乏燃料傳輸小車在卸料端?？课恢妙l繁漂移故障分析及處理

茍 海，靳瀚博，周建平，張 泰，曹烽華，張文宗

（中核核電運行管理有限公司，浙江嘉興 314300）

0 引言

秦山三期CANDU 重水堆中，從反應堆中剛下來的乏燃料棒束需要通過傳輸小車及時將其轉運至儲存池儲存，但在傳輸小車運行過程中，在2 號鏈上的卸料端停靠位置頻繁出現忽近忽遠的現象，嚴重影響運行人員卸料操作，增加運行風險。2020 年9 月18 日16 時12 分，1 號機組傳輸小車在2 號鏈卸料端與機械擋塊相撞。傳輸小車與機械擋塊相撞后，電機會一直打滑運行，傳輸小車上的乏燃料棒束存在損壞風險。維修人員到達現場后，對卸料端開關重新調整，將傳輸小車與機械擋塊的距離增大，實驗兩次后，傳輸小車停靠位置穩定，距離滿足要求。三天后，運行人員再次反饋，傳輸小車?？课恢门c機械擋塊相距過遠，運行人員無法操作乏燃料棒束，維修人員再次干預。該現象近些年頻繁發生，對機組運行造成安全隱患。

1 故障分析

1.1 故障邏輯分析

從2 號鏈電機邏輯可知：傳輸小車從2 號鏈的傳輸端到卸料端的被動停止邏輯只有一個，即傳輸小車在卸料端開關觸發。

假設1：小車在傳輸端停止位置不穩定；假設2：小車在傳輸端停止位置穩定。

如果假設1 成立，則傳輸小車在2 號鏈傳輸時的起始位置就會不穩定，故障很可能與1 號鏈傳輸有關，分析的方向就會是1 號鏈傳輸的穩定性。據1 號鏈控制邏輯可知，1 號鏈停止邏輯由軸編碼器控制，設定值為71128。通過多次觀察發現，1 號鏈在傳輸端停止時軸編碼器讀數非常穩定，且傳輸時間也很穩定，因此可以認定1 號鏈的傳輸是穩定的，假設1 不成立。

如果假設2 成立，則不需要考慮傳輸小車的起始點，影響傳輸小車在卸料端停靠位置的主要因素有2 號鏈電機、2 號鏈傳輸鏈條、卸料端開關組件。

1.2 重點設備穩定性分析

1.2.1 2 號鏈電機穩定性分析

2 號鏈電機是保德公司出品，型號GE 143TCYFCZ，額定電壓220/380 VAC，額定功率0.5 HP（1 HP=0.746 kW），轉速710 r/min。電機穩定性測試比較復雜，由于條件限制，暫時沒有直接檢測的方法，通常情況下，電機的穩定性與電機傳動打滑及電機剎車有關。

（1）電機齒輪打滑。電機傳動打滑的原因有多種，主要有：電機重負荷運行導致齒輪過載加速齒輪磨損，或缺油、長期高速運轉，齒輪對齒輪的嚙合磨損或位置不當等，都有可能使軸承損壞。如果是輕微磨損，可以調節兩個齒輪之間的距離，如果磨損嚴重需要更換齒輪。

目前，2 號鏈電機不存在長期或高負荷運轉的情況，還未發現齒輪磨損嚴重的情況，同時，對于電機鏈條有潤滑預維操作，因此電機齒輪打滑影響不是目前電機不穩定性的主要因素。

（2）電機剎車動作延遲影響。為了驗證剎車的影響，利用做標識的方法直觀地檢測電機、鏈條、剎車在運行過程中帶來的偏差量。

根據消缺頻率，每月必然會出現1～2 次，因此采用標識法記錄1 個月的標識情況（表1）。由于電機轉動軸轉動快（710 r/min），水下小車位置變化一點，電機轉動軸可能轉動十幾圈，因此這個位置做的標識沒有意義，所以選定標識位置有：電機傳動鏈條與枕塊，銜鐵與線圈（銜鐵間隙），前者是動作部件（標識對象），后者是固定部件（參考對象）。

表1 標識法記錄數據

從表1 可知，電機傳動鏈條標識每次都會存在變化。但是，變化量與小車停靠位置基本對應，如果手動轉動電機，能夠將小車位置和標識位置重合，且剎車銜鐵變化較小。因此，從標識法可以得出電機傳動和剎車制動較為穩定，不是目前傳輸小車不穩定表現的主要因素。

1.2.2 傳輸鏈條穩定性分析

傳輸鏈條松弛會影響鏈條和齒輪之間的傳動，一般會造成鏈條打滑以及鏈條磨損（圖1）。由于傳動鏈條都是在乏燃料水池中，很難查看是否有松動，平時在預維中的做法是，用鏈條脹緊工具檢查鏈條自鎖螺母的緊固力矩（80～120 英寸磅）。如果力矩偏小，說明鏈條有松動可能，需要重新緊力矩。在故障多次發生后，首先對傳輸鏈條的自鎖螺母力矩進行檢查，檢查結果是力矩在要求范圍內。

圖1 水下傳輸鏈條磨損情況

在實際運行中，鏈條磨損情況的確存在。目前已經對磨損的鏈條更換過多次，本故障現象出現后，也對水下鏈條進行了檢查，并更換了3 對，但是更換后故障現象沒有得到緩解。因此，傳輸鏈條磨損和松動打滑不是傳輸小車不穩定表現的主要因素。

1.2.3 卸料端開關組件穩定性分析

為了驗證卸料端開關組件的穩定性，從庫存中領取2 個備件，將現場設備更換為新備件，經過一段時間驗證，發現新備件仍然存在故障現象。因此，開關組件的穩定性沒有下降，應該是備件共同特性決定的。

為了進一步驗證開關組件的特性，設計一套驗證裝置，該裝置除了電機，其他設備都與設計一致，安裝方式也一致。

在確保初始位置不改變的情況下，記錄指示燈的斷開時間，反復測試多次后，發現開關組件中微動開關觸點斷開時間和斷開位置存在較大區別，試驗出的最大時差約3 s。按照鏈條傳輸速度30.5 mm/s 計算，3 s 的時差相差約90 mm，已經超出設定的2～6 cm 的范圍。因此，卸料端開關組件是目前傳輸小車不穩定表現的主要因素。

2 關鍵因素分析及論證

根據各組件穩定性分析得出，影響傳輸小車在卸料端?？坎环€定的關鍵因素是卸料端開關組件。

開關組件內部結構見圖2，開關組件內部傳動順序如下：減速器→件9→件3→件4→件5→件6→件7→件8。

圖2 卸料端開關組件內部結構

開關組件從功能結構上主要分成4 部分，分別是傳動部分、觸發部分、調節部分以及微動開關。其中，調節部分在開關組件中只起調節作用，不影響開關組件的穩定性。

（1）白色齒輪（件3、件4、件5、件6）為傳動部分。件9 連接減速器，件3 和件9、件4 和件5 均是同軸傳動，為一個整體。件3 和件4、件5 和件6 是齒輪傳動，齒輪間隙很小、大小一樣。

（2）黃色觸發塊（件7）與微動開關的觸發臂一起構成觸發部分。黃色觸發塊帶有漸變式凸輪，觸發方式為點對點接觸式觸發。

（3）調節旋鈕（TMING、DEWLL）分別與紅色連接件（件1、件2）連接，構成了開關組件觸發時間的調節部分。TIMING 旋鈕調節件1 的位置，整個行程60 mm。DEWLL 旋鈕調節件2 的位置，整個行程30 mm。

（4）微動開關（件8）連接指示燈，反映微動開關觸點狀態。

2.1 微動開關精度實驗

領取5 個新的微動開關，制作一套專用裝置反復測量觸發和恢復距離。每個開關實驗100 次，測試其穩定性，100 次實驗中以每20 次為一組，計算平均值，統計結果見圖3。

圖3 微動開關測試數據（mm）

從圖3 可以看出，觸發距離和恢復距離基本平穩，且在100 次實驗中未發現不觸發的現象。因此認為選用的微動開關性能可靠，不是開關組件不穩定的主要原因。

2.2 觸發部件精度分析

卸料端開關組件的觸發方式是觸發塊轉動過程中，凸輪碰觸微動開關觸發臂滾輪，往下壓縮觸發臂，致使微動開關觸發（圖4）。

圖4 卸料端開關觸發

根據卸料端開關組件的結構可知，如果是順時針轉動，將是斜面觸發滾輪，反之則是直面觸發，這兩種觸發方式姑且稱之為漸變式觸發和直線式觸發，兩種觸發方式如圖5 所示。

圖5 觸發塊斜面和直面

根據安裝位置，開關觸發方式不同。卸料端開關組件是安裝在外側，在卸料端時的觸發方式為漸變式觸發。

為了區分漸變式觸發和直線觸發的區別，在實驗裝置上分別進行了10 次實驗，實驗結果：漸變式觸發區間為57.25～61.17 s，平均時間為59.607 s，有2.92 s 的波動；直線式觸發區間為58.97～60.48 s，平均時間為59.828 s，有1.51 s 的波動。實驗結果表明，直線式觸發方式較為穩定。

3 解決措施

根據實驗分析結果，影響卸料端開關組件不穩定的主要原因是觸發塊與微動開關觸發臂之間接觸不穩定，如果能夠將漸變式觸發方式改為直線式觸發方式，會提高卸料端開關組件觸發精度。

結合現場實際，將漸變式觸發改成直線式觸發有兩種方法：①將卸料端開關和傳輸端開關位置互換；②調整卸料端開關內部觸發塊的方向

2.1 將卸料端開關和傳輸端開關位置互換

現場安裝方式是卸料端開關安裝在外側，傳輸端開關安裝在內側，如果兩者互換就可以實現卸料端開關直線式觸發。

（1）優點：實施簡單，并且能夠實現卸料端開關和傳輸端開關都能夠直線式觸發的目的，提高傳輸小車在2 號鏈上雙向運行的穩定性。

（2）缺點：需要現場設備變更，并修改設計圖紙和維修規程，實施周期較長。

2.2 調整卸料端開關內部觸發塊的方向

將卸料端開關組件的觸發塊調換方向，可以實現卸料端開關直線式觸發。

（1）優點：實施簡單，不改變現場布置。

（2）缺點：在更換卸料端開關組件時，需要提前調換觸發塊；維修規程中調節方法不適用，需要修改。

為了盡快解決問題，決定采取分兩步走的方式。第一步，先調整卸料端開關觸發塊的方向，驗證1 年，如果故障頻率能夠降低到預期值（將卸料端開關調整頻率降低到每年1～2 次），進行第二步，將卸料端開關和傳輸端開關互換位置，實現永久變更。

4 結束語

現已將兩個機組的卸料端開關組件的觸發塊位置調換了方向，到目前為止，已經觀察近半年時間，發現傳輸小車在卸料端?？课恢脿顩r良好。