海水循環(huán)泵異常振動(dòng)故障分析與處理

文 學(xué)

（福建福清核電有限公司，福建福清 350318）

1 設(shè)備簡(jiǎn)介

海水循環(huán)泵是壓水堆核電站海水循環(huán)系統(tǒng)（CRF）的關(guān)鍵能動(dòng)設(shè)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(shè)備，完成對(duì)相關(guān)設(shè)備的充分冷卻，保障系統(tǒng)和機(jī)組可靠運(yùn)行[1]。

某百萬(wàn)千瓦級(jí)核電站每臺(tái)機(jī)組配置了2 臺(tái)2700AX 型海水循環(huán)泵。其軸承振動(dòng)報(bào)警值為65 μm。根據(jù)其設(shè)計(jì)：3CRF101/103/105/107MV（振動(dòng)監(jiān)測(cè)探頭）與3CRF101SZ（電機(jī)反轉(zhuǎn)監(jiān)測(cè)開(kāi)關(guān)）等10 個(gè)探頭均為同一供電回路（3CGR305CR）。3CRF101SZ（電機(jī)反轉(zhuǎn)監(jiān)測(cè)開(kāi)關(guān)）觸發(fā)動(dòng)作信號(hào)有2 種故障模式：一種是海水循環(huán)泵在停運(yùn)過(guò)程后，因海水倒流引起電機(jī)軸反轉(zhuǎn)（水輪機(jī)原理）；另一種是3CRF101SZ 因失電或接地等故障，引起誤觸發(fā)反轉(zhuǎn)信號(hào)。

2 故障模式

在某百萬(wàn)千瓦級(jí)核電站正常功率運(yùn)行過(guò)程中，3CRF001MO（海水循環(huán)泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)）非驅(qū)動(dòng)端軸承Y 方向振動(dòng)探頭3CRF103MV 無(wú)周期地閃發(fā)振動(dòng)H1（超過(guò)65 μm）高報(bào)警，影響該泵性能監(jiān)測(cè)，同期軸承溫度正常。為診斷故障原因，立即對(duì)該泵進(jìn)行了全方位檢查，將故障模式整理如下。

2.1 模式1——電機(jī)軸承無(wú)周期閃發(fā)振動(dòng)高報(bào)警

2019 年4 月10 日，3CRF001MO（海水循環(huán)泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)）非驅(qū)動(dòng)端軸承Y 方向振動(dòng)探頭3CRF103MV 無(wú)周期地閃發(fā)振動(dòng)H1（65 μm）高報(bào)警（圖1）。

2.2 模式2——同一供電回路的振動(dòng)探頭伴隨波動(dòng)

檢查發(fā)現(xiàn)：與3CRF103MV 同一供電回路的3CRF101/105/107/109MV 也伴隨（3CRF103MV）存在振動(dòng)波動(dòng)現(xiàn)象，但總體較低且未報(bào)警（圖2）。

2.3 模式3——循泵電機(jī)電流趨勢(shì)正常

檢查發(fā)現(xiàn)，在3CRF103MV 振動(dòng)波動(dòng)期間，（與3CRF101SZ）不同供電回路的3CRF001MI（循泵電機(jī)電流）趨勢(shì)保持穩(wěn)定（圖3）。

圖1 3CRF103MV 振動(dòng)探頭閃發(fā)報(bào)警

2.4 模式4——軸承溫度值平穩(wěn)合格

檢查還發(fā)現(xiàn)：在3CRF103MV 振動(dòng)報(bào)警期間，不同供電回路的軸承溫度（3CRF101/141MT）保持穩(wěn)定無(wú)異常（圖4）。

2.5 模式5——就地測(cè)量振動(dòng)值合格

持續(xù)對(duì)3CRF103MV 在線監(jiān)測(cè)確認(rèn)：振動(dòng)數(shù)值最高到大約5 μm（同期3CRF103MV 探頭顯示在約0-1.2 μm 波動(dòng)），數(shù)值合格。

2.6 模式6——循泵運(yùn)轉(zhuǎn)期間觸發(fā)反轉(zhuǎn)信號(hào)

檢查發(fā)現(xiàn)，3CRF101SZ（海水循環(huán)泵反轉(zhuǎn)監(jiān)測(cè)開(kāi)關(guān)）觸發(fā)動(dòng)作信號(hào)。但此時(shí)循泵在正常運(yùn)行中，流量和揚(yáng)程正常，可判斷設(shè)備并未存在真實(shí)反轉(zhuǎn)。即3CRF101SZ 觸發(fā)的反轉(zhuǎn)信號(hào)為假信號(hào)。

將3CRF101SZ（電機(jī)反轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)）電纜從電源接線箱（BC）拆除后，3CRF103MV 及其他探頭顯示保持穩(wěn)定正常（圖5）。

3 原因分析與故障處理

3.1 原因分析

根據(jù)設(shè)備結(jié)構(gòu)及前述模式，對(duì)故障模式和原因分析如下（表1）。

根據(jù)前述故障原因分析可知，導(dǎo)致本故障的原因分為如下2 個(gè)：一是3CRF101SZ 探頭的供電模塊存在異常，并導(dǎo)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(jù)前述故障原因分析，對(duì)供電模塊、3CRF101SZ 反轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)進(jìn)行檢查。

3.2.1 供電模塊檢查分析

對(duì)供電模塊由專(zhuān)業(yè)資質(zhì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)[2]（表2）。

由檢測(cè)結(jié)果可知，在正常負(fù)載范圍內(nèi)電源模塊各項(xiàng)參數(shù)正常合格。在電源模塊達(dá)到過(guò)載150%之前，輸出性能可維持24 V 無(wú)變化，電源模塊過(guò)載能力臨界值為166%（3.5 A 輸出），且在臨界值時(shí)輸出在24 V 和0 V 來(lái)回波動(dòng)。當(dāng)過(guò)載166%以上，輸出電壓為0，電源模塊輸出關(guān)斷。

3.2.2 反轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)檢查分析

進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)，反轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)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(shí)，未注意將電纜壓縮彎曲，使得電纜與電機(jī)軸頭摩擦，并最終導(dǎo)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(xiàn)短時(shí)接地導(dǎo)致電源模塊過(guò)載達(dá)到臨界值，引起電源模塊輸波動(dòng)，進(jìn)而引起同一供電回路的所有探頭異常波動(dòng)。

圖2 3CRF101MV 等其他探頭振動(dòng)趨勢(shì)

圖3 3CRF001MI 趨勢(shì)

圖4 3CRF101MT 等軸承趨勢(shì)

表1 故障模式與原因分析

圖5 3CRF101SZ 從BC 箱斷開(kāi)后的振動(dòng)等趨勢(shì)

表2 電源模塊檢測(cè)項(xiàng)目與結(jié)論

3.3 故障處理

將損壞的電纜更換和重新安裝，設(shè)備投運(yùn)后全部參數(shù)正常。

4 結(jié)論與可靠性提升方案

對(duì)于本次故障，基于真、假2 個(gè)維度剖析，診斷出了故障原因，并據(jù)此檢查處理，最終消除了振動(dòng)異常故障，保障核電站關(guān)鍵設(shè)備可靠運(yùn)行。

通過(guò)本次維修，總結(jié)出2個(gè)可靠性提升方案：一是修改技術(shù)文件，增加電纜及其罩殼安裝的檢查與質(zhì)量控制要求，避免安裝不規(guī)范導(dǎo)致電纜破損；二是為防止避免此類(lèi)供電異常故障，計(jì)劃將當(dāng)前的就地供電改為DCS 供電，提高設(shè)備運(yùn)行可靠性。