大功率核電循環(huán)泵用齒輪箱研究現(xiàn)狀

摘要：【目的】核電能源已成為我國(guó)乃至全球未來(lái)能源發(fā)展的主要趨勢(shì)，核電裝備作為高精密型制造領(lǐng)域的代表之一，其設(shè)計(jì)與制造具有極高的技術(shù)含量和要求。在核電循環(huán)泵用齒輪箱方面，其設(shè)計(jì)要求傳遞功率大、使用壽命長(zhǎng)；相對(duì)于傳統(tǒng)齒輪箱，其設(shè)計(jì)難度更大。針對(duì)上述問(wèn)題，許多相關(guān)學(xué)者從動(dòng)力學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)、大數(shù)據(jù)、優(yōu)化算法等方面進(jìn)行了大功率核電循環(huán)泵齒輪箱的深入研究。綜述了近十年來(lái)大功率核電齒輪箱傳動(dòng)系統(tǒng)在動(dòng)力學(xué)分析領(lǐng)域的研究進(jìn)展。重點(diǎn)探討了集中參數(shù)法、有限元法以及剛-柔耦合法等主要分析方法的應(yīng)用與發(fā)展?！菊雇繉?duì)大功率核電齒輪的三維建模技術(shù)和力學(xué)耦合模型模擬計(jì)算的進(jìn)步進(jìn)行了全面概述，并指出了該領(lǐng)域未來(lái)的研究趨勢(shì)與核心關(guān)注點(diǎn)。此外，針對(duì)核電循環(huán)泵在實(shí)際應(yīng)用中面臨的裝配工藝、潤(rùn)滑、故障診斷、后期維修以及安全監(jiān)測(cè)等問(wèn)題，提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施與潛在的研究方向，以期為該領(lǐng)域的持續(xù)發(fā)展提供有益參考。

關(guān)鍵詞：齒輪系統(tǒng)；動(dòng)力學(xué)模型；有限元分析；故障診斷

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

0 引言

隨著全球能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型和清潔能源需求的日益增長(zhǎng)，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(jù)了重要地位。在核電站中，大功率核電循環(huán)泵是確保核反應(yīng)堆冷卻系統(tǒng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵設(shè)備之一，其性能的穩(wěn)定性和可靠性對(duì)于核電站的安全運(yùn)行至關(guān)重要。齒輪箱作為大功率核電循環(huán)泵的核心部件，其設(shè)計(jì)、制造和性能直接影響到循環(huán)泵的整體表現(xiàn)。因此，對(duì)大功率核電循環(huán)泵用齒輪箱的研究不僅關(guān)乎核電技術(shù)的進(jìn)步，更是對(duì)核能的安全高效利用的重要支撐。

在大功率核電循環(huán)泵用齒輪箱的研究方面，國(guó)內(nèi)外學(xué)者和研究機(jī)構(gòu)已取得了一系列成果。歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家在核電領(lǐng)域的研究起步較早，技術(shù)相對(duì)成熟[1-3]。他們?cè)邶X輪箱的材料選擇、潤(rùn)滑技術(shù)、熱管理等方面進(jìn)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(shí)，隨著國(guó)際在核電領(lǐng)域的合作與交流日益加強(qiáng)[7-9]，這些先進(jìn)技術(shù)和管理經(jīng)驗(yàn)也為我國(guó)核電事業(yè)的發(fā)展提供了有益的借鑒。近年來(lái)，我國(guó)核電行業(yè)在齒輪箱設(shè)計(jì)、材料選擇、制造工藝等方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)[10-13]，逐漸形成了一套完整的技術(shù)體系。隨著“華龍一號(hào)”等自主核電技術(shù)的推出，國(guó)內(nèi)在齒輪箱的研究和應(yīng)用上也取得了新的突破。

盡管國(guó)內(nèi)外在大功率核電循環(huán)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(zhàn)。如何進(jìn)一步提高齒輪箱的傳動(dòng)效率、降低噪聲和振動(dòng)、增強(qiáng)耐磨性和壽命等問(wèn)題仍是研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。本文綜合分析了國(guó)內(nèi)外在大功率核電循環(huán)泵用齒輪箱研究方面的現(xiàn)狀，以期為未來(lái)的研究和應(yīng)用提供有益的參考和啟示。

1 核電發(fā)展現(xiàn)狀

目前，國(guó)際上采用核電裝置的主要有中、美、法、英、俄、日、韓等少數(shù)國(guó)家。根據(jù)國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)最新發(fā)表的數(shù)據(jù)，截至2022年底，全球在33個(gè)國(guó)家和地區(qū)共運(yùn)行411臺(tái)核電機(jī)組，總裝機(jī)容量378 314 MW。

經(jīng)過(guò)對(duì)全球在運(yùn)營(yíng)核電站的詳細(xì)分析可知，壓水堆核電站數(shù)量為301 臺(tái)， 總裝機(jī)容量達(dá)到289 100 MW，占據(jù)全球核電站裝機(jī)容量的77. 92%；重水堆核電站數(shù)量為46臺(tái)，裝機(jī)容量為24 100 MW，占比為11. 19%；沸水堆核電站數(shù)量為42臺(tái)，裝機(jī)容量為44 100 MW，占比為11. 89%；輕水冷卻石墨慢化堆核電站數(shù)量為11臺(tái)，裝機(jī)容量為7 400 MW，占比為1. 99%；快堆核電站數(shù)量為2臺(tái)，裝機(jī)容量為1 400 MW，占比為0. 38%；氣冷堆核電站數(shù)量為8臺(tái)，裝機(jī)容量為4 700 MW，占比為1. 27%；高溫氣冷堆核電站數(shù)量為1臺(tái)，裝機(jī)容量為200 MW，占比為0. 24%。世界核電裝機(jī)容量如表1所示。

根據(jù)我國(guó)國(guó)家能源局發(fā)布的數(shù)據(jù)，截至2022年底， 我國(guó)在運(yùn)核電機(jī)組51 臺(tái)， 總裝機(jī)容量56 820 MW，位居全球第三；我國(guó)在建核電站15臺(tái)，總裝機(jī)容量26 810 MW，全球第一。核能發(fā)電量超過(guò)法國(guó)，全球第二。根據(jù)國(guó)家能源局發(fā)布的數(shù)據(jù)，截至2022 年底， 全國(guó)累計(jì)發(fā)電裝機(jī)容量約25 600 MW，其中，核電裝機(jī)容量約為7 800 MW。核電在我國(guó)裝機(jī)容量當(dāng)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(yīng)用于核電站循環(huán)水泵驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的核心裝備。2009年8月，鄭州機(jī)械研究所研制開(kāi)發(fā)的“混凝土蝸殼核電循環(huán)水泵行星齒輪箱”攻關(guān)項(xiàng)目取得了多項(xiàng)技術(shù)突破，從而使我國(guó)的核電齒輪箱機(jī)組關(guān)鍵技術(shù)沖破歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的束縛，實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化。目前運(yùn)營(yíng)中的華龍一號(hào)CP-1000 機(jī)組技術(shù)成熟，擁有自主產(chǎn)權(quán)，國(guó)產(chǎn)化程度達(dá)到99%，其核電循環(huán)泵用齒輪箱功率有8 400 kW和7 900 kW兩種常規(guī)規(guī)格。

2 核電循環(huán)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(lǐng)域，其設(shè)計(jì)制造技術(shù)是一項(xiàng)復(fù)雜的綜合技術(shù)。目前，對(duì)于大型核電機(jī)組的成套技術(shù)，國(guó)內(nèi)還不夠成熟，特別是作為機(jī)組重要裝備的齒輪傳動(dòng)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(jí)核電站用齒輪箱的傳遞功率為4 500 kW～10 000 kW。②設(shè)計(jì)壽命長(zhǎng)。核電用齒輪箱的設(shè)計(jì)壽命為40年。③技術(shù)要求高。循環(huán)水泵齒輪箱系統(tǒng)要求可靠性高，屬于質(zhì)量保證Ⅰ級(jí)、核安全Ⅲ級(jí)，要求具有一定的抗震性能和抗輻射性能；同時(shí)，還必須具有熱穩(wěn)定性、防腐性、化學(xué)穩(wěn)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(duì)齒輪箱零部件的加工、密封、潤(rùn)滑、冷卻、裝配等，都提出了很高的加工精度要求，這對(duì)加工企業(yè)來(lái)說(shuō)具有極大的挑戰(zhàn)。因此，對(duì)核電齒輪箱展開(kāi)可靠性設(shè)計(jì)方法研究有著重要意義。

核電齒輪箱的功能及結(jié)構(gòu)特征的復(fù)雜性和特殊性，其方案設(shè)計(jì)過(guò)程中涉及大量的計(jì)算、校核等問(wèn)題，有時(shí)需要反復(fù)計(jì)算和重復(fù)校核多次才能夠滿足齒輪箱的設(shè)計(jì)要求。同時(shí)，核電齒輪箱的設(shè)計(jì)過(guò)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(shè)計(jì)下來(lái)，大大小小的工程圖紙將超過(guò)100張。這就決定了核電齒輪箱的方案設(shè)計(jì)和相關(guān)工程圖紙的繪制過(guò)程將是一個(gè)費(fèi)時(shí)費(fèi)力、復(fù)雜而煩瑣的工程。

核電齒輪箱多采用行星齒輪系統(tǒng)，其組成部件包括太陽(yáng)輪、行星輪、行星架、齒圈和軸承等。它整體結(jié)構(gòu)緊湊、體積較小，能夠以較大傳動(dòng)比傳輸力與載荷，可以承載的載荷形式多樣，傳動(dòng)效率高。但核電齒輪箱的工作環(huán)境通常較為惡劣復(fù)雜，其長(zhǎng)時(shí)間承受復(fù)雜交變負(fù)荷，運(yùn)行工況變化頻繁，加之溫度、潤(rùn)滑、物理化學(xué)作用等方面的多種不利因素影響，容易導(dǎo)致齒輪箱齒輪（如太陽(yáng)輪、行星輪、齒圈）形成點(diǎn)蝕、剝落與裂紋等故障，此外，也容易造成軸承等產(chǎn)生磨損、腐蝕、壓痕等故障。若不能及時(shí)檢測(cè)到異常或故障的發(fā)生，零部件損傷將不斷積累并最終導(dǎo)致核電齒輪箱無(wú)法正常工作，造成嚴(yán)重?fù)p失。因而，為降低核電齒輪箱的故障發(fā)生概率，及時(shí)對(duì)齒輪箱進(jìn)行維修維護(hù)，有必要對(duì)核電齒輪箱的可靠性進(jìn)行深入研究。目前，國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃《高可靠核電循環(huán)泵用齒輪箱關(guān)鍵技術(shù)研究與示范應(yīng)用》項(xiàng)目順利結(jié)項(xiàng)，該項(xiàng)目的研發(fā)成功解決了我國(guó)核電裝備制約發(fā)展“卡脖子”問(wèn)題，具有顯著的標(biāo)志性和帶動(dòng)性，必將引領(lǐng)國(guó)家核電裝備實(shí)現(xiàn)重大突破。

大功率核電齒輪箱的高可靠設(shè)計(jì)是核電機(jī)組高效、安全、穩(wěn)定運(yùn)行的保證，而當(dāng)前核電齒輪箱在設(shè)計(jì)乃至優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)忽略了核電裝備傳動(dòng)的特殊性，很難達(dá)到高可靠的設(shè)計(jì)要求。以核電在運(yùn)國(guó)產(chǎn)（CL-100）行星齒輪箱（HDBT450）為例，該立式行星齒輪箱采用內(nèi)外嚙合結(jié)構(gòu)，功率4分流人字齒行星一級(jí)傳動(dòng)，如圖1所示。動(dòng)力由立式電動(dòng)機(jī)通過(guò)輸入齒式聯(lián)軸器傳給太陽(yáng)輪，經(jīng)過(guò)行星級(jí)減速后將動(dòng)力通過(guò)行星架傳到輸出軸上，再由輸出軸通過(guò)與之連接的聯(lián)軸器啟動(dòng)泵葉輪旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)其抽水功能。齒輪箱采用強(qiáng)制潤(rùn)滑，由單獨(dú)的油站供油。某核電立式行星齒輪箱的主要設(shè)計(jì)參數(shù)如表2所示。

3 循環(huán)泵齒輪箱研究現(xiàn)狀

循環(huán)泵在構(gòu)造上歸類于離心式水泵，進(jìn)一步細(xì)分則屬于水環(huán)式真空泵類別，是一種正排量真空水泵。其運(yùn)作機(jī)制依賴于葉輪的旋轉(zhuǎn)，循環(huán)泵驅(qū)動(dòng)葉輪及其上的曲面葉片旋轉(zhuǎn)，從而對(duì)液體施加離心力，模擬活塞的功能，實(shí)現(xiàn)冷卻液的輸送。在其工作過(guò)程中，不僅涉及離心力的作用，還體現(xiàn)了容積式泵的特點(diǎn)，即通過(guò)改變?nèi)莘e來(lái)實(shí)現(xiàn)泵的功能。對(duì)于發(fā)電廠而言，確保水泵的正常運(yùn)行至關(guān)重要，這既涉及經(jīng)濟(jì)考量，也關(guān)乎安全要求。水泵對(duì)于電廠履行供電職責(zé)起著不可或缺的作用。目前，循環(huán)泵的系列化、標(biāo)準(zhǔn)化及機(jī)電一體化已成為研究的熱點(diǎn)[14]26-27。

循環(huán)水泵的功能是向汽輪機(jī)凝汽器、冷油器和發(fā)電機(jī)等發(fā)熱功率大的設(shè)施供給冷卻水，保障水的循環(huán)再利用。其中，汽輪機(jī)排氣冷凝水是其重要的循環(huán)水來(lái)源，并可保持凝汽器的高度真空。如果冷卻水量不足，將導(dǎo)致汽輪機(jī)減負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)；如果冷卻水停止供應(yīng)，將導(dǎo)致汽輪機(jī)減負(fù)荷停機(jī)。

齒輪箱系統(tǒng)的研究主要聚焦于齒輪－轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析以及齒輪箱體的輕量化研究。楊成云等[14]26-27運(yùn)用有限元分析法，依托I-DEAS軟件構(gòu)建中心傳動(dòng)齒輪箱的有限元?jiǎng)恿W(xué)模型，深入剖析了齒輪箱的結(jié)構(gòu)特性，并計(jì)算了其固有特性。通過(guò)對(duì)比有限元分析結(jié)果與實(shí)際結(jié)果，發(fā)現(xiàn)兩者結(jié)果高度一致。齒輪箱體的固有頻率與固有振型對(duì)其固有特性有顯著影響，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的振動(dòng)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(duì)于提升整個(gè)齒輪箱系統(tǒng)的性能具有重要意義。

朱才朝等[15]在深入研究大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪箱傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，以齒輪嚙合原理、非線性動(dòng)力學(xué)理論和齒輪系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)原理為基礎(chǔ)，充分考量齒輪系統(tǒng)時(shí)變剛度、齒側(cè)間隙及制造誤差對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)性能的影響，構(gòu)建了大型風(fēng)電齒輪箱的耦合非線性動(dòng)力學(xué)模型；進(jìn)而，結(jié)合傳動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)部激勵(lì)的實(shí)際情況，對(duì)耦合系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了詳細(xì)分析。這些研究不僅為后續(xù)齒輪箱動(dòng)態(tài)性能的優(yōu)化提供了新的思路，也為相關(guān)領(lǐng)域的理論研究和實(shí)踐應(yīng)用提供了有力的理論支撐。

王基等[16]以齒輪箱的試驗(yàn)?zāi)Ｐ蜑檠芯繉?duì)象，通過(guò)采集各點(diǎn)的沖擊數(shù)據(jù)和響應(yīng)數(shù)據(jù)，利用固定錘擊點(diǎn)改變測(cè)量點(diǎn)法對(duì)齒輪箱的模態(tài)進(jìn)行試驗(yàn)及詳細(xì)分析，探討了齒輪箱振動(dòng)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(shí)踐參考。

朱才朝等[17]還針對(duì)大型船用齒輪箱的固有特性進(jìn)行了深入研究?；邶X輪箱軸承支撐，將傳動(dòng)子系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)子系統(tǒng)進(jìn)行性能耦合，構(gòu)建了大型船用齒輪箱的耦合系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型。該模型主要由齒輪、轉(zhuǎn)子、軸承和箱體等關(guān)鍵部件構(gòu)成。為了深入探究該齒輪箱系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，采用LANCZOS方法進(jìn)行了有限元計(jì)算和數(shù)值分析。經(jīng)過(guò)一系列計(jì)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(zhǎng)輝等[18]對(duì)核電循環(huán)泵齒輪箱傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了深入研究。采用三維建模和有限元分析方法，對(duì)圖2所示的行星傳動(dòng)裝置進(jìn)行了全面探討。在研究中，運(yùn)用LANSZOS方法對(duì)齒輪箱系統(tǒng)進(jìn)行了模態(tài)分析，并通過(guò)箱體系統(tǒng)的靜力分析，獲取了齒輪箱的安全系數(shù)、固有頻率和振型等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。為確保齒輪箱關(guān)鍵部件的強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行了強(qiáng)度驗(yàn)算。結(jié)果表明，傳動(dòng)級(jí)齒輪在運(yùn)行過(guò)程中雖然存在較大的振動(dòng)，但不會(huì)引發(fā)共振現(xiàn)象。

大功率核電循環(huán)泵用齒輪箱的相關(guān)研究，涵蓋了動(dòng)力學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)、大數(shù)據(jù)、優(yōu)化算法、拓?fù)?、有限元分析、材料科學(xué)、潤(rùn)滑技術(shù)以及制造工藝等多個(gè)領(lǐng)域。動(dòng)力學(xué)分析作為一種研究齒輪傳動(dòng)過(guò)程中振動(dòng)和載荷特性的重要手段，對(duì)于齒輪系統(tǒng)的參數(shù)優(yōu)化、故障振動(dòng)信號(hào)的監(jiān)測(cè)以及預(yù)防性維護(hù)策略的制定具有指導(dǎo)性作用。針對(duì)不同復(fù)雜程度和精度要求的系統(tǒng)，動(dòng)力學(xué)分析方法的選取會(huì)有所不同。目前常見(jiàn)的齒輪動(dòng)力學(xué)分析方法主要包括集中參數(shù)法、有限元法以及剛-柔耦合法等[19]。這些方法的運(yùn)用，有助于提升齒輪箱設(shè)計(jì)的精準(zhǔn)性，保障核電循環(huán)泵的高效穩(wěn)定運(yùn)行。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)風(fēng)電齒輪箱中普遍應(yīng)用的平行軸圓柱直、斜齒輪及行星級(jí)齒輪進(jìn)行了深入研究。圓柱直齒輪加工便捷，生產(chǎn)成本低，主要應(yīng)用于無(wú)軸向承載要求且對(duì)傳輸平穩(wěn)性要求相對(duì)較低的齒輪箱結(jié)構(gòu)，如某些兩點(diǎn)支撐式風(fēng)電機(jī)的高速平行級(jí)。WU等[20]將齒輪視為懸臂梁，建立了考慮接觸應(yīng)變、彎曲應(yīng)變和徑向壓縮應(yīng)變的齒輪嚙合剛度計(jì)算模型，但忽略了圓角基礎(chǔ)應(yīng)變和剪切應(yīng)變；在此基礎(chǔ)上，馮松等[21]引入變截面Timoshenko梁理論，考慮了齒輪的基礎(chǔ)圓角變形，兩者所得結(jié)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(tài)下的時(shí)變嚙合剛度計(jì)算方法，將摩擦因數(shù)及磨損各自獨(dú)立建模，忽略了兩者之間的潛在耦合關(guān)系；同時(shí)也研究了不同齒頂修形狀態(tài)下的齒輪驅(qū)動(dòng)側(cè)及背側(cè)嚙合剛度間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)其主要受節(jié)圓處齒厚影響。

張?jiān)魄萚23]以核電海水循環(huán)泵為研究對(duì)象，對(duì)核電站海水循環(huán)泵部件腐蝕原因進(jìn)行調(diào)查分析，并針對(duì)性地采取防腐處理和改造；對(duì)效果進(jìn)行驗(yàn)證，相同的腐蝕問(wèn)題未再發(fā)生，證明防腐措施是有效的。

韓寧等[24]以核電廠CRF 循環(huán)泵推力軸承為例，對(duì)損傷的推力軸承開(kāi)展化學(xué)成分、材料硬度、剝落微觀形貌、顯微組織、應(yīng)力分布等分析，分析結(jié)果為核電廠CRF循環(huán)水泵的推力軸承選型和維修優(yōu)化提供了理論支撐。

丁軍等[25]針對(duì)大功率海水循環(huán)水泵立式齒輪箱裝配的高難度問(wèn)題，對(duì)核電齒輪箱的裝配工藝進(jìn)行了深入研究。該研究全面介紹了核電齒輪箱的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和運(yùn)行原理，并對(duì)其裝配過(guò)程進(jìn)行了深入剖析。此外，還詳細(xì)描述了樣機(jī)的運(yùn)行調(diào)試流程及結(jié)果，驗(yàn)證了所提出裝配工藝的有效性和可靠性。此項(xiàng)研究為核電齒輪箱的精確裝配提供了有力的技術(shù)支撐。

焦玉龍等[26]針對(duì)核電站循環(huán)泵展開(kāi)研究，運(yùn)用FlowMaster軟件構(gòu)建了專門的水力仿真模型，深入探討了循環(huán)水泵在變頻和閥門調(diào)節(jié)下的功率變化情況；同時(shí)，結(jié)合虹吸效應(yīng)和循環(huán)水管道管材更換，進(jìn)一步減小了循環(huán)水泵的揚(yáng)程。該研究為核電站循環(huán)泵的運(yùn)行節(jié)能提供了新思路，詳細(xì)分析了工況轉(zhuǎn)換、虹吸利用和管材更換等因素對(duì)節(jié)能效果的影響，為核電站的節(jié)能運(yùn)行提供了寶貴的參考。

廖雪波等[27]針對(duì)核電廠海水循環(huán)泵齒輪箱螺栓斷裂的現(xiàn)象，運(yùn)用掃描電鏡、宏觀觀察以及化學(xué)成分分析等手段進(jìn)行了全面而深入的研究。結(jié)果表明，核電站循環(huán)泵齒輪箱螺栓發(fā)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(dǎo)致了螺栓表面硬度和耐磨性能的顯著降低。此外，研究還進(jìn)一步揭示了齒輪箱疲勞源的起因與螺栓孔邊緣摩擦引發(fā)的折疊或微裂縫有密切關(guān)系。為了確保核電廠的安全穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)齒輪箱螺栓的拆裝過(guò)程實(shí)施嚴(yán)格的質(zhì)量控制措施顯得尤為重要。

李宏天等[28]運(yùn)用運(yùn)動(dòng)粒子半隱式方法，成功地構(gòu)建了一個(gè)簡(jiǎn)化的三維數(shù)值模型，用以模擬在強(qiáng)制噴油潤(rùn)滑條件下核電循環(huán)泵齒輪箱內(nèi)的流場(chǎng)狀況。利用這一模型深入分析了齒輪箱內(nèi)部復(fù)雜的流場(chǎng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)以及油液流動(dòng)的噴射參數(shù)，特別是噴油角度和供油壓力對(duì)多齒輪箱的影響。

韓寧等[29]基于循環(huán)泵故障軸封的檢測(cè)分析數(shù)據(jù)和累積的運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)循環(huán)泵IHC軸封服役可靠性的影響因素進(jìn)行了深入的分析和研究。針對(duì)IHC軸封的固有缺陷，結(jié)合工程實(shí)踐，提出了針對(duì)循環(huán)泵沖洗水運(yùn)行參數(shù)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面的優(yōu)化措施，確保了循環(huán)水泵在全檢周期內(nèi)能夠安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。

鄭海霞等[30]為了模擬循環(huán)泵的實(shí)際運(yùn)行工況，進(jìn)行了一系列試驗(yàn)，包括正常運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)、斷水試驗(yàn)、氣囊密封試驗(yàn)及壓力變化試驗(yàn)。這些旨在驗(yàn)證填料密封和氣囊組件在保障循環(huán)泵換料周期內(nèi)安全、可靠運(yùn)行方面的作用。此外，還進(jìn)行了主軸密封試驗(yàn)，為混凝土蝸殼海水循環(huán)泵的安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行提供了依據(jù)。

黃倩等[31]以核電站循環(huán)泵為研究對(duì)象，對(duì)核電站三大主泵的常見(jiàn)故障進(jìn)行了系統(tǒng)的總結(jié)與分析，并深入分析了開(kāi)發(fā)循環(huán)水泵應(yīng)用故障診斷技術(shù)的重要性。研究結(jié)果說(shuō)明，故障診斷技術(shù)能夠有效應(yīng)用于循環(huán)泵，顯著提升核電站循環(huán)泵的運(yùn)行效率；智能診斷技術(shù)將是未來(lái)核電站循環(huán)泵應(yīng)用的重要發(fā)展方向。

李凱[32]以核電循環(huán)水泵為案例，深入剖析了核電站循環(huán)水泵振動(dòng)異常的原因，并提出了相應(yīng)的整改措施。這些措施包括加強(qiáng)循環(huán)水泵零件安裝的規(guī)范性、優(yōu)化水流狀態(tài)的檢測(cè)、規(guī)范運(yùn)行狀態(tài)調(diào)試以及加強(qiáng)監(jiān)管力度等。這些措施的實(shí)施，有助于進(jìn)一步提高核電站循環(huán)水泵的運(yùn)行穩(wěn)定性，降低振動(dòng)異常問(wèn)題的發(fā)生概率。

劉肖等[33]重點(diǎn)研究了循環(huán)泵齒輪箱用油的相關(guān)影響因素，包括黏度、黏度指數(shù)、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(zhì)磨粒及鋼質(zhì)氧化顆粒是導(dǎo)致齒輪箱出現(xiàn)異物的關(guān)鍵。通過(guò)對(duì)齒輪箱等設(shè)備的排查，發(fā)現(xiàn)電加熱器的局部過(guò)熱是循環(huán)泵齒輪箱異物的直接原因，而溫度探頭輸入信號(hào)錯(cuò)誤則是導(dǎo)致循環(huán)泵齒輪箱異物的根本原因。

陳庭記等[34]結(jié)合威布爾故障分布模型中的浴盆曲線，構(gòu)建了同時(shí)考慮時(shí)間（t）和運(yùn)行狀態(tài)（s）的齒輪箱故障率模型；計(jì)算了模型在4種不同運(yùn)行狀況下的可靠性函數(shù)、故障累計(jì)分布函數(shù)、故障概率密度函數(shù)以及特定時(shí)間下特定數(shù)量設(shè)備發(fā)生故障的概率。

許同樂(lè)等[35]針對(duì)行星齒輪箱故障診斷準(zhǔn)確率低的問(wèn)題，提出了一種結(jié)合邏輯回歸與遺傳算法優(yōu)化生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)（Generating Antagonistic Network， GAN）的齒輪箱故障診斷方法。該方法首先通過(guò)邏輯回歸與遺傳算法優(yōu)化GAN模型，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)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(gòu)表征向量，并輸入卷積網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行二次迭代；最后，構(gòu)建邏輯回歸輔助分類器以明確決策邊界，依據(jù)回歸曲線實(shí)現(xiàn)判別器的分類與診斷。結(jié)果顯示，該方法的故障診斷準(zhǔn)確率達(dá)到99. 72%，有效提升了樣本數(shù)據(jù)的增強(qiáng)水平和診斷準(zhǔn)確率。

劉杰等[36]以行星齒輪箱為研究對(duì)象，為研究齒輪箱的相關(guān)性能、運(yùn)行狀態(tài)及預(yù)警裝置，獲取齒輪箱的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，提出了一種基于深度置信網(wǎng)絡(luò)的風(fēng)電機(jī)組齒輪箱運(yùn)行狀態(tài)識(shí)別方法。該方法在原有網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，可成功監(jiān)測(cè)風(fēng)電機(jī)組齒輪箱的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)齒輪箱運(yùn)行故障的早期預(yù)警，為后期風(fēng)電機(jī)組齒輪箱的應(yīng)用提供了參考。

蒙康等[37]從行星齒輪箱的結(jié)構(gòu)和實(shí)際運(yùn)行控制方式出發(fā)，分析了運(yùn)行機(jī)理與對(duì)應(yīng)SCADA數(shù)據(jù)的關(guān)系，定性描述了齒輪箱典型故障發(fā)生時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)；并根據(jù)數(shù)據(jù)分布變化規(guī)律選擇參數(shù)和模型，建立了一系列基于單分類支持向量機(jī)的風(fēng)電齒輪箱系統(tǒng)故障預(yù)警模型。這些模型能夠準(zhǔn)確定位風(fēng)電齒輪箱系統(tǒng)故障，具有明確的物理意義。所提出的方法在實(shí)際風(fēng)電齒輪箱故障案例中得到了驗(yàn)證。

何坤敏等[38]針對(duì)行星齒輪箱故障特征提取不足、故障診斷率低的問(wèn)題，提出了一種基于隨機(jī)森林（Random Forest， RF）特征優(yōu)選和WOA-ELM特征識(shí)別的風(fēng)電齒輪箱故障診斷方法。該方法首先提取風(fēng)電齒輪箱的時(shí)域、頻域、時(shí)頻域特征，構(gòu)建多域高維特征集；然后，利用RF進(jìn)行特征重要度排序并提取優(yōu)選特征；最后，利用鯨魚優(yōu)化算法（Whale Optimi?zation Algorithm， WOA）優(yōu)化調(diào)整ELM 模型的輸入權(quán)值和隱含層閾值，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電齒輪箱故障分類識(shí)別。結(jié)果表明，該方法平均診斷率達(dá)到99. 81%，診斷準(zhǔn)確率均高于對(duì)比方法且診斷用時(shí)最少，能夠有效地進(jìn)行風(fēng)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(xué)成分分析、硬度測(cè)試、顯微組織測(cè)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(jié)果表明，氯離子引起的應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂是循環(huán)泵螺栓斷裂的根本原因。其中，循環(huán)泵螺栓的裂紋擴(kuò)展是由于腐蝕過(guò)程中的析氫反應(yīng)作用引起的。因此，后期需加強(qiáng)對(duì)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(duì)傳統(tǒng)機(jī)器學(xué)習(xí)方法在故障診斷中存在的流程繁雜、易遺漏故障信息的問(wèn)題，采用基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的深度學(xué)習(xí)方法，對(duì)海上風(fēng)電機(jī)組齒輪箱故障診斷技術(shù)進(jìn)行研究。直接將經(jīng)過(guò)連續(xù)小波變換得到的振動(dòng)信號(hào)時(shí)頻圖作為輸入，通過(guò)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)提取特征并進(jìn)行故障診斷。仿真驗(yàn)證結(jié)果表明，該方法能夠準(zhǔn)確診斷出齒輪故障，在有限數(shù)據(jù)下的診斷結(jié)果準(zhǔn)確率為100%。與傳統(tǒng)機(jī)器學(xué)習(xí)方法相比，該方法簡(jiǎn)化了故障特征提取流程，提高了故障診斷準(zhǔn)確率。

趙旭光等[41]以國(guó)內(nèi)某核電站循環(huán)水泵齒輪箱為研究對(duì)象，重點(diǎn)分析了循環(huán)泵齒輪箱的輸入軸軸承故障問(wèn)題。通過(guò)分析滾動(dòng)軸承的故障信號(hào)特征包絡(luò)譜發(fā)現(xiàn)軸承故障，并提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施。同時(shí)，針對(duì)靜力學(xué)分析和建模動(dòng)力學(xué)分析，設(shè)計(jì)了循環(huán)水泵齒輪箱輸入軸滑動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)方案。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際驗(yàn)證，新軸承運(yùn)行良好，徹底解決了軸承故障及振動(dòng)問(wèn)題，滿足了核電站循環(huán)泵齒輪箱的相關(guān)要求，為同類設(shè)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(huán)泵齒輪箱系統(tǒng)的油液在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。針對(duì)不同工況，選擇了監(jiān)測(cè)指標(biāo)并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)部署。該系統(tǒng)監(jiān)測(cè)了水分、黏度、溫度、污染度等指標(biāo)，并與離線數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果表明，在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能真實(shí)反映油液狀態(tài)且與離線數(shù)據(jù)偏差在正常范圍內(nèi)。該系統(tǒng)的可靠性高，可用于故障預(yù)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(shù)。許同樂(lè)等提出的邏輯回歸與遺傳算法優(yōu)化生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)的方法，通過(guò)優(yōu)化GAN模型，實(shí)現(xiàn)了齒輪箱故障診斷準(zhǔn)確率的顯著提高， 達(dá)到了99. 72%。劉杰等利用深度置信網(wǎng)絡(luò)對(duì)風(fēng)電機(jī)組齒輪箱的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行識(shí)別，成功實(shí)現(xiàn)了齒輪箱運(yùn)行故障的早期預(yù)警。蒙康等基于單分類支持向量機(jī)建立了風(fēng)電齒輪箱系統(tǒng)故障預(yù)警模型，能夠準(zhǔn)確定位齒輪箱系統(tǒng)故障。何坤敏等提出了一種基于RF特征優(yōu)選和WOAELM特征識(shí)別的風(fēng)電齒輪箱故障診斷方法，平均診斷率達(dá)到99. 81%。這些研究不僅提高了故障診斷的準(zhǔn)確率，也為風(fēng)電齒輪箱的維護(hù)和管理提供了有力支持。

在性能優(yōu)化方面，研究者們針對(duì)齒輪箱的支撐剛度、振動(dòng)特性等進(jìn)行了深入研究。通過(guò)正交試驗(yàn)法得到支撐剛度對(duì)傳動(dòng)軸振動(dòng)的影響規(guī)律，并對(duì)齒輪箱進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。丁軍等針對(duì)大功率海水循環(huán)水泵立式齒輪箱裝配難度大的問(wèn)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(shù)支撐。趙旭光等以國(guó)內(nèi)某核電站循環(huán)水泵齒輪箱為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)其輸入軸軸承故障問(wèn)題的分析，提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施，并設(shè)計(jì)了循環(huán)水泵齒輪箱輸入軸滑動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)方案，成功解決了軸承故障及振動(dòng)問(wèn)題。

此外，還有研究者將深度學(xué)習(xí)技術(shù)應(yīng)用于海上風(fēng)電機(jī)組齒輪箱故障診斷技術(shù)。陳文華等采用基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的深度學(xué)習(xí)方法，簡(jiǎn)化了故障特征提取流程，提高了故障診斷準(zhǔn)確率。劉肖等則研究了核電廠CRF循環(huán)泵齒輪箱系統(tǒng)的油液在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了油液狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和故障預(yù)警。

總之，能源機(jī)組齒輪箱的故障診斷與性能優(yōu)化研究取得了顯著進(jìn)展。采用先進(jìn)的故障診斷技術(shù)和優(yōu)化方法，不僅提高了齒輪箱的性能穩(wěn)定性和故障診斷的準(zhǔn)確性，也為能源行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了有力支持。

4 結(jié)論和展望

隨著全球能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整與清潔能源的迅猛發(fā)展，核電作為一種高效且環(huán)保的能源形式，正日益受到關(guān)注。在核電技術(shù)中，循環(huán)泵作為關(guān)鍵組件，其性能與可靠性直接關(guān)系到核電站的安全運(yùn)行。

（1） 循環(huán)泵齒輪箱的現(xiàn)狀及挑戰(zhàn)

目前，循環(huán)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(lǐng)域已取得顯著成果，為循環(huán)泵齒輪箱的設(shè)計(jì)優(yōu)化提供了理論基礎(chǔ)。大功率核電循環(huán)泵，特別是高溫液態(tài)重金屬主循環(huán)泵的研究相對(duì)較少，且多數(shù)研究仍停留在數(shù)值模擬階段，缺乏驗(yàn)證與仿真結(jié)果的對(duì)比分析。

（2） 高溫環(huán)境對(duì)核主泵的影響

隨著第四代核電技術(shù)的推進(jìn)，高溫環(huán)境對(duì)核主泵結(jié)構(gòu)的影響愈發(fā)顯著，涉及材料性能退化、熱應(yīng)力增大等問(wèn)題，進(jìn)而影響其穩(wěn)定性與可靠性。

（3） 性能與可靠性的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)

為全面評(píng)估大功率核電循環(huán)泵齒輪箱的性能與可靠性，需建立一套針對(duì)其整體動(dòng)力學(xué)特性的定量評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)。此標(biāo)準(zhǔn)需綜合考慮齒輪箱的材料性能、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、運(yùn)行環(huán)境等多方面因素。

（4） 研究方向

隨著核電技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步，大功率核電循環(huán)泵齒輪箱的研究將受到更多關(guān)注。未來(lái)，研究者需更重視驗(yàn)證與仿真結(jié)果的對(duì)比分析，以提高研究的準(zhǔn)確性與可靠性。同時(shí)，新材料與新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)將進(jìn)一步提升核主泵的性能與可靠性。

參考文獻(xiàn)

［1］ WU L，WANG K C，HAU G，et al. Online monitoring and prediction

methodology of lubricating oil state in gearbox of a nuclear

power plant based on measurement with sensors［J］. Sensors and

Materials，2024，36（4）：1675-1691.

［2］ CHENG W，WANG S，LIU Y L，et al. A novel planetary gearbox

fault diagnosis method for nuclear circulating water pump with

class imbalance and data distribution shift［J］. IEEE Transactions

on Instrumentation and Measurement，2023，72：1-13.

［3］ ZHANG X H，KANG J S，XIAO L，et al. Alpha stable distribution

based morphological filter for bearing and gear fault diagnosis in

nuclear power plant［J］. Science and Technology of Nuclear Installations，

2015，2015：460131.

［4］ WEI F D，DONG Q B，WANG H H，et al. The non-linear excitation

load-sharing method of a high-powered nuclear planetary gear

train［J］. Processes，2023，11（7）：2190.

［5］ ZHONG X P，BAN H. Crack fault diagnosis of rotating machine in

nuclear power plant based on ensemble learning［J］. Annals of Nuclear

Energy，2022，168：108909.

［6］ 劉肖，杜鵬程，侯曉宇，等. 核電循泵齒輪箱在線油液監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研

究［J］. 潤(rùn)滑與密封，2021，46（12）：171-176.

LIU Xiao，DU Pengcheng，HOU Xiaoyu，et al. Research on on-line

oil monitoring system of nuclear power circulating pump gearbox

［J］. Lubrication Engineering，2021，46（12）：171-176.

［7］ SALAMEH J P，CAUET S，ETIEN E，et al. Gearbox condition

monitoring in wind turbines： a review［J］. Mechanical Systems

and Signal Processing，2018，111：251-264.

［8］ WANG Y，INFIELD D. Supervisory control and data acquisition

data ‐ based non ‐ linear state estimation technique for wind turbine

gearbox condition monitoring［J］. IET Renewable Power Generation，

2013，7（4）：350-358.

［9］ ZHONG X P，ZHANG L，BAN H. Deep reinforcement learning

for class imbalance fault diagnosis of equipment in nuclear power

plants［J］. Annals of Nuclear Energy，2023，184：109685.

［10］ 陳國(guó)云，范杜平. 核能發(fā)電的特點(diǎn)及前景預(yù)測(cè)［J］. 電力科技與環(huán)

保，2011，27（5）：48-50.

CHEN Guoyun，F(xiàn)AN Duping. Characteristics of nuclear power

and forecast of prospects［J］. Electric Power Technology and Envi‐

ronmental Protection，2011，27（5）：48-50.

［11］ 汪勝國(guó). 世界核能發(fā)電的現(xiàn)狀及未來(lái)堆型的開(kāi)發(fā)［J］. 東方電氣

評(píng)論，2006，20（3）：1-5.

WANG Shengguo. Status of nuclear energy in the world and development

of future reactors［J］. Dongfang Electric Review，2006，20

（3）：1-5.

［12］ 馬良，魏志明，馬天石，等. 國(guó)內(nèi)外泵測(cè)試技術(shù)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展

趨勢(shì)［J］. 機(jī)電產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與創(chuàng)新，2012，25（3）：20-21.

MA Liang，WEI Zhiming，MA Tianshi，et al. The research status at

home and abroad and the development trend of pump testing technology

［J］. Development amp; Innovation of Machinery amp; Electrical

Products，2012，25（3）：20-21.

［13］ 趙繼寶. 國(guó)內(nèi)外水泵技術(shù)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展前景［J］. 雞西大學(xué)

學(xué)報(bào)（綜合版），2008（2）：110-111.

ZHAO Jibao. Recent research and prospects for the technology of

water pump at home and abroad［J］. Journal of Jixi University

（Comprehensive Edition），2008（2）：110-111.

［14］ 楊成云，林騰蛟，李潤(rùn)方，等. 中心傳動(dòng)齒輪箱體固有特性研

究［J］. 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工程，2002，31（4）：26-27.

YANG Chengyun，LIN Tengjiao，LI Runfang，et al. Research on

the original characteristic of gearbox［J］. Machine Design and

Manufacturing Engineering，2002，31（4）：26-27.

［15］ 朱才朝，黃澤好，唐倩，等. 風(fēng)力發(fā)電齒輪箱系統(tǒng)耦合非線性動(dòng)態(tài)

特性的研究［J］. 機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2005，41（8）：203-207.

ZHU Caichao，HUANG Zehao，TANG Qian，et al. Analysis of nonlinear

coupling dynamic characteristics of gearbox system about

wind-driven generator［J］. Chinese Journal of Mechanical Engineering，

2005，41（8）：203-207.

［16］ 王基，吳新躍，朱石堅(jiān). 某型船用傳動(dòng)齒輪箱振動(dòng)模態(tài)的試驗(yàn)與

分析［J］. 海軍工程大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，19（2）：55-58.

WANG Ji，WU Xinyue，ZHU Shijian. Modal analysis of multiple

input and two-stage reducing gear-box［J］. Journal of Naval University

of Engineering，2007，19（2）：55-58.

［17］ 朱才朝，陸波，徐向陽(yáng)，等. 大功率船用齒輪箱傳動(dòng)系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)系

統(tǒng)耦合特性分析［J］. 船舶力學(xué)，2011，15（11）：1315-1321.

ZHU Caichao，LU Bo，XU Xiangyang，et al. Analysis of coupling

characteristic of transmission and structure system of large-power

marine gearbox［J］. Journal of Ship Mechanics，2011，15（11）：

1315-1321.

［18］ 楊長(zhǎng)輝，譚勇虎，許洪斌. 大功率核電循環(huán)泵行星齒輪箱結(jié)構(gòu)強(qiáng)

度及耦合模態(tài)分析［J］. 重慶理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)），2013，27

（1）：18-21.

YANG Changhui，TAN Yonghu，XU Hongbin. Structure strength

and coupling modal analysis of circulating pump planet gearbox

used in large-power nuclear station［J］. Journal of Chongqing University

of Technology（Natural Science），2013，27（1）：18-21.

［19］ 邱星輝，韓勤鍇，褚福磊. 風(fēng)力機(jī)行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究

綜述［J］．機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2014，50（11）：23-36.

QIU Xinghui，HAN Qinkai，CHU Fulei. Review on dynamic analysis

of wind turbine geared transmission systems［J］. Journal of Mechanical

Engineering，2014，50（11）：23-36.

［20］ WU S Y，ZUO M J，PAREY A. Simulation of spur gear dynamics

and estimation of fault growth［J］. Journal of Sound and Vibration，

2008，317（3/4/5）：608-624.

［21］ 馮松，毛軍紅，謝友柏. 齒面磨損對(duì)齒輪嚙合剛度影響的計(jì)算與

分析［J］. 機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2015，51（15）：27-32.

FENG Song，MAO Junhong，XIE Youbai. Analysis and calculation

of gear mesh stiffness with tooth wear［J］. Journal of Mechanical

Engineering，2015，51（15）：27-32.

［22］ 楊勇，王家序，周青華，等. 考慮摩擦的磨損和修形齒輪嚙合剛度

計(jì)算［J］. 工程科學(xué)與技術(shù)，2018，50（2）：212-219.

YANG Yong，WANG Jiaxu，ZHOU Qinghua，et al. Stiffness calculation

considering friction for a spur gear pair with tooth wear and

profile modification［J］. Advanced Engineering Sciences，2018，50

（2）：212-219.

［23］ 張?jiān)魄?，馬向陽(yáng)，高倩鈺，等. 核電站海水循環(huán)水泵部件腐蝕原因

分析及處理［J］. 全面腐蝕控制，2023，37（4）：106-111.

ZHANG Yunqian，MA Xiangyang，GAO Qianyu，et al. Cause analysis

and treatment of corrosion of seawater circulating pump components

in nuclear power plant station［J］. Total Corrosion Control，

2023，37（4）：106-111.

［24］ 韓寧，車銀輝，李楠，等. 核電廠CRF 循環(huán)水泵推力軸承材料剝落

損傷機(jī)理研究［J］. 水泵技術(shù)，2023（2）：42-45.

HAN Ning，CHE Yinhui，LI Nan，et al. Research on the mechanism

of material peeling off of thrust bearing for CRF circulating

water pump in nuclear power plant［J］. Pump Technology，2023

（2）：42-45.

［25］ 丁軍，王偉功，王長(zhǎng)路，等. 大功率海水循環(huán)水泵立式齒輪箱裝配

工藝分析［J］. 機(jī)械研究與應(yīng)用，2022，35（6）：150-152.

DING Jun，WANG Weigong，WANG Changlu，et al. Assembly process

analysis of high-power sea water vertical circulation pump

planetary reduction gearbox［J］. Mechanical Research amp; Application，

2022，35（6）：150-152.

［26］ 焦玉龍，鄭晨，徐圖，等. 基于Flowmaster 模擬的核電站循環(huán)水系

統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化研究［J］. 上海電力大學(xué)學(xué)報(bào)，2022，38（6）：557-562.

JIAO Yulong，ZHENG Chen，XU Tu，et al. Study on energy saving

optimization of circulating water system in nuclear power plant

based on Flowmaster simulation［J］. Journal of Shanghai University

of Electric Power，2022，38（6）：557-562.

［27］ 廖雪波，蒲晶菁，張度寶，等. 某核電廠海水循環(huán)泵齒輪箱連接螺

栓斷裂原因［J］. 理化檢驗(yàn)-物理分冊(cè)，2022，58（9）：55-58.

LIAO Xuebo，PU Jingjing，ZHANG Dubao，et al. Fracture reasons

of connecting bolt of seawater circulating pump gearbox in a nuclear

power plant［J］. Physical Testing and Chemical Analysis（Part

A：Physical Testing），2022，58（9）：55-58.

［28］ 李宏天，馮成程，董慶兵，等. 核電循環(huán)泵齒輪箱強(qiáng)制噴射潤(rùn)滑仿

真研究［J］. 機(jī)械傳動(dòng)，2022，46（10）：1-9.

LI Hongtian，F(xiàn)ENG Chengcheng，DONG Qingbing，et al. Simulation

study on injection lubrication of nuclear power circulating

pump gearboxes［J］. Journal of Mechanical Transmission，2022，46

（10）：1-9.

［29］ 韓寧，何升亮，車銀輝，等. 核電廠CRF 循環(huán)水泵IHC唇形軸封運(yùn)

行可靠性分析及優(yōu)化研究［J］. 水泵技術(shù)，2022（3）：40-44.

HAN Ning，HE Shengliang，CHE Yinhui，et al. Operational reliability

analysis and optimization research of IHC lip shaft seal for

CRF circulating pump in nuclear power plant［J］. Pump Technology，

2022（3）：40-44.

［30］ 鄭海霞，張必文. 核電站混凝土蝸殼海水循環(huán)泵主軸密封試驗(yàn)的

研究［J］. 自動(dòng)化應(yīng)用，2022（4）：158-162.

ZHENG Haixia，ZHANG Biwen. Research on the sealing test of

the main shaft of the concrete volute seawater circulating pump of

the nuclear power plant［J］. Automation Application，2022（4）：

158-162.

［31］ 黃倩，張榮勇. 核電站循環(huán)水泵故障診斷技術(shù)現(xiàn)狀［J］. 給水排

水，2020，56（增刊1）：25-27.

HUANG Qian，ZHANG Rongyong. Current situation of circulating

water pump fault diagnosis technology in nuclear power plant

［J］. Water amp; Wastewater Engineering，2020，56（Suppl.1）：25-27.

［32］ 李凱. 核電站循環(huán)水泵振動(dòng)異常原因分析及對(duì)策［J］. 智能城市，

2020，6（3）：191-192.

LI Kai. Analysis and countermeasures of abnormal vibration of circulating

water pumps in nuclear power plants［J］. Intelligent City，

2020，6（3）：191-192.

［33］ 劉肖，陳彰橋，杜鵬程，等. 某核電廠海水循環(huán)泵齒輪箱異物分析

與處理［J］. 設(shè)備管理與維修，2020（1）：155-157.

LIU Xiao，CHEN Zhangqiao，DU Pengcheng，et al. Analysis and

treatment of foreign matter in gearbox of seawater circulating

pump in a nuclear power plant［J］. Plant Maintenance Engineering，

2020（1）：155-157.

［34］ 陳庭記，桂帆，郭政，等. 基于不同運(yùn)行狀態(tài)的風(fēng)電機(jī)組齒輪箱故

障率預(yù)測(cè)模型［J］. 太陽(yáng)能學(xué)報(bào)，2023，44（4）：45-51.

CHEN Tingji，GUI Fan，GUO Zheng，et al. Fault rate prediction

model of wind turbines gearbox under different operation status

［J］. Acta Energiae Solaris Sinica，2023，44（4）：45-51.

［35］ 許同樂(lè)，蘇元浩，孟良，等. 優(yōu)化GAN的風(fēng)電機(jī)組齒輪箱故障診

斷方法［J］. 北京郵電大學(xué)學(xué)報(bào)，2023，46（3）：62-66.

XU Tongle，SU Yuanhao，MENG Liang，et al. Fault diagnosis

method of wind turbine gearbox by optimized GAN［J］. Journal of

Beijing University of Posts and Telecommunications，2023，46（3）：

62-66.

［36］ 劉杰，付雪嬌，孫興偉. 基于PSO-DBN的風(fēng)電機(jī)組齒輪箱運(yùn)行狀

態(tài)識(shí)別［J］. 傳感技術(shù)學(xué)報(bào)，2023，36（3）：434-440.

LIU Jie，F(xiàn)U Xuejiao，SUN Xingwei. Operating state identification

of wind turbine gearbox based on PSO-DBN［J］. Chinese Journal

of Sensors and Actuators，2023，36（3）：434-440.

［37］ 蒙康，滕偉，彭迪康，等. 運(yùn)行機(jī)理與數(shù)據(jù)雙驅(qū)動(dòng)的風(fēng)電齒輪箱系

統(tǒng)故障預(yù)警［J］. 中國(guó)機(jī)械工程，2023，34（12）：1476-1485.

MENG Kang，TENG Wei，PENG Dikang，et al. Operating mechanism

and data driven approach for fault alarm of wind turbine gearbox

systems［J］. China Mechanical Engineering，2023，34（12）：

1476-1485.

［38］ 何坤敏，王霄，楊靖，等. 基于RF 特征優(yōu)選和WOA-ELM的風(fēng)電

齒輪箱故障診斷［J］. 電子測(cè)量技術(shù)，2023，46（5）：57-64.

HE Kunmin，WANG Xiao，YANG Jing，et al. Fault diagnosis of

wind turbine gearbox based on RF feature optimization and WOAELM

［J］. Electronic Measurement Technology，2023，46（5）：

57-64.

［39］ 徐科，胡明磊，宋逢兵，等. 核電廠齒輪箱蝸輪固定螺栓斷裂失效

分析［J］. 全面腐蝕控制，2023，37（1）：114-117.

XU Ke，HU Minglei，SONG Fengbing，et al. Fracture failure analysis

of fixing bolt of worm gear in gearbox of a nuclear power plant

［J］. Total Corrosion Control，2023，37（1）：114-117.

［40］ 陳文華，黃偉稀. 基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的海上風(fēng)電機(jī)組齒輪箱故障

診斷［J］. 電子設(shè)計(jì)工程，2022，30（21）：6-10.

CHEN Wenhua，HUANG Weixi. Fault diagnosis of offshore wind

turbine gearbox based on convolutional neural network［J］. Electronic

Design Engineering，2022，30（21）：6-10.

［41］ 趙旭光，劉林文，李曼. 核電站循環(huán)水泵齒輪箱輸入軸軸承故障

原因分析與改進(jìn)［J］. 水泵技術(shù)，2022（4）：33-37.

ZHAO Xuguang，LIU Linwen，LI Man. Fault analysis and improvement

of input shaft bearing of circulating pump gearbox in

nuclear power plant［J］. Pump Technology，2022（4）：33-37.