05某核電廠主泵副瓦異常磨損與改進杜鵬程

1、福清核電 2017年7月5日 某核電主泵副瓦異常磨損分析與改進 故障描述 排查分析 改進措施 試驗驗證 后續(xù)改進思路 一、故障描述一、故障描述 l 2016年4月13日，下 午13時35分10秒，某核 電廠3號機組1號主泵正 式啟動； l 13時49分10秒，發(fā)現(xiàn) 副瓦溫度升高速率過快 且達到H1報警值，運行 人員手動停泵； l 13時51分30秒，1號 主泵正式停泵； 期間，副瓦溫度最高達期間，副瓦溫度最高達 到到92.1、88.9。 注：副瓦高高報警值注：副瓦高高報警值 88。 階段一：階段一： 主泵啟動前10分 鐘； 特點： 1）溫度曲線平）溫度曲線平 緩緩 2）具有收斂趨）具有收斂趨

2、勢勢 階段二：階段二： 主泵啟動10分鐘 以后； 特點： 1）溫度快速攀）溫度快速攀 升升 2）兩個測溫主）兩個測溫主 瓦溫差較大瓦溫差較大 階段一階段一階段二階段二 13:35:10 1號主泵啟 動 13:45:00 1號主泵溫度 開始快速升 高 13:49:00 溫度達到溫度達到 79.4，手，手 動停運主泵動停運主泵 13:52:00 停泵后溫度持續(xù)停泵后溫度持續(xù) 升高，最高達到升高，最高達到 92.4 1 1號主泵副推力瓦軸承溫度變化號主泵副推力瓦軸承溫度變化 二、二、 排查分析排查分析 副瓦溫度副瓦溫度 異常升高異常升高 探頭誤報探頭誤報副瓦過載副瓦過載油質(zhì)問題油質(zhì)問題 異物異物 頂

3、軸油影響頂軸油影響 裝配誤差裝配誤差 主系統(tǒng)壓力主系統(tǒng)壓力 加工偏差加工偏差 根本原因分析 根本原因分析（根本原因分析（ Ishikawa 方法）方法） 645MT 1號主泵運行期間， 645MT溫度高于 644MT（根據(jù)AAG 提供信息，645MT 為5#副瓦） 經(jīng)排查：裝配前副瓦 尺寸滿足要求，結(jié)合 運行曲線和副瓦檢查 尺寸，判斷副瓦磨損 與溫升曲線一致。 （一）對測溫探頭排查（一）對測溫探頭排查 （二）頂軸油影響及副瓦過載排查分析（二）頂軸油影響及副瓦過載排查分析 1號主泵裝配實測號主泵裝配實測 間隙為間隙為0.39mm 油膜厚度與推力間隙的量級對比分析油膜厚度與推力間隙的量級對比分析

4、小結(jié)：小結(jié)：主泵副瓦油膜厚度約為0.03mm，軸承推力間隙約為 0.39mm，油膜厚度占整個推力間隙的7.7%，從設(shè)計角度，副瓦 油膜的形成會對軸承間隙產(chǎn)生影響。 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 0 500 1000 1500 2000 1 41 81 121 161 201 241 281 321 361 401 441 481 521 系列2 系列1 2.8 3 3.2 3.4 3.6 0 500 1000 1500 2000 1 7 13 19 25 31 37 43 49 55 61 系列1 系列2 冷試?yán)湓?.8Mpa平臺下平臺下3RCP001PO頂軸油泵壓力頂軸油泵

5、壓力熱試熱試2.8Mpa平臺下平臺下3RCP001PO頂軸油泵壓力頂軸油泵壓力 0 500 1000 1500 2000 0 1 2 3 4 1 62 123 184 245 306 367 428 489 550 611 3RCP606MP (MPa) 3RCP160MC (RPM) 裝料后裝料后2.8Mpa平臺下平臺下3RCP001PO頂軸油泵壓力頂軸油泵壓力4月月13日日2.8Mpa平臺下平臺下3RCP001PO頂軸油泵壓力頂軸油泵壓力 根據(jù)AAG計算，2.8MPa下應(yīng)是主瓦受載，而實際上 通過前面運行曲線分析，頂軸油油壓曲線不符合主瓦受載 啟動趨勢。 在副瓦受載情況下，主泵啟動后副瓦與

6、推力盤之間油膜逐 漸形成，使得推力盤與主瓦之間的背壓逐漸增大。 從從1號主泵啟動時頂軸油壓力變化趨勢，判斷此時號主泵啟動時頂軸油壓力變化趨勢，判斷此時1 號主泵是副瓦受載號主泵是副瓦受載 為真實驗證主泵轉(zhuǎn)子軸向載荷的“平衡點”，在征求了AAG同意并且 AAG技術(shù)人員現(xiàn)場參與見證情況下，現(xiàn)場通過提升主系統(tǒng)壓力方法，對主泵 轉(zhuǎn)子進行頂起高度試驗，結(jié)果如下： 經(jīng)過驗證，在主系統(tǒng)壓力從2.0-2.8MPa下，主泵轉(zhuǎn)子始 終未被頂起，受力瓦一直為副推力瓦。 主瓦 副瓦 油膜油膜 間隙1 間隙2 頂軸油 在2.80MPa啟動主泵時副推力瓦本身已受載，同時長時間向下頂軸 油壓力下，在主泵啟動前更加不利于油膜

7、吸入，同時在主泵啟動后 不利于油膜保持。 重力G 葉輪力 頂軸 油力 系統(tǒng)壓力 軸承載荷分析 （三）異物排查 在副推力瓦表面及內(nèi)部電鏡掃描檢查中，在副推力瓦表面沒有異常雜質(zhì)， 在副推力瓦內(nèi)部包裹微小金屬顆粒（直徑約0.04mm），經(jīng)西交大軸承專 家分析此為軸承嵌藏顆粒（軸承固有的嵌藏性），不是導(dǎo)致此次磨瓦原因。 （四）其他方面排查 序號序號排查內(nèi)容排查內(nèi)容排查結(jié)果排查結(jié)果結(jié)論結(jié)論 1裝配偏差經(jīng)查1號主泵組裝過程記錄， 軸承等各項裝配尺寸滿足要求 OK 2主系統(tǒng)壓力主泵啟動期間主系統(tǒng)壓力滿足 設(shè)計要求 OK 3加工偏差主泵組裝前對軸瓦進行了尺寸 檢查，滿足設(shè)計要求 OK 4油質(zhì)主泵啟動前對油質(zhì)進

8、行取樣化 驗，滿足設(shè)計要求 OK 根據(jù)上述排查，裝配偏差、主系統(tǒng)壓力、加工偏差和油質(zhì)不是導(dǎo)致此根據(jù)上述排查，裝配偏差、主系統(tǒng)壓力、加工偏差和油質(zhì)不是導(dǎo)致此 次副推力瓦異常磨損的原因。次副推力瓦異常磨損的原因。 副瓦溫度副瓦溫度 異常升高異常升高 探頭誤報探頭誤報副瓦載荷設(shè)副瓦載荷設(shè) 計（原因）計（原因） 油質(zhì)問題油質(zhì)問題 異物異物 頂軸油影響頂軸油影響 （原因）（原因） 裝配誤差裝配誤差 主系統(tǒng)壓力主系統(tǒng)壓力 加工偏差加工偏差 （四）其他原因排查 根本原因分析（根本原因分析（ Ishikawa 方法）方法） 直接原因直接原因 在副推力瓦溫度快速升高期間發(fā)現(xiàn)頂軸油壓力在持續(xù)下降，說明此時副推力瓦

9、與推力盤之間的油膜 明顯減薄甚至局部破壞，使得副推力瓦與推力盤之間局部形成干摩擦或混合摩擦狀態(tài)，摩擦系數(shù)快速升 高，導(dǎo)致副推力瓦溫度出現(xiàn)快速升高。 根本原因根本原因 主泵低壓下啟動時副推力瓦受載，經(jīng)與AAG技術(shù)交流，副瓦受載的安全裕量偏低， 同時沒有反向頂 軸油設(shè)計，在副推力瓦受載情況下無法通過反向頂軸油壓力使得副推力瓦建立良好的油膜。 促成原因促成原因 主泵運行手冊中，僅對頂軸油泵啟動和停止轉(zhuǎn)速邏輯有明確規(guī)定，但沒有頂軸油泵啟動后保持時間 規(guī)定。在1號主泵啟動前，頂軸油泵持續(xù)運行超過48小時，長時間向下的頂軸油壓力不利于油膜保持， 并且在長時間啟動頂軸油泵情況下直接啟動主泵，不利于油膜建立。

10、 根本原因分析 三、三、 改進措施改進措施 提升 主泵可靠 性 優(yōu)化控制 頂軸油泵 啟動時間 提高主泵啟動 時主系統(tǒng)壓力 加強同行 經(jīng)驗反饋 加強組裝 異物控制 優(yōu)化改進 適當(dāng)提高主泵啟動前主 系統(tǒng)壓力，并穩(wěn)定 2.85Mpa允許啟動 頂軸油泵在主泵啟動 前5分鐘內(nèi)允許啟動， 主泵啟動后2分鐘要 求停運 優(yōu)化改進 組織專題會議， 向12號機組經(jīng)驗 反饋，升版運行 規(guī)程 系統(tǒng)壓力 MPa2.002.002.052.052.102.102.152.152.202.202.252.25 3RCP001PO 百分表0.00 0.00 0.00 0.00 0.01 0.43 千分表0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.412 3RCP002PO 百分表0.00 0.00 0.00 0.00 0.02 0.42 千分表0.000 0.000 0.000 0.000 0.010 0.400 3RCP003PO 百分表0.00 0.00 0.00 0.00 0.27 0.39 千分表0.000 0.000 0.000 0.000 0.290 0.410 通過現(xiàn)場提高一回 路壓力，關(guān)閉高低 壓泄漏隔離，強迫 主泵轉(zhuǎn)子頂起，提 高副瓦潤滑