格栅除污机缺陷原因分析及应对措施

陈红卫 傅仁浦 王新刚 潘 翔

中核核电运行管理有限公司秦山第二核电厂 浙江海盐县

核电厂用水系统（SEC系统）固定式垂直格栅除污机，沈阳电力机械厂生产，型号GCC-750。现场共有8台，设备位号分别为1/2SEC101/102/103/104DG，主要作用是在SEC鼓网前清除拦截在格栅上的草木、垃圾等悬浮物。若格栅除污机出现故障，会导致与SEC系统相连的余热排除系统（RRA系统）失去冷却水源，进而影响机组安全稳定运行。SEC格栅除污机自投运以来，由于设备受到现场空气湿度大、存在盐雾、海水水源中泥沙含量大等恶劣条件影响，造成格栅除污机故障频繁。

一、格栅除污机结构及缺陷

SEC格栅除污机主要包含格栅、导轨、除污耙、横梁、压轮、导污板与升降机构等部件。

格栅除污机的两根钢丝绳一端固定在钢丝绳卷筒上，一端固定在除污耙上，当格栅除污机动作时，钢丝绳卷筒在升降机构电机、齿轮蜗杆减速机带动下将钢丝绳下放，承载着除污耙的小车沿轨道下行，此时行程控制装置开始计数，当小车行止格栅水室底部时，小车底部挡块与轨道底部挡块相撞，小车停止下行，除污耙斗依靠自重翻转90°，耙齿伸进格栅内部，当行程计数装置预置时间过后，电机反转，钢丝绳带动除污耙小车上行，耙齿将拦截在格栅上的杂物耙进除污耙耙斗内，当小车行至地面后，小车上部与导污板相连的配重相撞，导污板转动一定角度，处于卸污状态。此时，除污耙耙斗与横梁上的压轮相撞，使除污耙翻转90°，耙斗内的杂物在重力作用下经过导污板滑向排污槽，同时，高位开关发出信号，电机停止运行，至此完成一个工作循环。

由于格栅除污机在PX厂房（联合泵房）运行使用，拦污栅、耙斗导轨、耙斗、导污板等部件直接与海水接触，容易受到海水侵蚀。传动装置、卷筒、机架等虽不与海水接触，但会受到盐雾侵蚀，另外海水中泥沙较多，易于导致轴承等部件卡涩失效。格栅除污机2004—2012年9年间产生的机械缺陷情况共76项。

从表1可以看出格栅除污机85%所产生的缺陷集中在导污板、耙斗、钢丝绳、轨道部件上，因此需要在维修保养时对这些部件加强关注，确保部件的可靠性。

表1 格栅除污机机械缺陷统计表

二、故障原因分析

现分别根据各部件动作及防护原理，对缺陷原因进行分析。

1.导污板

格栅除污机导污板为一带转轴的矩形钢板组件，转轴通过轴承座安装在上部机架上。导污板的转动是通过拉动与之相连的钢丝绳来实现的，钢丝绳一端连接到配重块，另外一端连接在导污板上，中间装有导向滑轮进行导向。当除污耙小车上行与配重块碰撞时，导污板在自重作用下转动一定角度，处于卸污状态。当除污耙小车下行时，导污板在配重块作用力下转动，恢复原始状态。

导污板在运行过程中经常出现无法翻转的缺陷，导污板转轴位置装有两个自润滑的滑动轴承（图1），这种滑动轴承特性适用于无法加油或较难加油的场合，可以在使用时不保养或少保养。耐磨性能好，摩擦因数小，使用寿命长。有适量的弹塑性，能将应力分布在较宽的接触面上，从而提高轴承的承载能力。在运转过程中能形成转移膜，起到保护对磨轴作用，无咬轴现象。从轴承特性可以看出这种轴承比较适合格栅除污机运行工况。但轴承运行时间过长，则会润滑性能不足，另外随着导污板轴承的磨损，见图2，轴承座与轴承间隙增大，难免会有小沙粒等硬质颗粒进入间隙情况，进而导致转轴卡涩。在早期的检修过程中，往往在出现轴承出现卡涩后，通过车削扩大轴承内孔来消除缺陷，这样在检修完成后，可以暂时消除缺陷，但之后更容易造成杂质异物等进入轴承间隙而导致转轴卡涩。

导污板在翻转时与轨道之间间隙很小，同时导污板作为一个矩形钢板组件，本身在使用过程中存在框架结构变形的可能性，若变形过大，可能与轨道产生挤碰，使其无法正常翻转，这种缺陷出现频率很小，且在动作过程中，可以通过肉眼直接看出导污板是否与轨道碰撞，缺陷较易判断，此时需要对导污板进行校正处理。

导污板在翻转时需要配重块提供重力，配重块在轨道滑槽上运行，且之间间隙很小。若轨道或配重块表面出现腐蚀、生锈，油漆鼓包等缺陷易造成配重和轨道之间摩擦力过大，会使导污板失去动力而无法翻转。

图1 自润滑轴承

图2 磨损后的轴承

2.除污耙

格栅除污机除污耙由小车和耙斗组成，带冲洗水槽和带耙齿的耙斗靠两个转轴安装在小车上，它们可以在小车上转动90°，小车两侧各安装有两个导向轮，可在其导轨内上下移动，除污耙采用两根钢丝绳牵引上行或下方。其动作过程为：除污耙小车在初始位置（耙斗垂直）开始动作下行至水室底部后，小车下部挡块与轨道挡块碰撞，小车停止下行，耙斗依靠自重翻转90°，耙齿与格栅条啮合，然后电机反转，小车在钢丝绳带动下上升，将拦截在格栅上的杂物耙进除污耙耙斗内，在除污耙上行到地面以后，在机架上部横梁及压轮作用下，翻转90°进行卸污，污物经导污板排至导污沟，至此完成一个工作循环。除污耙出现缺陷也主要集中在无法翻转及耙斗上升时出现过载报警、下降时松绳报警缺陷。

除污耙通过安装在小车上的轴承进行翻转。除污耙轴承与导污板轴承相同均为自润滑的滑动轴承，缺陷情况与导污板轴承相同，缺陷产生原因均为轴承运行时间过长，润滑性能不足，另外随着导污板轴承的磨损，轴承座与轴承间隙增大，难免会有小沙粒等硬质颗粒进入间隙情况，进而导致除污耙转轴卡涩，无法翻转。

除污耙小车在轨道上运行，小车与轨道之间间隙很小，要想保证小车与轨道之间不存在卡涩现象，则要求小车在上升及下方过程中处于水平状态，不出现较大偏斜现象。而除污耙小车通过两根钢丝绳牵引下放及上拉，若钢丝绳上升或下降距离不一致，则会导致耙斗小车出现偏斜与轨道产生挤死现象，从而使格栅除污机钢丝绳产生松绳或过载报警。

格栅除污机除污耙在设计时存在除污死角，该位置位于格栅底部至除污耙翻转后高度，高度为234mm。因此，除污耙在清污时，若在死角位置存在较大异物，则会卡阻除污耙翻转。对于此种情况可以通过在除污耙下端添加临时支撑，使除污耙在翻耙时避开异物。必要时安排人员水下排除异物。

3.钢丝绳

按照之前对除污耙缺陷原因的分析，欲保证除污耙在上升下降过程中需保持水平，没有较大偏移，则要求牵引除污耙的两根钢丝绳上升或下降距离一致，这就要求钢丝绳直径相同，而钢丝绳直径一方面与制造有关，另外一方面也与钢丝绳安装有关。

格栅除污机两根钢丝绳分为左右捻，并不相同。钢丝绳左右捻分辨方法及安装方法见图3及图4。

图3 钢绳左右捻判断方法

若安装不正确，则可能导致钢丝在使用过程中出现散股，增大钢丝绳直径的差距。钢丝绳直径差距较大，则可能在除污耙小车20m左右的行程内会产生较大的偏移，造成除污耙小车与轨道卡死。

在早期的检修过程中，对此问题重视不足，在格栅除污机除污耙频繁与轨道卡死之后仔细分析才认识了此缺陷，并对格栅除污机钢丝绳直径进行测量，见表2。

图4 钢丝绳安装方法

表2 格栅除污机钢丝绳直径测量数据

2SEC102DG格栅除污机刚更换过钢丝绳，未测量。钢丝绳测量方法按照钢丝绳同一位置相隔90°测量，取平均值，每根钢丝绳取相隔较远的3个点，再取平均值。

从表2中可以看出钢丝绳直径相差在两次的测量中普遍变化不大，2SEC104DG及1SEC101DG偏差变化较大，且相差值已经超过了0.5mm，可能原因为以前钢丝绳安装不正确导致钢丝绳出现散股现象所致。这样可能会影响除污耙小车在上升或下降过程中的水平，导致除污耙小车与轨道挤死。因此在大修期间已对这两台格栅除污机钢丝绳进行了更换处理。

另外钢丝绳在卷筒上绕行时，若卷筒两端直径存在偏差，同样会造成钢丝绳绕行长度不一致，因此也需加强对滚筒磨损情况的检测。

4.轨道

格栅除污机轨道主要的缺陷为腐蚀。按照设计准则，格栅除污机防腐采用牺牲阳极防护及油漆涂层的联合防护方案，阳级块材料为AZI-MGTI合金，有效寿命＞20年，油漆涂层防护包含机架、导污板、耙斗、传动部件等，阳极块与轨道采用钢筋连接，在实际的使用过程中，由于现场空气湿度较大，容易受到盐雾侵蚀，连接钢筋锈蚀严重甚至断裂。这样轨道就失去了阳极保护，造成轨道锈蚀。

三、改进意见

从格栅除污机机械缺陷情况统计及缺陷原因分析可以看出，缺陷主要集中在导污板、耙斗、钢丝绳、轨道部件，缺陷原因大多为轴承卡涩，锈蚀所致。因此在检修过程中，需要加强对这些部件的针对性检修。

1.格栅除污机现有检修措施

（1）季度检查。主要包含检查钢丝绳是否有断股、压板是否松动，轴承及减速箱润滑是否正常，紧固件是否松动，动作试验确认功能是否正常。

（2）年度检查。主要包含钢丝绳直径的测量，格栅及水室的清淤，阳极块腐蚀检查，轴承及减速箱润滑检查，轨道接头及螺栓锈蚀检查，除污耙水平度检查调整。设备进行再鉴定，确认设备是否正常。

（3）5年检查并更换齿轮箱润滑油。5年检查除了包含年度检查的所有内容外还包含了更换减速箱润滑油工作。

从检修设置情况看，格栅除污机检修检修频度已经很高了，但格栅除污机在运行过程中还是频频出现故障。一方面是由于格栅除污机所处环境恶劣，另一方面是设备可靠性不足。格栅除污机所处工况难以进行改变，只能从提高设备可靠性上着手解决，

2.建议

（1）加强格栅除污外部腐蚀检查。格栅除污机轨道、配重、支架等在现场潮湿的运行工况下，很容易出现腐蚀情况，这种腐蚀情况容易导致除污耙，轨道连接钢筋、配重等部件无法正常运行，因此建议在季度检查增加格栅除污外部腐蚀检查工作内容，对产生的腐蚀及时进行清理，并做好防腐工作。

（2）定期保养格栅除污机转轴等部件。格栅除污机导污板及除耙斗卡涩，大部分原因是轴承运行时间过长，润滑性能不足，另外随着导污板轴承的磨损，轴承座与轴承间隙增大，难免会有小沙粒等硬质颗粒进入间隙情况、造成轴承卡涩而无法转动，因此需季度检查中加强对格栅除污机转轴等部件的清理工作，同时可以考虑轴承座两端添加粘度较高的润滑脂，避免异物进入。另外建议增加格栅除污机运行频率，使轴承充分润滑。

（3）钢丝绳部件定期检查。格栅除污机除污耙与轨道卡死，钢丝绳是其中一个重要的原因，因此在检修中应加强对钢丝绳关注，在年度检查中应观察其安装旋向是否正确，测量直径偏差是否过大、磨损是否严重，若存在问题，考虑更换格栅除污机钢丝绳。

四、总结

格栅除污机缺陷频发既有现场工况差、设备容易腐蚀的原因，也有设备各部件使用过程中可靠性不足的原因，还有在检修过程中检修方法不正确的原因。通过对格栅除污机机械缺陷统计分析，有助于加深对产生这些缺陷原因的了解，进一步提出纠正措施，保障格栅除污机稳定运行。