電廠給水泵故障分析及修復措施

甄存彪

遼寧紅沿河核電有限公司 遼寧大連 116319

當前電力工程發(fā)展中電廠類型較多，依托于技術改革創(chuàng)新，核電站逐漸受到關注，不同于其他電廠，核電廠主要是借助核反應堆來代替火電站的鍋爐，通過核反應堆中核燃料的燃燒生成熱量對水進行加熱，并使之轉(zhuǎn)化為蒸汽，經(jīng)蒸汽作用來促使汽輪機運行發(fā)電。核電站發(fā)電不僅需要核反應堆發(fā)揮關鍵作用，而且也需要主泵、蒸汽發(fā)生器、汽輪發(fā)電機等設備共同作用，其中給水泵就是必不可少的設備之一，其是給水系統(tǒng)的核心，且配置方式與運行情況直接影響核電站整體工程的運行。在實際運行過程中給水泵也時常出現(xiàn)各種問題，對此必須及時明確問題所在，找到原因并快速采取措施加以修復，從而保障核電廠整體運行的穩(wěn)定性與安全性。

1 分析電廠給水泵故障問題的必要性

核能是一種新能源，其不僅清潔、污染小，而且具有較高的能量密度，是實現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展的關鍵支撐。核電廠的建造是將核能通過一系列的程序轉(zhuǎn)換為電能，截止目前我國核電站的建設發(fā)展已經(jīng)有十余年之久，且其年發(fā)電量也在逐漸增長，成為我國電能的主要供應源頭。核電廠的建造發(fā)展極大程度上補充了社會建設中對能源的高需求，并且也大大降低了電廠發(fā)電運行過程中對環(huán)境產(chǎn)生的污染影響，減少了資源的比必要浪費。但與此同時核電站的危險性也不能忽視，因其能量較大，一旦發(fā)生故障引起事故則會產(chǎn)生范圍較廣的危害，如日本之前所發(fā)生的核泄漏事故就為人們的核能應用敲響了警鐘，因此核電廠在運行發(fā)電時就必須做好對故障問題的分析處理，及時且全面的檢查核電廠各個設備的運行情況，防止事故問題的出現(xiàn)，進而也有效保障核電廠的正常運行。給水泵作為核電廠給水系統(tǒng)中的重要設備，更要及時排查所存在的故障，提高給水系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性，與其他設備裝置形成有序協(xié)調(diào)，做好安全發(fā)電、穩(wěn)定發(fā)電。此外，分析給水泵的故障問題是采取修復措施的前提，通過對故障的表現(xiàn)、位置等進行深入分析才能夠確定故障的產(chǎn)生原因，繼而根據(jù)相關標準規(guī)定才可以采取針對性的措施對故障進行修復和解決，更加有效的處理好各種運行故障，以維持其穩(wěn)定安全運轉(zhuǎn)，保證整個機組也穩(wěn)定運行，增強核電廠的可靠性與經(jīng)濟性。

2 電廠給水泵故障及其修復措施

2.1 主給水泵電動機軸向振動故障及修復

在旋轉(zhuǎn)機械運行過程中振動信號是非常關鍵的一組參數(shù)，其不僅可以直接反映機械設備的運行狀態(tài)，更能夠反映出故障的變化情況，電廠主給水泵電動機的運行中振動就是一種較為常見的故障類型。經(jīng)日常機械設備的檢查可知，電動機的振動故障較多，最明顯的就是軸向振動故障，由于技術人員日常對徑向振動的關注較多，而導致軸向振動故障不太容易被及時發(fā)現(xiàn)。圖一所示為主給水泵組的構(gòu)成示意圖，從中可以看到主要構(gòu)成包括前置泵、電動機、液力耦合器以及壓力級泵，在電動機兩側(cè)分別設置有一個球軸承。電動機軸向振動故障主要表現(xiàn)為軸向振動高缺陷，其振動幅度超過了國家相關標準所規(guī)定的4.5mm/s極為異常振動，造成軸向振動產(chǎn)生的原因僅通過檢查是很難確定的，需要在相關計算的幫助下來分析振動趨勢與軸瓦溫度，以獲取更加全面的電動機振動數(shù)據(jù)信息，經(jīng)實踐檢查可以了解到造成主給水泵發(fā)生軸向振動的原因是處于軸瓦和軸承室之間的軟性絕緣襯墊在使用一段時間后會遭受一定的磨損，而其受損后則直接影響到兩側(cè)球軸承的自定位調(diào)節(jié)能力，容易造成電動機球軸承失位現(xiàn)象，以及轉(zhuǎn)子間氣隙混合偏心狀況，引起電動機的軸向振動故障[1]。

對于電動機軸向振動故障的修復，技術人員在明確其具體原因后可根據(jù)所得結(jié)果采取針對性措施處理。對軸瓦軟性絕緣襯墊進行更換，提高軸承結(jié)構(gòu)位置的穩(wěn)定性，減少其運行中對自定位調(diào)節(jié)能力的影響，在日常設備檢查中應做好定期的重點檢查，每當電動機運行一段時間后就更換一次絕緣襯墊。另外，轉(zhuǎn)子間的氣隙偏心情況的控制也可以通過調(diào)整氣隙偏差限制來確定，優(yōu)化其范圍在±3%左右即可，并同時縮短等效偏心距，則能夠更好的控制電動機的振動幅度，避免軸向振動故障對主給水泵的運行造成影響。

圖1 主給水泵組的結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 主給水泵液力耦合器故障及修復

液力耦合器作為主給水泵組的重要組成部分，其主要作用是傳遞能量，并控制泵的轉(zhuǎn)速，讓壓差維持在穩(wěn)定水平以確保給水泵機組的正常運行。因此，當主給水泵中的液力耦合器發(fā)生故障后將會直接威脅到整個機組的安全穩(wěn)定運行，甚至會造成反應堆的停堆，鑒于此則應清楚了解主給水泵液力耦合器的故障及原因，采取合理措施加以修復應對。

液力耦合器的故障之一為運行過程中出現(xiàn)漏油情況。由于潤滑油壓較大，超過標準范圍而導致油泵端面間隙越來越小，進而引起漏油；由于油封使用時間過長失去效果而造成漏油；由于密封膠沒有涂抹均勻以及密封膠失效而致使漏油等。對此，可采取的修復措施包括按照相關標準將油泵端面間隙調(diào)整到合適大小，并在定期檢修過程中對油封以及密封膠進行重新涂刷處理，避免漏油情況出現(xiàn)。

液力耦合器的故障之二為不出油，造成這一問題的原因主要是油泵進油管路中因密封不到位而進入了空氣，產(chǎn)生對壓后油泵難以將油吸上來。另外，當油泵的組件間隙超過限定值時造成其無法順利設置真空，也會造成不出油的情況。對此故障的修復處理，則要求技術人員對油泵進油管路的密封性要認真進行檢查，按要求安裝配置油泵的各個部件，并做好各部件間隙大小的控制[2]。

液力耦合器的故障之三為運行時出現(xiàn)過熱現(xiàn)象，當液力耦合器的冷卻器中水量不充足，或是里面因結(jié)垢等原因產(chǎn)生堵塞時則會導致過熱現(xiàn)象；另外，耦合器內(nèi)的存油量也會引發(fā)過熱，若其中存油量太少會致使其循環(huán)使用頻率增高，無法冷卻下來，若其中存油量過多則會因轉(zhuǎn)動摩擦生熱而提高熱量，造成過熱。修復此情況的主要方式是需實時觀測冷卻器中的水量及時補充，并定期對其進行沖洗，同時在日常運行中也要觀察油量的變化，適當增加或減少維持在要求標準范圍內(nèi)。

2.3 主給水泵潤滑油系統(tǒng)進水故障及修復

主給水泵組在二回路設備中是非常重要的組成部分，主要功能是為蒸汽發(fā)生器提供持續(xù)性供水，其中油系統(tǒng)則有兩個部分構(gòu)成，一個是潤滑油系統(tǒng)，另一個是液力耦合器工作油系統(tǒng)，二者共用油箱，當給水泵正常運行時油系統(tǒng)同時工作，而當處于備用情況時，潤滑油系統(tǒng)保持正常運行，而工作油則暫停運行。在潤滑油系統(tǒng)工作中經(jīng)常出現(xiàn)進水故障，造成水分超標而影響整個機組的運行。

根據(jù)對主給水泵的結(jié)構(gòu)分析，了解潤滑油的所有管線布局以及管路路線分布，從中明確極有可能造成水分進入油系統(tǒng)的位置有以下幾種：一是潤滑油冷油器與工作油冷油器位置發(fā)生進水，因水側(cè)為雙流程，而潤滑油只在殼側(cè)流動，若存在裂縫泄露則會進水；二是泵兩端軸承位置發(fā)生進水，當端面比壓值設定不合理時會致使沖洗介質(zhì)的蒸發(fā)過程產(chǎn)生異常，隨之過多的蒸汽就很有可能進入潤滑油系統(tǒng)中，水分增多形成破壞；三是液力耦合器位置發(fā)生進水，造成這一位置進水的原因主要是耦合器油箱上的呼吸器裝置濾芯被堵塞無法將油箱上層的水分順利排出而增加了油箱內(nèi)的水分[3]。

對于潤滑油系統(tǒng)進水故障的修復，應從客觀角度考慮到在密封的泵機械中因高溫作用而一定會產(chǎn)生一些水汽，若想防止水汽對潤滑油系統(tǒng)的運行造成不良影響，則對其所采取的修復措施應側(cè)重在排放水汽方面。鑒于此，在日常檢修中需加強對各個可能發(fā)生進水情況位置的觀察與測定，及時發(fā)現(xiàn)進水情況并采取規(guī)避措施。此外，最有效的方式則是對泵殼的構(gòu)造進行改進，于其上層位置對應機械密封引漏孔處新設置呼吸孔，其孔徑大小根據(jù)機械實際情況計算選擇，通過這樣的設計改造可以有效幫助密封機械將上層高溫水汽順利排放而出，同時也可以從上部觀察到密封機械的內(nèi)部情況[4]。

2.4 汽動給水泵卡死故障及修復

汽動給水泵是核電廠中廣泛應用的輔助給水泵，作用是當主給水泵無法正常運行時代替其做好蒸汽發(fā)生器的正常持續(xù)給水，在整個電廠中也屬于安全性保障設備。汽動給水泵的運行中最常見的故障是卡死故障，不僅會造成泵腔部件的嚴重受損，也會影響電廠運行。造成卡死故障的因素較多，如平衡盤磨損過于嚴重時發(fā)生斷裂，所產(chǎn)生的磨損物受軸承潤滑水的作用而進入到平衡回水管內(nèi)，繼而被吸入泵腔而造成卡死；當平衡盤和平衡環(huán)因軸向力發(fā)生變化而產(chǎn)生多次碰撞時，會導致堆焊層出現(xiàn)脫落，而所脫落的物體沿著平衡管線會卡到泵轉(zhuǎn)子造成機械卡死故障等。對此，采取的修復措施是當發(fā)現(xiàn)給水泵卡死后應快速對管線、輔助給水箱等進行檢查，確定其中是否存在脫落異物并進行清除。另外，對于平衡盤和平衡環(huán)的材料選擇應充分考慮到其使用頻率，保證其設備質(zhì)量，并根據(jù)超速試驗來優(yōu)化其可靠性，減少卡死故障的發(fā)生[5]。

2.5 主給水泵電機絕緣擊穿故障及修復

高壓電機是核電站運行中的必需設備，由于其既是高壓設備，又隨著核電站的運行而持續(xù)性的長期運行，因此要求各部件都應具有較強的絕緣性，只有這樣才可以確保電機運行正常，維持核電站運行穩(wěn)定。然而，核電站高壓電機中各部件在經(jīng)過長期運行后其絕緣性必然會降低，且一旦某一部件的絕緣性低于規(guī)定要求，則會引起絕緣擊穿故障，造成電機的損毀，威脅機組設備的運行穩(wěn)定性。造成部件絕緣性減弱的因素除了運行時間過長之外，相因異常因素發(fā)生匝間短路而引起相間短路后也會影響絕緣穩(wěn)定性，繼而致使電機的損毀。對于主給水泵電機絕緣擊穿故障的修復處理，技術人員需分別加強對高壓電機的日常維護以及解體維護，仔細判斷電機絕緣情況，發(fā)現(xiàn)絕緣缺陷對相關部件進行及時替換。同時，要定期對電機進行試驗，包括局放試驗、紫外線放電、介損試驗以及沖擊耐壓試驗等內(nèi)容。

3 結(jié)語

綜上所述，核電廠是電力能源供給的主要場所，其中各組件的穩(wěn)定運行對于電能有序穩(wěn)定供應而言是非常重要的，然而在電廠給水泵組中不可忽視的存在許多故障問題，如主給水泵電動機軸向振動故障、液力耦合器故障、潤滑油系統(tǒng)進水故障、卡死故障、電機絕緣擊穿故障等，均對給水泵的正常工作產(chǎn)生著威脅。為確保電廠的穩(wěn)定安全供電，相關管理人員與技術人員要充分把握不同故障的產(chǎn)生原因，并從專業(yè)角度加強檢修工作，采取有效措施進行修復，防止造成更加嚴重的后果。