05某核电厂主泵副瓦异常磨损与改进杜鹏程

1、福清核电 2017年7月5日 某核电主泵副瓦异常磨损分析与改进 故障描述 排查分析 改进措施 试验验证 后续改进思路 一、故障描述一、故障描述 l 2016年4月13日，下 午13时35分10秒，某核 电厂3号机组1号主泵正 式启动； l 13时49分10秒，发现 副瓦温度升高速率过快 且达到H1报警值，运行 人员手动停泵； l 13时51分30秒，1号 主泵正式停泵； 期间，副瓦温度最高达期间，副瓦温度最高达 到到92.1、88.9。 注：副瓦高高报警值注：副瓦高高报警值 88。 阶段一：阶段一： 主泵启动前10分 钟； 特点： 1）温度曲线平）温度曲线平 缓缓 2）具有收敛趋）具有收敛趋

2、势势 阶段二：阶段二： 主泵启动10分钟 以后； 特点： 1）温度快速攀）温度快速攀 升升 2）两个测温主）两个测温主 瓦温差较大瓦温差较大 阶段一阶段一阶段二阶段二 13:35:10 1号主泵启 动 13:45:00 1号主泵温度 开始快速升 高 13:49:00 温度达到温度达到 79.4，手，手 动停运主泵动停运主泵 13:52:00 停泵后温度持续停泵后温度持续 升高，最高达到升高，最高达到 92.4 1 1号主泵副推力瓦轴承温度变化号主泵副推力瓦轴承温度变化 二、二、 排查分析排查分析 副瓦温度副瓦温度 异常升高异常升高 探头误报探头误报副瓦过载副瓦过载油质问题油质问题 异物异物 顶

3、轴油影响顶轴油影响 装配误差装配误差 主系统压力主系统压力 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号主泵运行期间， 645MT温度高于 644MT（根据AAG 提供信息，645MT 为5#副瓦） 经排查：装配前副瓦 尺寸满足要求，结合 运行曲线和副瓦检查 尺寸，判断副瓦磨损 与温升曲线一致。 （一）对测温探头排查（一）对测温探头排查 （二）顶轴油影响及副瓦过载排查分析（二）顶轴油影响及副瓦过载排查分析 1号主泵装配实测号主泵装配实测 间隙为间隙为0.39mm 油膜厚度与推力间隙的量级对比分析油膜厚度与推力间隙的量级对比分析

4、小结：小结：主泵副瓦油膜厚度约为0.03mm，轴承推力间隙约为 0.39mm，油膜厚度占整个推力间隙的7.7%，从设计角度，副瓦 油膜的形成会对轴承间隙产生影响。 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 冷试冷试2.8Mpa平台下平台下3RCP001PO顶轴油泵压力顶轴油泵

5、压力热试热试2.8Mpa平台下平台下3RCP001PO顶轴油泵压力顶轴油泵压力 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) 装料后装料后2.8Mpa平台下平台下3RCP001PO顶轴油泵压力顶轴油泵压力4月月13日日2.8Mpa平台下平台下3RCP001PO顶轴油泵压力顶轴油泵压力 根据AAG计算，2.8MPa下应是主瓦受载，而实际上 通过前面运行曲线分析，顶轴油油压曲线不符合主瓦受载 启动趋势。 在副瓦受载情况下，主泵启动后副瓦与

6、推力盘之间油膜逐 渐形成，使得推力盘与主瓦之间的背压逐渐增大。 从从1号主泵启动时顶轴油压力变化趋势，判断此时号主泵启动时顶轴油压力变化趋势，判断此时1 号主泵是副瓦受载号主泵是副瓦受载 为真实验证主泵转子轴向载荷的“平衡点”，在征求了AAG同意并且 AAG技术人员现场参与见证情况下，现场通过提升主系统压力方法，对主泵 转子进行顶起高度试验，结果如下： 经过验证，在主系统压力从2.0-2.8MPa下，主泵转子始 终未被顶起，受力瓦一直为副推力瓦。 主瓦 副瓦 油膜油膜 间隙1 间隙2 顶轴油 在2.80MPa启动主泵时副推力瓦本身已受载，同时长时间向下顶轴 油压力下，在主泵启动前更加不利于油膜

7、吸入，同时在主泵启动后 不利于油膜保持。 重力G 叶轮力 顶轴 油力 系统压力 轴承载荷分析 （三）异物排查 在副推力瓦表面及内部电镜扫描检查中，在副推力瓦表面没有异常杂质， 在副推力瓦内部包裹微小金属颗粒（直径约0.04mm），经西交大轴承专 家分析此为轴承嵌藏颗粒（轴承固有的嵌藏性），不是导致此次磨瓦原因。 （四）其他方面排查 序号序号排查内容排查内容排查结果排查结果结论结论 1装配偏差经查1号主泵组装过程记录， 轴承等各项装配尺寸满足要求 OK 2主系统压力主泵启动期间主系统压力满足 设计要求 OK 3加工偏差主泵组装前对轴瓦进行了尺寸 检查，满足设计要求 OK 4油质主泵启动前对油质进

8、行取样化 验，满足设计要求 OK 根据上述排查，装配偏差、主系统压力、加工偏差和油质不是导致此根据上述排查，装配偏差、主系统压力、加工偏差和油质不是导致此 次副推力瓦异常磨损的原因。次副推力瓦异常磨损的原因。 副瓦温度副瓦温度 异常升高异常升高 探头误报探头误报副瓦载荷设副瓦载荷设 计（原因）计（原因） 油质问题油质问题 异物异物 顶轴油影响顶轴油影响 （原因）（原因） 装配误差装配误差 主系统压力主系统压力 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 在副推力瓦温度快速升高期间发现顶轴油压力在持续下降，说明此时副推力瓦

9、与推力盘之间的油膜 明显减薄甚至局部破坏，使得副推力瓦与推力盘之间局部形成干摩擦或混合摩擦状态，摩擦系数快速升 高，导致副推力瓦温度出现快速升高。 根本原因根本原因 主泵低压下启动时副推力瓦受载，经与AAG技术交流，副瓦受载的安全裕量偏低， 同时没有反向顶 轴油设计，在副推力瓦受载情况下无法通过反向顶轴油压力使得副推力瓦建立良好的油膜。 促成原因促成原因 主泵运行手册中，仅对顶轴油泵启动和停止转速逻辑有明确规定，但没有顶轴油泵启动后保持时间 规定。在1号主泵启动前，顶轴油泵持续运行超过48小时，长时间向下的顶轴油压力不利于油膜保持， 并且在长时间启动顶轴油泵情况下直接启动主泵，不利于油膜建立。

10、 根本原因分析 三、三、 改进措施改进措施 提升 主泵可靠 性 优化控制 顶轴油泵 启动时间 提高主泵启动 时主系统压力 加强同行 经验反馈 加强组装 异物控制 优化改进 适当提高主泵启动前主 系统压力，并稳定 2.85Mpa允许启动 顶轴油泵在主泵启动 前5分钟内允许启动， 主泵启动后2分钟要 求停运 优化改进 组织专题会议， 向12号机组经验 反馈，升版运行 规程 系统压力 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 通过现场提高一回 路压力，关闭高低 压泄漏隔离，强迫 主泵转子顶起，提 高副瓦润滑