

2.3 反应堆冷却剂泵启停前，需要提前启动顶轴油泵，在顶轴油泵运转后，顶轴油油压达不到设计要求。

3 针对缺陷的解决办法

3.1 反应堆冷却剂泵停运时增加自动启动顶轴油泵逻辑，以防止顶轴油泵未及时启动可能导致的反应堆冷却剂泵损坏风险。同时从降低人因风险，减轻操纵员负担角度出发，增加反应堆冷却剂泵停运时自动启动顶轴油泵逻辑意识很有必要的，但方案需考虑防止误启油泵。逻辑修改已经实施，满足自动启动顶轴油泵要求。

3.2 反应堆冷却剂泵顶轴油泵的电源改为由应急母线供电。即使在全场失电的情况下，仍然可以切换到应急柴油机进行临时供电，保证反应堆冷却剂泵转速在450rpm及以下时，顶油装置的及时投用。

3.3 经过分析，顶轴油泵未出现异常状态，故确认高压油管路存在泄漏情况，现场检查外部管路情况，未发现漏点，确定漏点应该在上部轴承箱中的油管路上，打开上部轴承箱，对局部管路进行打压检漏发现某管接头处存在漏点。对存在泄漏的管接头进行拆除更换，再进行打压检漏，问题得以解决。

4 思考与总结

4.1 顶升油装置的设置是非常有必要的。分析：轴瓦材料为巴氏合金，其材料本身的特性确实具有建立自然油膜的条件，其具有减磨特性。但装配的偏差，材料本身的加工精度等很多不确定因素都可能导致推力瓦受力不均，部分位置不能有效的形成油膜，从而使部分推力瓦受损。顶升油装置可以增加建立油膜的可靠性。提供了第二重保障。是非常有必要的；

4.2 顶升油装置作为一个CCM点，增强其可靠性是十分必要的。增加一套设备，势必会多了一个设备故障的风险，所以必须尽可能解决此设备的故障几率，通过逻辑修改，电源修改可以很大程度上减低设备的故障率，提高其稳定性。

4.3 顶升油管路由很多个不规则管件组成，它们之间的连接配合，安装质量必须严格把关，任何一处的泄漏都能导致顶轴油装置的失效；同时管路安装完成后必须进行压力试验，以保证其可以承受设计压力。

【参考文献】

[1]CCNB-006654-CANH LOT100D RCP MOTOR EOMM.

[2]0738XS-420800-GGl（y）反应堆冷却剂泵技术规格书.

[3]反应堆冷却剂泵电机采购技术规格书201001761.

[责任编辑：张涛]