海水循环泵异常振动故障分析与处理

文 学

（福建福清核电有限公司，福建福清 350318）

1 设备简介

海水循环泵是压水堆核电站海水循环系统（CRF）的关键能动设施，其从大海中抽取冷却水，并送向凝汽器（CEX）、闭式冷却水换热器（SEN/SRI）等设备，完成对相关设备的充分冷却，保障系统和机组可靠运行[1]。

某百万千瓦级核电站每台机组配置了2 台2700AX 型海水循环泵。其轴承振动报警值为65 μm。根据其设计：3CRF101/103/105/107MV（振动监测探头）与3CRF101SZ（电机反转监测开关）等10 个探头均为同一供电回路（3CGR305CR）。3CRF101SZ（电机反转监测开关）触发动作信号有2 种故障模式：一种是海水循环泵在停运过程后，因海水倒流引起电机轴反转（水轮机原理）；另一种是3CRF101SZ 因失电或接地等故障，引起误触发反转信号。

2 故障模式

在某百万千瓦级核电站正常功率运行过程中，3CRF001MO（海水循环泵驱动电机）非驱动端轴承Y 方向振动探头3CRF103MV 无周期地闪发振动H1（超过65 μm）高报警，影响该泵性能监测，同期轴承温度正常。为诊断故障原因，立即对该泵进行了全方位检查，将故障模式整理如下。

2.1 模式1——电机轴承无周期闪发振动高报警

2019 年4 月10 日，3CRF001MO（海水循环泵驱动电机）非驱动端轴承Y 方向振动探头3CRF103MV 无周期地闪发振动H1（65 μm）高报警（图1）。

图1 3CRF103MV 振动探头闪发报警

2.2 模式2——同一供电回路的振动探头伴随波动

检查发现：与3CRF103MV 同一供电回路的3CRF101/105/107/109MV 也伴随（3CRF103MV）存在振动波动现象，但总体较低且未报警（图2）。

2.3 模式3——循泵电机电流趋势正常

检查发现，在3CRF103MV 振动波动期间，（与3CRF101SZ）不同供电回路的3CRF001MI（循泵电机电流）趋势保持稳定（图3）。

图2 3CRF101MV 等其他探头振动趋势

图3 3CRF001MI 趋势

2.4 模式4——轴承温度值平稳合格

检查还发现：在3CRF103MV 振动报警期间，不同供电回路的轴承温度（3CRF101/141MT）保持稳定无异常（图4）。

图4 3CRF101MT 等轴承趋势

2.5 模式5——就地测量振动值合格

持续对3CRF103MV 在线监测确认：振动数值最高到大约5 μm（同期3CRF103MV 探头显示在约0-1.2 μm 波动），数值合格。

2.6 模式6——循泵运转期间触发反转信号

检查发现，3CRF101SZ（海水循环泵反转监测开关）触发动作信号。但此时循泵在正常运行中，流量和扬程正常，可判断设备并未存在真实反转。即3CRF101SZ 触发的反转信号为假信号。

将3CRF101SZ（电机反转开关）电缆从电源接线箱（BC）拆除后，3CRF103MV 及其他探头显示保持稳定正常（图5）。

3 原因分析与故障处理

3.1 原因分析

根据设备结构及前述模式，对故障模式和原因分析如下（表1）。

根据前述故障原因分析可知，导致本故障的原因分为如下2 个：一是3CRF101SZ 探头的供电模块存在异常，并导致同一模块的探头异常显示；二是3CRF101SZ 探头自身或电缆故障，引起同一模块的探头异常显示。

3.2 故障检查与处理

根据前述故障原因分析，对供电模块、3CRF101SZ 反转开关进行检查。

3.2.1 供电模块检查分析

对供电模块由专业资质机构进行检测[2]（表2）。

由检测结果可知，在正常负载范围内电源模块各项参数正常合格。在电源模块达到过载150%之前，输出性能可维持24 V 无变化，电源模块过载能力临界值为166%（3.5 A 输出），且在临界值时输出在24 V 和0 V 来回波动。当过载166%以上，输出电压为0，电源模块输出关断。

3.2.2 反转开关检查分析

进一步检查发现，反转开关电缆已被磨损致金属芯线外露。

（1）原因分析。因电缆所在罩壳安装时，未注意将电缆压缩弯曲，使得电缆与电机轴头摩擦，并最终导致电缆皮层磨损掉落。

（2）影响分析。3CRF101SZ 电缆磨损致金属芯外露，使得电缆出现短时接地导致电源模块过载达到临界值，引起电源模块输波动，进而引起同一供电回路的所有探头异常波动。

表1 故障模式与原因分析

图5 3CRF101SZ 从BC 箱断开后的振动等趋势

表2 电源模块检测项目与结论

3.3 故障处理

将损坏的电缆更换和重新安装，设备投运后全部参数正常。

4 结论与可靠性提升方案

对于本次故障，基于真、假2 个维度剖析，诊断出了故障原因，并据此检查处理，最终消除了振动异常故障，保障核电站关键设备可靠运行。

通过本次维修，总结出2个可靠性提升方案：一是修改技术文件，增加电缆及其罩壳安装的检查与质量控制要求，避免安装不规范导致电缆破损；二是为防止避免此类供电异常故障，计划将当前的就地供电改为DCS 供电，提高设备运行可靠性。