嶺澳核電站3號機組電動發(fā)電機滑環(huán)的更換

黃書蹤，周洪軍

（中廣核工程有限公司調試中心，廣東 深圳518124）

嶺澳核電站二期反應堆控制棒驅動機構電源是由2套電動機－飛輪－發(fā)電機組并網(wǎng)運行。這2套機組及其控制保護設備構成了核電廠反應堆控制棒驅動機構電源系統(tǒng)（RAM），專門為反應堆控制棒驅動機構供電。機組正常運行期間，RAM系統(tǒng)的2臺電動發(fā)電機組同時運行，輸出260V的額定交流電作為電源，每臺電動發(fā)電機組各承擔下游反應堆棒控系統(tǒng)（RGL）50%的負載，每臺機組能短時承擔100%的負載。在電動機380V交流電源發(fā)生故障時，由于電動機－發(fā)電機主軸中安裝了慣性飛輪，依靠飛輪的慣性維持發(fā)電機持續(xù)運轉，在1.2s之內，輸出的電壓和頻率維持在234V和44Hz以上，以確保反應堆控制棒擁有控制到安全停堆位置的能量。所以RAM系統(tǒng)對于確保核安全是一個非常重要的系統(tǒng)。

RAM的電動發(fā)電機組采用有刷勵磁方式進行勵磁，發(fā)電機勵磁電流經(jīng)由碳刷、滑環(huán)導入發(fā)電機轉子繞組。在嶺澳核電站二期3號機組（L3）RAM系統(tǒng)調試過程中，發(fā)現(xiàn)L3RAM002AP電動發(fā)電機滑環(huán)存在較深的劃痕。該缺陷的存在會加速碳刷磨損，導致碳刷提前更換；同時，使電機內碳粉增多，電機繞組的絕緣降低；另外碳刷和滑環(huán)之間會出現(xiàn)電蝕，使滑環(huán)劃痕繼續(xù)加深而進入惡性循環(huán)，這樣的結果最終導致RAM勵磁電流和輸出電壓不穩(wěn)定，并影響到反應堆控制棒的控制。

針對滑環(huán)表面出現(xiàn)的嚴重劃傷問題，解決方法有2種：①對滑環(huán)進行拋光打磨；②更換新滑環(huán)。經(jīng)過現(xiàn)場評估，選擇了更換新滑環(huán)的方案。

1 用于更換滑環(huán)的專用工具的研發(fā)

電動發(fā)電機組其原配滑環(huán)由2顆內緊螺絲固定在發(fā)電機軸上（圖1中1、2），以一定角度插入滑環(huán)和發(fā)電機軸，起著橫銷和縱銷的雙重功效。與原配的滑環(huán)相比，目前廠家提供的備件滑環(huán)上沒有固定用的螺絲孔（螺絲孔在滑環(huán)和軸上是一個完整的螺孔）。由于此螺絲孔正處于軸與滑環(huán)的垂直角上，因此在沒有螺絲孔的新滑環(huán)上要加工出一個螺絲孔非常困難，且沒有成功的先例。大亞灣核電站曾嘗試更換1臺RAM電機的滑環(huán)，但由于加工出來的螺絲孔與軸上的螺絲孔無法形成一個整體，最終放棄了更換滑環(huán)的嘗試。

圖1 電動發(fā)動機滑環(huán)實物圖Fig.1 Slip ring of motor generator

經(jīng)過分析研究，提出了不再使用原有的螺絲孔固定滑環(huán)，而采用重新鉆螺絲孔來固定滑環(huán)的解決方案。為此，研制了一種專用工具用來將備用滑環(huán)、發(fā)電機軸固定為一個整體，將軸與滑環(huán)的垂直角外延，利用專用工具在滑環(huán)和軸上加工一個完整的螺孔，以實現(xiàn)備用滑環(huán)的固定和更換。

所設計及制作的專用工具見圖2。其中孔1用于專用工具與滑環(huán)固定，孔2為對軸和滑環(huán)實施打孔的2個預留孔，孔3為專用工具與軸的緊固螺絲，通過該緊固螺絲，將專用工具固定在軸上。

圖2 研制的專用工具Fig.2 Special tool（left picture is obverse，right picture is reverse）

2 L3RAM002AP滑環(huán)實施更換

2010年3月18日，利用專用工具成功地對L3RAM002AP有缺陷的滑環(huán)進行了更換。具體實施過程如下：

將備用滑環(huán)套到軸上面，將專用工具的正面朝外也套到軸上面，圖2中孔1套進滑環(huán)上轉子繞組出線接線柱，然后用螺帽將專用工具與滑環(huán)固定在一起；擰緊專用工具的緊固螺絲（圖2中的孔3），使專用工具與軸定位牢固。至此，滑環(huán)、電機軸以及專用工具已形成一個整體，如圖3所示。接著從專用工具的2個預留孔（圖2中的孔2）進行打孔和攻絲，即可在滑環(huán)和軸上打出一個完整的螺絲孔。利用新的螺絲孔順利完成了滑環(huán)的更換。

圖3 采用專用工具實施滑環(huán)的固定鉆孔Fig.3 Use the special tool to fix the slip ring for boring

3 結束語

采用研發(fā)的專用工具，可方便快捷地實現(xiàn)滑環(huán)的更換，并提升了滑環(huán)維修的質量，從而有助于提高RAM系統(tǒng)運行的可靠性。

大亞灣和嶺澳核電站現(xiàn)有RAM系統(tǒng)發(fā)電機采用的都是有刷勵磁，也涉及滑環(huán)的更換問題。因此，這種專用工具可在核電廠同類有刷勵磁的發(fā)電機系統(tǒng)設備更換滑環(huán)的維修中應用。