核電廠鼓網(wǎng)缺陷改進建議

楊俊鈣 劉生根 吳信 許銀雷

摘要：根據(jù)鼓網(wǎng)的歷史故障事件，分析故障的根本原因，對鼓網(wǎng)設備進行改造，降低核電站核電廠取水口堵塞導致機組降功率、停堆的概率。

關鍵詞：鼓網(wǎng);濾網(wǎng);取水口

CFI系統(tǒng)概述

CFI冷卻水過濾系統(tǒng)保證對核電每臺機組所需全部海水冷卻水源的過濾，以保護下列使用海水的系統(tǒng)設備，不會發(fā)生堵塞和生物腐蝕。每臺機組的CFI系統(tǒng)有兩條海水進水回路。正常運行，兩條進水回路都投入使用，以滿足各系統(tǒng)用戶的用水需求。

鼓網(wǎng)

鼓形濾網(wǎng)的結構：鼓網(wǎng)由一個圓筒形框鋼架構成，在框鋼架圓周方向上安裝過濾的網(wǎng)片。海水從兩側端面進入鼓網(wǎng)，過濾后的海水流到鼓網(wǎng)外面，由網(wǎng)內(nèi)進水，從網(wǎng)外出水。

鼓網(wǎng)的作用：攔截并清除從粗格柵、細格柵吸入渠道的循環(huán)水中的污雜物，防止污雜物損壞循環(huán)水泵和堵塞凝汽器。

鼓網(wǎng)工作原理：控制器發(fā)出信號驅動電機，電機帶動鼓網(wǎng)大齒圈，大齒圈與濾網(wǎng)框架、網(wǎng)片、撈污斗緊固，從而帶動網(wǎng)片、撈污斗將攔截到污雜物提高到排污槽，濾網(wǎng)外的沖洗系統(tǒng)將網(wǎng)板上的污雜物沖洗到排污槽內(nèi)達到過濾水質的目的。

常見故障

網(wǎng)片銹蝕破損

鼓網(wǎng)網(wǎng)片長年受海水腐蝕，網(wǎng)片的結構會腐蝕減薄強度降低，當鼓網(wǎng)壓差過高，且超出鼓網(wǎng)網(wǎng)片用應力最大值后從而引起網(wǎng)片破損的現(xiàn)象。網(wǎng)片破損導致海生污物進入到循環(huán)水系統(tǒng)，可能破壞循環(huán)水泵葉片，影響電廠發(fā)電能力。因此，當發(fā)現(xiàn)網(wǎng)片有明顯銹蝕減薄破損時，應該及時處理，更換新網(wǎng)片。

輻條與輪轂的連接螺栓松動

某核電廠1號機組鼓網(wǎng)輻條與輪轂的連接螺栓進行檢查，發(fā)現(xiàn)輻條與輪轂的連接螺栓進行檢查，發(fā)現(xiàn)部分有松動，存在鼓網(wǎng)失效的風險。大修期間對螺栓松動缺陷進行了徹底處理，按照設備維修手冊要求對螺栓力矩進行校核，并檢查2～4#機組鼓網(wǎng)輪轂扣緊螺母安裝方向。輻條與輪轂的連接螺栓松動的根本原因扣緊螺母安裝方向錯誤，直接原因扣緊螺母未起到防松作用。如果一臺鼓網(wǎng)不可用，則會直接導致機組降功率，甚至停機停堆。

典型故障

事件：減速機支架銷軸因銹蝕刷漆致其活動支架卡澀

2009年3月16日現(xiàn)場巡視人員發(fā)現(xiàn)鼓網(wǎng)在低速轉動期間發(fā)出”咔噠、咔噠”的異音，間歇時間約1秒，聯(lián)系主控，并通知維修部門現(xiàn)場檢查。主控啟動中、高速運行，異音消失，但恢復低速運行后，異音重新出現(xiàn)。歷史大修中，鼓網(wǎng)減速機構異音的出現(xiàn)和故障處理過程：2009年3月14日該鼓網(wǎng)品質再鑒定，設備運行正常，再鑒定結果合格。3月16日19：00，現(xiàn)場巡視人員發(fā)現(xiàn)鼓網(wǎng)在低速轉動時有”咔噠、咔噠”異音，懷疑從鼓網(wǎng)齒條嚙合處發(fā)出，通知主控和通知檢修人員到現(xiàn)場進行檢查。19：20，維修人員到現(xiàn)達現(xiàn)場，在低速運行期間反復進行核實，確認異音來自”中、高”速齒輪箱。3月18日對”中、高”速齒輪箱進行解體，發(fā)現(xiàn)軸承外圈磨損較嚴重。回裝“新”（修復備件）齒輪箱，并將驅動小齒輪調(diào)換180°進行安裝，當天進行品質再鑒定，結果合格。3月20日08：40，”中、高”速齒輪箱再次出現(xiàn)”咔噠、咔噠”的異音，聲音比第一次微弱許多，但音調(diào)和頻率沒變。減速機構異音再次出現(xiàn)，且呈現(xiàn)間歇性，針對這一奇怪現(xiàn)象，申請試驗票和隔離票相結合的工作票，對該鼓網(wǎng)的減速機構進行全面檢查。21日對齒輪箱的運行觀察一天，15：00異音消失，21：00左右再次出現(xiàn)。針對這個奇怪的現(xiàn)象，22日在運行人員的配合下，經(jīng)過為期40小時的徹底檢查和反復試驗，23日22點終于找到減速機構產(chǎn)生異音的根本原因，減速機構的活動支架銷軸輕微銹蝕和被刷漆，導致活動支架卡澀失效。

根本原因分析

第一次檢修前后故障現(xiàn)象對比：

對比項目 第一次檢修前運行 第一次檢修后運行 初步分析得出結論 問題的提出

異音出現(xiàn) 再鑒定合格后兩天出現(xiàn) 再鑒定合格后兩天出現(xiàn) 第一次解體檢修沒有找到故障點

異音變化 呈現(xiàn)金屬碰撞聲，聲音清晰，音調(diào)較高 呈現(xiàn)金屬碰撞聲，聲音微弱，但清晰 “中、高”速齒輪箱軸承磨損不是導致異音根本原因 異音變小與小齒輪工作面調(diào)換的關系

異音頻率 33–35次/min 33–35 次/min 兩次故障原因一致 異音頻率與高速齒輪箱的轉動頻率一致性是一種巧合，減速機構異音的出現(xiàn)應該有其他的原因。

故障周期 異音一直持續(xù) 異音間歇性出現(xiàn) 減速機構產(chǎn)生異音為什么會出現(xiàn)周期性

減速機構的“振動” “振動”良好，低于其他三臺鼓網(wǎng) “振動”良好，低于其他三臺鼓網(wǎng) “振動”沒有變化 齒輪箱出現(xiàn)異音，“振動”反而小，不合常理。

大、小齒輪嚙合的受力分析 提升小齒輪的位置，使嚙合間隙增大，鼓網(wǎng)再次低速運行，異音進一步減小。增大齒輪的嚙合間隙，勢必影響齒輪的嚙合特性和增加輪齒的受力強度，依靠增大間隙方法消除異音顯然是不可取的。

對傳動軸軸承的檢查 鼓網(wǎng)運行時，受密封膠條與墻壁摩擦力和濾網(wǎng)重心的影響，圓周上載荷的分布并不均勻，為了減輕齒輪嚙合時徑向推力對軸承座的沖擊，傳動軸兩端的軸承設計成球面調(diào)芯軸承，對傳動軸的擺動進行調(diào)整，傳動軸兩個軸承座之間的距離為3 米，小齒輪距它旁邊軸承約0.3 米，當小齒輪在徑向推力的作用下產(chǎn)生h位移量，在傳動軸另一側至少移動10h。為了減少因小軸擺動對減速機構的影響，整個減速機構以懸掛的方式，安裝在一個活動支架上。當小軸擺動時，整個減速機構就會隨著小軸一起左右擺動，確保次級齒輪箱蝸輪與蝸桿嚙合間隙不發(fā)生改變?，F(xiàn)場對球面調(diào)芯軸承進行檢查，外圈緊貼在軸承座上，幾乎沒有間隙，左右調(diào)整功能正常。

對傳動軸和減速機構支架的檢查 上述分析鼓網(wǎng)在大修后，小軸的擺動應增大，減速機構“振動”也應隨之增大，但鼓網(wǎng)振動卻減小，還伴有異音，顯然是不正常的狀態(tài)。對傳動軸貫穿墻壁處進行了檢查，發(fā)現(xiàn)該部分雖然有較明顯的腐蝕，但沒有發(fā)現(xiàn)新的磨痕，這說明墻壁沒有阻礙傳動軸的擺動。由于傳動軸和次級齒輪箱之間除了墻壁外，沒有其他的障礙物，唯一的可能是活動支架失效，減速機構沒有隨著小軸的擺動而擺動。

將整個減速機構從活動支架上取下，用手推支架立桿，立桿完全卡死，借助千斤頂，仍不能活動。現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)活動支架的銷軸布滿了防腐漆，用螺絲刀將縫隙處的油漆剔除，銷軸和銷孔之間充滿了漆垢，其緩沖調(diào)節(jié)功能完全喪失。

異音產(chǎn)生過程邏輯推理 鼓網(wǎng)大、小齒嚙合時，小齒輪受徑向心推力，傳動軸將發(fā)生擺動。由于活動支架的調(diào)整功能失效，次級齒輪箱不能隨著小軸一起擺動，導致蝸輪與蝸桿嚙合間隙變大，蝸桿傳動阻力增大，同時加速蝸輪的磨損。在低速運行時高速端是從動端，次級齒輪箱的蝸桿以低速齒輪箱的蝸輪、蝸桿嚙合點為支點，向蝸輪方向移動。

大修前小齒輪所受徑向推力小，對整個傳動機構的影響也小，大修中對球面軸承1 球面進行防腐和小齒輪工作面更換，傳動軸的擺動比大修前大。在鼓網(wǎng)運行初期，由于次級齒輪箱的蝸桿在移動中受軸承所限，蝸桿只能移動很小的距離（軸承間隙），不能將傳動軸的應力完全釋放，這部分應力通過軸承外圈作用在孔。鼓網(wǎng)的大、小齒輪每嚙合一次，軸承外圈給予孔一次沖擊。減速機構為低傳動比，其軸承配合過盈小，隨著鼓網(wǎng)運行時間的增加，軸承受偏心力和摩擦力共同的作用，軸和孔之間的間隙增大，次級蝸桿移動范圍增大。最終導致高速端蝸輪和蝸桿在傳動中發(fā)生碰撞產(chǎn)生異音。因此，鼓網(wǎng)“大、小齒輪”每嚙合一次，從“中、高”速齒輪箱發(fā)出一聲“咔噠”異音，由于房間較空曠，巡視人員誤以為異音從“大、小齒”嚙合處發(fā)出。

“咔噠、咔噠”異音不是從中、高速軸承處發(fā)出 通常軸承磨損發(fā)出的異常聲音，聲調(diào)為“嚓、嚓”，且如果異音因軸承磨損發(fā)出，在海水高潮位時減速機構仍應有“喀噠、喀噠”異音。

處理措施及效果 執(zhí)行下列處理措施后，重新投運鼓網(wǎng)，異音消除，設備恢復正常運行。

更換輕微銹蝕的球面軸承。

修復并回裝第一次更換下來的“中、高”速齒輪箱。

更換次級齒輪箱。

更換傳動軸，對舊傳動軸上的腐蝕缺陷作防腐處理。

重新將小齒輪調(diào)轉180°，將非磨損面作為工作面。

剔除活動支架銷軸表面油漆，用除銹劑清除縫隙內(nèi)的漆垢，使活動支架恢復功能。

結束語

至今，各核電廠根據(jù)各自海域開展應對海生物入侵、鼓網(wǎng)臟污冷源問題的研究改進工作，提升強化取水口排污能力，降低因取水口堵塞導致機組降功率、停堆的風險，從而提高電廠的經(jīng)濟效益。

參考文獻

尹麗娜，汪琦.鼓形鼓網(wǎng)中高速電機的變頻改造[J].水電與新能源，2016（9）：31–37.

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