大功率核電循環泵用齒輪箱研究現狀

摘要：【目的】核電能源已成為我國乃至全球未來能源發展的主要趨勢，核電裝備作為高精密型制造領域的代表之一，其設計與制造具有極高的技術含量和要求。在核電循環泵用齒輪箱方面，其設計要求傳遞功率大、使用壽命長；相對于傳統齒輪箱，其設計難度更大。針對上述問題，許多相關學者從動力學、機械設計、大數據、優化算法等方面進行了大功率核電循環泵齒輪箱的深入研究。綜述了近十年來大功率核電齒輪箱傳動系統在動力學分析領域的研究進展。重點探討了集中參數法、有限元法以及剛-柔耦合法等主要分析方法的應用與發展。【展望】對大功率核電齒輪的三維建模技術和力學耦合模型模擬計算的進步進行了全面概述，并指出了該領域未來的研究趨勢與核心關注點。此外，針對核電循環泵在實際應用中面臨的裝配工藝、潤滑、故障診斷、后期維修以及安全監測等問題，提出了相應的改進措施與潛在的研究方向，以期為該領域的持續發展提供有益參考。

關鍵詞：齒輪系統；動力學模型；有限元分析；故障診斷

中圖分類號：TB114. 3；TG111. 8 DOI：10. 16578/j. issn. 1004. 2539. 2025. 04. 022

0 引言

隨著全球能源結構的轉型和清潔能源需求的日益增長，核電作為一種高效、清潔的能源形式，在全球能源布局中占據了重要地位。在核電站中，大功率核電循環泵是確保核反應堆冷卻系統正常運行的關鍵設備之一，其性能的穩定性和可靠性對于核電站的安全運行至關重要。齒輪箱作為大功率核電循環泵的核心部件，其設計、制造和性能直接影響到循環泵的整體表現。因此，對大功率核電循環泵用齒輪箱的研究不僅關乎核電技術的進步，更是對核能的安全高效利用的重要支撐。

在大功率核電循環泵用齒輪箱的研究方面，國內外學者和研究機構已取得了一系列成果。歐美等發達國家在核電領域的研究起步較早，技術相對成熟[1-3]。他們在齒輪箱的材料選擇、潤滑技術、熱管理等方面進行了深入探索[4-5]， 形成了較為完善的理論體系[6]171-176。同時，隨著國際在核電領域的合作與交流日益加強[7-9]，這些先進技術和管理經驗也為我國核電事業的發展提供了有益的借鑒。近年來，我國核電行業在齒輪箱設計、材料選擇、制造工藝等方面積累了豐富的經驗[10-13]，逐漸形成了一套完整的技術體系。隨著“華龍一號”等自主核電技術的推出，國內在齒輪箱的研究和應用上也取得了新的突破。

盡管國內外在大功率核電循環泵用齒輪箱的研究方面取得了一定成果，但仍面臨諸多挑戰。如何進一步提高齒輪箱的傳動效率、降低噪聲和振動、增強耐磨性和壽命等問題仍是研究的熱點和難點。本文綜合分析了國內外在大功率核電循環泵用齒輪箱研究方面的現狀，以期為未來的研究和應用提供有益的參考和啟示。

1 核電發展現狀

目前，國際上采用核電裝置的主要有中、美、法、英、俄、日、韓等少數國家。根據國際原子能機構最新發表的數據，截至2022年底，全球在33個國家和地區共運行411臺核電機組，總裝機容量378 314 MW。

經過對全球在運營核電站的詳細分析可知，壓水堆核電站數量為301 臺， 總裝機容量達到289 100 MW，占據全球核電站裝機容量的77. 92%；重水堆核電站數量為46臺，裝機容量為24 100 MW，占比為11. 19%；沸水堆核電站數量為42臺，裝機容量為44 100 MW，占比為11. 89%；輕水冷卻石墨慢化堆核電站數量為11臺，裝機容量為7 400 MW，占比為1. 99%；快堆核電站數量為2臺，裝機容量為1 400 MW，占比為0. 38%；氣冷堆核電站數量為8臺，裝機容量為4 700 MW，占比為1. 27%；高溫氣冷堆核電站數量為1臺，裝機容量為200 MW，占比為0. 24%。世界核電裝機容量如表1所示。

根據我國國家能源局發布的數據，截至2022年底， 我國在運核電機組51 臺， 總裝機容量56 820 MW，位居全球第三；我國在建核電站15臺，總裝機容量26 810 MW，全球第一。核能發電量超過法國，全球第二。根據國家能源局發布的數據，截至2022 年底， 全國累計發電裝機容量約25 600 MW，其中，核電裝機容量約為7 800 MW。核電在我國裝機容量當中的占比約為30%。

核電齒輪箱的功率一般在5 000 kW以上，是應用于核電站循環水泵驅動系統的核心裝備。2009年8月，鄭州機械研究所研制開發的“混凝土蝸殼核電循環水泵行星齒輪箱”攻關項目取得了多項技術突破，從而使我國的核電齒輪箱機組關鍵技術沖破歐美發達國家的束縛，實現了國產化。目前運營中的華龍一號CP-1000 機組技術成熟，擁有自主產權，國產化程度達到99%，其核電循環泵用齒輪箱功率有8 400 kW和7 900 kW兩種常規規格。

2 核電循環泵用齒輪箱研究背景與意義

核電裝備屬于特高精密性制造領域，其設計制造技術是一項復雜的綜合技術。目前，對于大型核電機組的成套技術，國內還不夠成熟，特別是作為機組重要裝備的齒輪傳動裝置。

分析可知，核電齒輪箱具有極高的性能要求：①傳遞功率大。兆瓦級核電站用齒輪箱的傳遞功率為4 500 kW～10 000 kW。②設計壽命長。核電用齒輪箱的設計壽命為40年。③技術要求高。循環水泵齒輪箱系統要求可靠性高，屬于質量保證Ⅰ級、核安全Ⅲ級，要求具有一定的抗震性能和抗輻射性能；同時，還必須具有熱穩定性、防腐性、化學穩定性以及防火性能等。④加工精度要求高。核電用齒輪箱因安全性的要求，對齒輪箱零部件的加工、密封、潤滑、冷卻、裝配等，都提出了很高的加工精度要求，這對加工企業來說具有極大的挑戰。因此，對核電齒輪箱展開可靠性設計方法研究有著重要意義。

核電齒輪箱的功能及結構特征的復雜性和特殊性，其方案設計過程中涉及大量的計算、校核等問題，有時需要反復計算和重復校核多次才能夠滿足齒輪箱的設計要求。同時，核電齒輪箱的設計過程中還涉及大量工程圖紙的繪制工作，將一套齒輪箱完整設計下來，大大小小的工程圖紙將超過100張。這就決定了核電齒輪箱的方案設計和相關工程圖紙的繪制過程將是一個費時費力、復雜而煩瑣的工程。

核電齒輪箱多采用行星齒輪系統，其組成部件包括太陽輪、行星輪、行星架、齒圈和軸承等。它整體結構緊湊、體積較小，能夠以較大傳動比傳輸力與載荷，可以承載的載荷形式多樣，傳動效率高。但核電齒輪箱的工作環境通常較為惡劣復雜，其長時間承受復雜交變負荷，運行工況變化頻繁，加之溫度、潤滑、物理化學作用等方面的多種不利因素影響，容易導致齒輪箱齒輪（如太陽輪、行星輪、齒圈）形成點蝕、剝落與裂紋等故障，此外，也容易造成軸承等產生磨損、腐蝕、壓痕等故障。若不能及時檢測到異常或故障的發生，零部件損傷將不斷積累并最終導致核電齒輪箱無法正常工作，造成嚴重損失。因而，為降低核電齒輪箱的故障發生概率，及時對齒輪箱進行維修維護，有必要對核電齒輪箱的可靠性進行深入研究。目前，國家重點研發計劃《高可靠核電循環泵用齒輪箱關鍵技術研究與示范應用》項目順利結項，該項目的研發成功解決了我國核電裝備制約發展“卡脖子”問題，具有顯著的標志性和帶動性，必將引領國家核電裝備實現重大突破。

大功率核電齒輪箱的高可靠設計是核電機組高效、安全、穩定運行的保證，而當前核電齒輪箱在設計乃至優化設計時忽略了核電裝備傳動的特殊性，很難達到高可靠的設計要求。以核電在運國產（CL-100）行星齒輪箱（HDBT450）為例，該立式行星齒輪箱采用內外嚙合結構，功率4分流人字齒行星一級傳動，如圖1所示。動力由立式電動機通過輸入齒式聯軸器傳給太陽輪，經過行星級減速后將動力通過行星架傳到輸出軸上，再由輸出軸通過與之連接的聯軸器啟動泵葉輪旋轉，實現其抽水功能。齒輪箱采用強制潤滑，由單獨的油站供油。某核電立式行星齒輪箱的主要設計參數如表2所示。

3 循環泵齒輪箱研究現狀

循環泵在構造上歸類于離心式水泵，進一步細分則屬于水環式真空泵類別，是一種正排量真空水泵。其運作機制依賴于葉輪的旋轉，循環泵驅動葉輪及其上的曲面葉片旋轉，從而對液體施加離心力，模擬活塞的功能，實現冷卻液的輸送。在其工作過程中，不僅涉及離心力的作用，還體現了容積式泵的特點，即通過改變容積來實現泵的功能。對于發電廠而言，確保水泵的正常運行至關重要，這既涉及經濟考量，也關乎安全要求。水泵對于電廠履行供電職責起著不可或缺的作用。目前，循環泵的系列化、標準化及機電一體化已成為研究的熱點[14]26-27。

循環水泵的功能是向汽輪機凝汽器、冷油器和發電機等發熱功率大的設施供給冷卻水，保障水的循環再利用。其中，汽輪機排氣冷凝水是其重要的循環水來源，并可保持凝汽器的高度真空。如果冷卻水量不足，將導致汽輪機減負荷運轉；如果冷卻水停止供應，將導致汽輪機減負荷停機。

齒輪箱系統的研究主要聚焦于齒輪－轉子系統的動態特性分析以及齒輪箱體的輕量化研究。楊成云等[14]26-27運用有限元分析法，依托I-DEAS軟件構建中心傳動齒輪箱的有限元動力學模型，深入剖析了齒輪箱的結構特性，并計算了其固有特性。通過對比有限元分析結果與實際結果，發現兩者結果高度一致。齒輪箱體的固有頻率與固有振型對其固有特性有顯著影響，對整個系統的振動與噪聲特性有不可忽視的作用。因此，深入研究齒輪箱的固有特性，對于提升整個齒輪箱系統的性能具有重要意義。

朱才朝等[15]在深入研究大型風力發電機齒輪箱傳動系統時，以齒輪嚙合原理、非線性動力學理論和齒輪系統動力學原理為基礎，充分考量齒輪系統時變剛度、齒側間隙及制造誤差對傳動系統性能的影響，構建了大型風電齒輪箱的耦合非線性動力學模型；進而，結合傳動系統內部激勵的實際情況，對耦合系統的動態特性進行了詳細分析。這些研究不僅為后續齒輪箱動態性能的優化提供了新的思路，也為相關領域的理論研究和實踐應用提供了有力的理論支撐。

王基等[16]以齒輪箱的試驗模型為研究對象，通過采集各點的沖擊數據和響應數據，利用固定錘擊點改變測量點法對齒輪箱的模態進行試驗及詳細分析，探討了齒輪箱振動噪聲增大的影響因素，為艦船齒輪箱的故障診斷和后期維修提供了實踐參考。

朱才朝等[17]還針對大型船用齒輪箱的固有特性進行了深入研究。基于齒輪箱軸承支撐，將傳動子系統和結構子系統進行性能耦合，構建了大型船用齒輪箱的耦合系統動力學模型。該模型主要由齒輪、轉子、軸承和箱體等關鍵部件構成。為了深入探究該齒輪箱系統的動態特性，采用LANCZOS方法進行了有限元計算和數值分析。經過一系列計算和分析，成功獲得了大型船用齒輪箱的固有頻率和振型。

楊長輝等[18]對核電循環泵齒輪箱傳動系統進行了深入研究。采用三維建模和有限元分析方法，對圖2所示的行星傳動裝置進行了全面探討。在研究中，運用LANSZOS方法對齒輪箱系統進行了模態分析，并通過箱體系統的靜力分析，獲取了齒輪箱的安全系數、固有頻率和振型等關鍵數據。為確保齒輪箱關鍵部件的強度滿足設計要求，進行了強度驗算。結果表明，傳動級齒輪在運行過程中雖然存在較大的振動，但不會引發共振現象。

大功率核電循環泵用齒輪箱的相關研究，涵蓋了動力學、機械設計、大數據、優化算法、拓撲、有限元分析、材料科學、潤滑技術以及制造工藝等多個領域。動力學分析作為一種研究齒輪傳動過程中振動和載荷特性的重要手段，對于齒輪系統的參數優化、故障振動信號的監測以及預防性維護策略的制定具有指導性作用。針對不同復雜程度和精度要求的系統，動力學分析方法的選取會有所不同。目前常見的齒輪動力學分析方法主要包括集中參數法、有限元法以及剛-柔耦合法等[19]。這些方法的運用，有助于提升齒輪箱設計的精準性，保障核電循環泵的高效穩定運行。

國內外學者對風電齒輪箱中普遍應用的平行軸圓柱直、斜齒輪及行星級齒輪進行了深入研究。圓柱直齒輪加工便捷，生產成本低，主要應用于無軸向承載要求且對傳輸平穩性要求相對較低的齒輪箱結構，如某些兩點支撐式風電機的高速平行級。WU等[20]將齒輪視為懸臂梁，建立了考慮接觸應變、彎曲應變和徑向壓縮應變的齒輪嚙合剛度計算模型，但忽略了圓角基礎應變和剪切應變；在此基礎上，馮松等[21]引入變截面Timoshenko梁理論，考慮了齒輪的基礎圓角變形，兩者所得結果相似，但都忽略了摩擦的影響。楊勇等[22]研究了齒輪磨損狀態下的時變嚙合剛度計算方法，將摩擦因數及磨損各自獨立建模，忽略了兩者之間的潛在耦合關系；同時也研究了不同齒頂修形狀態下的齒輪驅動側及背側嚙合剛度間的關系，發現其主要受節圓處齒厚影響。

張云乾等[23]以核電海水循環泵為研究對象，對核電站海水循環泵部件腐蝕原因進行調查分析，并針對性地采取防腐處理和改造；對效果進行驗證，相同的腐蝕問題未再發生，證明防腐措施是有效的。

韓寧等[24]以核電廠CRF 循環泵推力軸承為例，對損傷的推力軸承開展化學成分、材料硬度、剝落微觀形貌、顯微組織、應力分布等分析，分析結果為核電廠CRF循環水泵的推力軸承選型和維修優化提供了理論支撐。

丁軍等[25]針對大功率海水循環水泵立式齒輪箱裝配的高難度問題，對核電齒輪箱的裝配工藝進行了深入研究。該研究全面介紹了核電齒輪箱的結構特點和運行原理，并對其裝配過程進行了深入剖析。此外，還詳細描述了樣機的運行調試流程及結果，驗證了所提出裝配工藝的有效性和可靠性。此項研究為核電齒輪箱的精確裝配提供了有力的技術支撐。

焦玉龍等[26]針對核電站循環泵展開研究，運用FlowMaster軟件構建了專門的水力仿真模型，深入探討了循環水泵在變頻和閥門調節下的功率變化情況；同時，結合虹吸效應和循環水管道管材更換，進一步減小了循環水泵的揚程。該研究為核電站循環泵的運行節能提供了新思路，詳細分析了工況轉換、虹吸利用和管材更換等因素對節能效果的影響，為核電站的節能運行提供了寶貴的參考。

廖雪波等[27]針對核電廠海水循環泵齒輪箱螺栓斷裂的現象，運用掃描電鏡、宏觀觀察以及化學成分分析等手段進行了全面而深入的研究。結果表明，核電站循環泵齒輪箱螺栓發生疲勞斷裂的主要原因在于螺栓表面脫碳層中鐵素體含量的降低，這一變化導致了螺栓表面硬度和耐磨性能的顯著降低。此外，研究還進一步揭示了齒輪箱疲勞源的起因與螺栓孔邊緣摩擦引發的折疊或微裂縫有密切關系。為了確保核電廠的安全穩定運行，對齒輪箱螺栓的拆裝過程實施嚴格的質量控制措施顯得尤為重要。

李宏天等[28]運用運動粒子半隱式方法，成功地構建了一個簡化的三維數值模型，用以模擬在強制噴油潤滑條件下核電循環泵齒輪箱內的流場狀況。利用這一模型深入分析了齒輪箱內部復雜的流場運動狀態以及油液流動的噴射參數，特別是噴油角度和供油壓力對多齒輪箱的影響。

韓寧等[29]基于循環泵故障軸封的檢測分析數據和累積的運行數據，對循環泵IHC軸封服役可靠性的影響因素進行了深入的分析和研究。針對IHC軸封的固有缺陷，結合工程實踐，提出了針對循環泵沖洗水運行參數和結構設計等方面的優化措施，確保了循環水泵在全檢周期內能夠安全、穩定、經濟地運行。

鄭海霞等[30]為了模擬循環泵的實際運行工況，進行了一系列試驗，包括正常運轉試驗、斷水試驗、氣囊密封試驗及壓力變化試驗。這些旨在驗證填料密封和氣囊組件在保障循環泵換料周期內安全、可靠運行方面的作用。此外，還進行了主軸密封試驗，為混凝土蝸殼海水循環泵的安全、可靠、穩定運行提供了依據。

黃倩等[31]以核電站循環泵為研究對象，對核電站三大主泵的常見故障進行了系統的總結與分析，并深入分析了開發循環水泵應用故障診斷技術的重要性。研究結果說明，故障診斷技術能夠有效應用于循環泵，顯著提升核電站循環泵的運行效率；智能診斷技術將是未來核電站循環泵應用的重要發展方向。

李凱[32]以核電循環水泵為案例，深入剖析了核電站循環水泵振動異常的原因，并提出了相應的整改措施。這些措施包括加強循環水泵零件安裝的規范性、優化水流狀態的檢測、規范運行狀態調試以及加強監管力度等。這些措施的實施，有助于進一步提高核電站循環水泵的運行穩定性，降低振動異常問題的發生概率。

劉肖等[33]重點研究了循環泵齒輪箱用油的相關影響因素，包括黏度、黏度指數、酸值、元素和紅外光譜圖等。分析了齒輪箱異物的直接原因，指出鋼質磨粒及鋼質氧化顆粒是導致齒輪箱出現異物的關鍵。通過對齒輪箱等設備的排查，發現電加熱器的局部過熱是循環泵齒輪箱異物的直接原因，而溫度探頭輸入信號錯誤則是導致循環泵齒輪箱異物的根本原因。

陳庭記等[34]結合威布爾故障分布模型中的浴盆曲線，構建了同時考慮時間（t）和運行狀態（s）的齒輪箱故障率模型；計算了模型在4種不同運行狀況下的可靠性函數、故障累計分布函數、故障概率密度函數以及特定時間下特定數量設備發生故障的概率。

許同樂等[35]針對行星齒輪箱故障診斷準確率低的問題，提出了一種結合邏輯回歸與遺傳算法優化生成對抗網絡（Generating Antagonistic Network， GAN）的齒輪箱故障診斷方法。該方法首先通過邏輯回歸與遺傳算法優化GAN模型，對輸入信號進行向量化編碼和宏基因等位交叉處理；然后，采用最小二乘變異重構表征向量，并輸入卷積網絡進行二次迭代；最后，構建邏輯回歸輔助分類器以明確決策邊界，依據回歸曲線實現判別器的分類與診斷。結果顯示，該方法的故障診斷準確率達到99. 72%，有效提升了樣本數據的增強水平和診斷準確率。

劉杰等[36]以行星齒輪箱為研究對象，為研究齒輪箱的相關性能、運行狀態及預警裝置，獲取齒輪箱的監測數據，提出了一種基于深度置信網絡的風電機組齒輪箱運行狀態識別方法。該方法在原有網絡的基礎上進行改進，可成功監測風電機組齒輪箱的運行狀態，實現齒輪箱運行故障的早期預警，為后期風電機組齒輪箱的應用提供了參考。

蒙康等[37]從行星齒輪箱的結構和實際運行控制方式出發，分析了運行機理與對應SCADA數據的關系，定性描述了齒輪箱典型故障發生時運行數據的變化趨勢；并根據數據分布變化規律選擇參數和模型，建立了一系列基于單分類支持向量機的風電齒輪箱系統故障預警模型。這些模型能夠準確定位風電齒輪箱系統故障，具有明確的物理意義。所提出的方法在實際風電齒輪箱故障案例中得到了驗證。

何坤敏等[38]針對行星齒輪箱故障特征提取不足、故障診斷率低的問題，提出了一種基于隨機森林（Random Forest， RF）特征優選和WOA-ELM特征識別的風電齒輪箱故障診斷方法。該方法首先提取風電齒輪箱的時域、頻域、時頻域特征，構建多域高維特征集；然后，利用RF進行特征重要度排序并提取優選特征；最后，利用鯨魚優化算法（Whale Optimi?zation Algorithm， WOA）優化調整ELM 模型的輸入權值和隱含層閾值，實現風電齒輪箱故障分類識別。結果表明，該方法平均診斷率達到99. 81%，診斷準確率均高于對比方法且診斷用時最少，能夠有效地進行風電齒輪箱故障診斷。

徐科等[39]為分析固定螺栓的斷裂原因，采用了宏觀觀察、化學成分分析、硬度測試、顯微組織測試和微觀觀察等手段。排除材料不合格或老化的因素，研究結果表明，氯離子引起的應力腐蝕開裂是循環泵螺栓斷裂的根本原因。其中，循環泵螺栓的裂紋擴展是由于腐蝕過程中的析氫反應作用引起的。因此，后期需加強對螺栓腐蝕的控制和外力作用，避免螺栓斷裂。

陳文華等[40]針對傳統機器學習方法在故障診斷中存在的流程繁雜、易遺漏故障信息的問題，采用基于卷積神經網絡的深度學習方法，對海上風電機組齒輪箱故障診斷技術進行研究。直接將經過連續小波變換得到的振動信號時頻圖作為輸入，通過卷積神經網絡自動提取特征并進行故障診斷。仿真驗證結果表明，該方法能夠準確診斷出齒輪故障，在有限數據下的診斷結果準確率為100%。與傳統機器學習方法相比，該方法簡化了故障特征提取流程，提高了故障診斷準確率。

趙旭光等[41]以國內某核電站循環水泵齒輪箱為研究對象，重點分析了循環泵齒輪箱的輸入軸軸承故障問題。通過分析滾動軸承的故障信號特征包絡譜發現軸承故障，并提出了相應的改進措施。同時，針對靜力學分析和建模動力學分析，設計了循環水泵齒輪箱輸入軸滑動軸承結構方案。經過現場實際驗證，新軸承運行良好，徹底解決了軸承故障及振動問題，滿足了核電站循環泵齒輪箱的相關要求，為同類設備類似故障的處理提供了借鑒。

劉肖等[6]171-176研究了核電廠CRF循環泵齒輪箱系統的油液在線監測系統。針對不同工況，選擇了監測指標并設計了相應的系統進行現場部署。該系統監測了水分、黏度、溫度、污染度等指標，并與離線數據進行了對比。結果表明，在線監測系統能真實反映油液狀態且與離線數據偏差在正常范圍內。該系統的可靠性高，可用于故障預警和診斷。

綜上所述，在故障診斷方面，研究者們采用了多種方法和技術。許同樂等提出的邏輯回歸與遺傳算法優化生成對抗網絡的方法，通過優化GAN模型，實現了齒輪箱故障診斷準確率的顯著提高， 達到了99. 72%。劉杰等利用深度置信網絡對風電機組齒輪箱的運行狀態進行識別，成功實現了齒輪箱運行故障的早期預警。蒙康等基于單分類支持向量機建立了風電齒輪箱系統故障預警模型，能夠準確定位齒輪箱系統故障。何坤敏等提出了一種基于RF特征優選和WOAELM特征識別的風電齒輪箱故障診斷方法，平均診斷率達到99. 81%。這些研究不僅提高了故障診斷的準確率，也為風電齒輪箱的維護和管理提供了有力支持。

在性能優化方面，研究者們針對齒輪箱的支撐剛度、振動特性等進行了深入研究。通過正交試驗法得到支撐剛度對傳動軸振動的影響規律，并對齒輪箱進行了優化設計。丁軍等針對大功率海水循環水泵立式齒輪箱裝配難度大的問題，提出了核電齒輪箱裝配工藝，為核電齒輪箱的精密裝配提供了技術支撐。趙旭光等以國內某核電站循環水泵齒輪箱為研究對象，通過對其輸入軸軸承故障問題的分析，提出了相應的改進措施，并設計了循環水泵齒輪箱輸入軸滑動軸承結構方案，成功解決了軸承故障及振動問題。

此外，還有研究者將深度學習技術應用于海上風電機組齒輪箱故障診斷技術。陳文華等采用基于卷積神經網絡的深度學習方法，簡化了故障特征提取流程，提高了故障診斷準確率。劉肖等則研究了核電廠CRF循環泵齒輪箱系統的油液在線監測系統，實現了油液狀態的實時監測和故障預警。

總之，能源機組齒輪箱的故障診斷與性能優化研究取得了顯著進展。采用先進的故障診斷技術和優化方法，不僅提高了齒輪箱的性能穩定性和故障診斷的準確性，也為能源行業的可持續發展提供了有力支持。

4 結論和展望

隨著全球能源結構的調整與清潔能源的迅猛發展，核電作為一種高效且環保的能源形式，正日益受到關注。在核電技術中，循環泵作為關鍵組件，其性能與可靠性直接關系到核電站的安全運行。

（1） 循環泵齒輪箱的現狀及挑戰

目前，循環泵齒輪箱的研究多聚焦于行星齒輪箱的齒輪故障特性及可靠性提升。這些領域已取得顯著成果，為循環泵齒輪箱的設計優化提供了理論基礎。大功率核電循環泵，特別是高溫液態重金屬主循環泵的研究相對較少，且多數研究仍停留在數值模擬階段，缺乏驗證與仿真結果的對比分析。

（2） 高溫環境對核主泵的影響

隨著第四代核電技術的推進，高溫環境對核主泵結構的影響愈發顯著，涉及材料性能退化、熱應力增大等問題，進而影響其穩定性與可靠性。

（3） 性能與可靠性的評估標準

為全面評估大功率核電循環泵齒輪箱的性能與可靠性，需建立一套針對其整體動力學特性的定量評估標準。此標準需綜合考慮齒輪箱的材料性能、結構設計、運行環境等多方面因素。

（4） 研究方向

隨著核電技術的持續進步，大功率核電循環泵齒輪箱的研究將受到更多關注。未來，研究者需更重視驗證與仿真結果的對比分析，以提高研究的準確性與可靠性。同時，新材料與新技術的不斷涌現將進一步提升核主泵的性能與可靠性。

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