海水循環泵異常振動故障分析與處理

文 學

（福建福清核電有限公司，福建福清 350318）

1 設備簡介

海水循環泵是壓水堆核電站海水循環系統（CRF）的關鍵能動設施，其從大海中抽取冷卻水，并送向凝汽器（CEX）、閉式冷卻水換熱器（SEN/SRI）等設備，完成對相關設備的充分冷卻，保障系統和機組可靠運行[1]。

某百萬千瓦級核電站每臺機組配置了2 臺2700AX 型海水循環泵。其軸承振動報警值為65 μm。根據其設計：3CRF101/103/105/107MV（振動監測探頭）與3CRF101SZ（電機反轉監測開關）等10 個探頭均為同一供電回路（3CGR305CR）。3CRF101SZ（電機反轉監測開關）觸發動作信號有2 種故障模式：一種是海水循環泵在停運過程后，因海水倒流引起電機軸反轉（水輪機原理）；另一種是3CRF101SZ 因失電或接地等故障，引起誤觸發反轉信號。

2 故障模式

在某百萬千瓦級核電站正常功率運行過程中，3CRF001MO（海水循環泵驅動電機）非驅動端軸承Y 方向振動探頭3CRF103MV 無周期地閃發振動H1（超過65 μm）高報警，影響該泵性能監測，同期軸承溫度正常。為診斷故障原因，立即對該泵進行了全方位檢查，將故障模式整理如下。

2.1 模式1——電機軸承無周期閃發振動高報警

2019 年4 月10 日，3CRF001MO（海水循環泵驅動電機）非驅動端軸承Y 方向振動探頭3CRF103MV 無周期地閃發振動H1（65 μm）高報警（圖1）。

圖1 3CRF103MV 振動探頭閃發報警

2.2 模式2——同一供電回路的振動探頭伴隨波動

檢查發現：與3CRF103MV 同一供電回路的3CRF101/105/107/109MV 也伴隨（3CRF103MV）存在振動波動現象，但總體較低且未報警（圖2）。

2.3 模式3——循泵電機電流趨勢正常

檢查發現，在3CRF103MV 振動波動期間，（與3CRF101SZ）不同供電回路的3CRF001MI（循泵電機電流）趨勢保持穩定（圖3）。

圖2 3CRF101MV 等其他探頭振動趨勢

圖3 3CRF001MI 趨勢

2.4 模式4——軸承溫度值平穩合格

檢查還發現：在3CRF103MV 振動報警期間，不同供電回路的軸承溫度（3CRF101/141MT）保持穩定無異常（圖4）。

圖4 3CRF101MT 等軸承趨勢

2.5 模式5——就地測量振動值合格

持續對3CRF103MV 在線監測確認：振動數值最高到大約5 μm（同期3CRF103MV 探頭顯示在約0-1.2 μm 波動），數值合格。

2.6 模式6——循泵運轉期間觸發反轉信號

檢查發現，3CRF101SZ（海水循環泵反轉監測開關）觸發動作信號。但此時循泵在正常運行中，流量和揚程正常，可判斷設備并未存在真實反轉。即3CRF101SZ 觸發的反轉信號為假信號。

將3CRF101SZ（電機反轉開關）電纜從電源接線箱（BC）拆除后，3CRF103MV 及其他探頭顯示保持穩定正常（圖5）。

3 原因分析與故障處理

3.1 原因分析

根據設備結構及前述模式，對故障模式和原因分析如下（表1）。

根據前述故障原因分析可知，導致本故障的原因分為如下2 個：一是3CRF101SZ 探頭的供電模塊存在異常，并導致同一模塊的探頭異常顯示；二是3CRF101SZ 探頭自身或電纜故障，引起同一模塊的探頭異常顯示。

3.2 故障檢查與處理

根據前述故障原因分析，對供電模塊、3CRF101SZ 反轉開關進行檢查。

3.2.1 供電模塊檢查分析

對供電模塊由專業資質機構進行檢測[2]（表2）。

由檢測結果可知，在正常負載范圍內電源模塊各項參數正常合格。在電源模塊達到過載150%之前，輸出性能可維持24 V 無變化，電源模塊過載能力臨界值為166%（3.5 A 輸出），且在臨界值時輸出在24 V 和0 V 來回波動。當過載166%以上，輸出電壓為0，電源模塊輸出關斷。

3.2.2 反轉開關檢查分析

進一步檢查發現，反轉開關電纜已被磨損致金屬芯線外露。

（1）原因分析。因電纜所在罩殼安裝時，未注意將電纜壓縮彎曲，使得電纜與電機軸頭摩擦，并最終導致電纜皮層磨損掉落。

（2）影響分析。3CRF101SZ 電纜磨損致金屬芯外露，使得電纜出現短時接地導致電源模塊過載達到臨界值，引起電源模塊輸波動，進而引起同一供電回路的所有探頭異常波動。

表1 故障模式與原因分析

圖5 3CRF101SZ 從BC 箱斷開后的振動等趨勢

表2 電源模塊檢測項目與結論

3.3 故障處理

將損壞的電纜更換和重新安裝，設備投運后全部參數正常。

4 結論與可靠性提升方案

對于本次故障，基于真、假2 個維度剖析，診斷出了故障原因，并據此檢查處理，最終消除了振動異常故障，保障核電站關鍵設備可靠運行。

通過本次維修，總結出2個可靠性提升方案：一是修改技術文件，增加電纜及其罩殼安裝的檢查與質量控制要求，避免安裝不規范導致電纜破損；二是為防止避免此類供電異常故障，計劃將當前的就地供電改為DCS 供電，提高設備運行可靠性。