核电厂鼓网缺陷改进建议

杨俊钙 刘生根 吴信 许银雷

摘要：根据鼓网的历史故障事件，分析故障的根本原因，对鼓网设备进行改造，降低核电站核电厂取水口堵塞导致机组降功率、停堆的概率。

关键词：鼓网;滤网;取水口

CFI系统概述

CFI冷却水过滤系统保证对核电每台机组所需全部海水冷却水源的过滤，以保护下列使用海水的系统设备，不会发生堵塞和生物腐蚀。每台机组的CFI系统有两条海水进水回路。正常运行，两条进水回路都投入使用，以满足各系统用户的用水需求。

鼓网

鼓形滤网的结构：鼓网由一个圆筒形框钢架构成，在框钢架圆周方向上安装过滤的网片。海水从两侧端面进入鼓网，过滤后的海水流到鼓网外面，由网内进水，从网外出水。

鼓网的作用：拦截并清除从粗格栅、细格栅吸入渠道的循环水中的污杂物，防止污杂物损坏循环水泵和堵塞凝汽器。

鼓网工作原理：控制器发出信号驱动电机，电机带动鼓网大齿圈，大齿圈与滤网框架、网片、捞污斗紧固，从而带动网片、捞污斗将拦截到污杂物提高到排污槽，滤网外的冲洗系统将网板上的污杂物冲洗到排污槽内达到过滤水质的目的。

常见故障

网片锈蚀破损

鼓网网片长年受海水腐蚀，网片的结构会腐蚀减薄强度降低，当鼓网压差过高，且超出鼓网网片用应力最大值后从而引起网片破损的现象。网片破损导致海生污物进入到循环水系统，可能破坏循环水泵叶片，影响电厂发电能力。因此，当发现网片有明显锈蚀减薄破损时，应该及时处理，更换新网片。

辐条与轮毂的连接螺栓松动

某核电厂1号机组鼓网辐条与轮毂的连接螺栓进行检查，发现辐条与轮毂的连接螺栓进行检查，发现部分有松动，存在鼓网失效的风险。大修期间对螺栓松动缺陷进行了彻底处理，按照设备维修手册要求对螺栓力矩进行校核，并检查2～4#机组鼓网轮毂扣紧螺母安装方向。辐条与轮毂的连接螺栓松动的根本原因扣紧螺母安装方向错误，直接原因扣紧螺母未起到防松作用。如果一台鼓网不可用，则会直接导致机组降功率，甚至停机停堆。

典型故障

事件：减速机支架销轴因锈蚀刷漆致其活动支架卡涩

2009年3月16日现场巡视人员发现鼓网在低速转动期间发出”咔哒、咔哒”的异音，间歇时间约1秒，联系主控，并通知维修部门现场检查。主控启动中、高速运行，异音消失，但恢复低速运行后，异音重新出现。历史大修中，鼓网减速机构异音的出现和故障处理过程：2009年3月14日该鼓网品质再鉴定，设备运行正常，再鉴定结果合格。3月16日19：00，现场巡视人员发现鼓网在低速转动时有”咔哒、咔哒”异音，怀疑从鼓网齿条啮合处发出，通知主控和通知检修人员到现场进行检查。19：20，维修人员到现达现场，在低速运行期间反复进行核实，确认异音来自”中、高”速齿轮箱。3月18日对”中、高”速齿轮箱进行解体，发现轴承外圈磨损较严重。回装“新”（修复备件）齿轮箱，并将驱动小齿轮调换180°进行安装，当天进行品质再鉴定，结果合格。3月20日08：40，”中、高”速齿轮箱再次出现”咔哒、咔哒”的异音，声音比第一次微弱许多，但音调和频率没变。减速机构异音再次出现，且呈现间歇性，针对这一奇怪现象，申请试验票和隔离票相结合的工作票，对该鼓网的减速机构进行全面检查。21日对齿轮箱的运行观察一天，15：00异音消失，21：00左右再次出现。针对这个奇怪的现象，22日在运行人员的配合下，经过为期40小时的彻底检查和反复试验，23日22点终于找到减速机构产生异音的根本原因，减速机构的活动支架销轴轻微锈蚀和被刷漆，导致活动支架卡涩失效。

根本原因分析

第一次检修前后故障现象对比：

对比项目 第一次检修前运行 第一次检修后运行 初步分析得出结论 问题的提出

异音出现 再鉴定合格后两天出现 再鉴定合格后两天出现 第一次解体检修没有找到故障点

异音变化 呈现金属碰撞声，声音清晰，音调较高 呈现金属碰撞声，声音微弱，但清晰 “中、高”速齿轮箱轴承磨损不是导致异音根本原因 异音变小与小齿轮工作面调换的关系

异音频率 33–35次/min 33–35 次/min 两次故障原因一致 异音频率与高速齿轮箱的转动频率一致性是一种巧合，减速机构异音的出现应该有其他的原因。

故障周期 异音一直持续 异音间歇性出现 减速机构产生异音为什么会出现周期性

减速机构的“振动” “振动”良好，低于其他三台鼓网 “振动”良好，低于其他三台鼓网 “振动”没有变化 齿轮箱出现异音，“振动”反而小，不合常理。

大、小齿轮啮合的受力分析 提升小齿轮的位置，使啮合间隙增大，鼓网再次低速运行，异音进一步减小。增大齿轮的啮合间隙，势必影响齿轮的啮合特性和增加轮齿的受力强度，依靠增大间隙方法消除异音显然是不可取的。

对传动轴轴承的检查 鼓网运行时，受密封胶条与墙壁摩擦力和滤网重心的影响，圆周上载荷的分布并不均匀，为了减轻齿轮啮合时径向推力对轴承座的冲击，传动轴两端的轴承设计成球面调芯轴承，对传动轴的摆动进行调整，傳动轴两个轴承座之间的距离为3 米，小齿轮距它旁边轴承约0.3 米，当小齿轮在径向推力的作用下产生h位移量，在传动轴另一侧至少移动10h。为了减少因小轴摆动对减速机构的影响，整个减速机构以悬挂的方式，安装在一个活动支架上。当小轴摆动时，整个减速机构就会随着小轴一起左右摆动，确保次级齿轮箱蜗轮与蜗杆啮合间隙不发生改变。现场对球面调芯轴承进行检查，外圈紧贴在轴承座上，几乎没有间隙，左右调整功能正常。

对传动轴和减速机构支架的检查 上述分析鼓网在大修后，小轴的摆动应增大，减速机构“振动”也应随之增大，但鼓网振动却减小，还伴有异音，显然是不正常的状态。对传动轴贯穿墙壁处进行了检查，发现该部分虽然有较明显的腐蚀，但没有发现新的磨痕，这说明墙壁没有阻碍传动轴的摆动。由于传动轴和次级齿轮箱之间除了墙壁外，没有其他的障碍物，唯一的可能是活动支架失效，减速机构没有随着小轴的摆动而摆动。

将整个减速机构從活动支架上取下，用手推支架立杆，立杆完全卡死，借助千斤顶，仍不能活动。现场检查发现活动支架的销轴布满了防腐漆，用螺丝刀将缝隙处的油漆剔除，销轴和销孔之间充满了漆垢，其缓冲调节功能完全丧失。

异音产生过程逻辑推理 鼓网大、小齿啮合时，小齿轮受径向心推力，传动轴将发生摆动。由于活动支架的调整功能失效，次级齿轮箱不能随着小轴一起摆动，导致蜗轮与蜗杆啮合间隙变大，蜗杆传动阻力增大，同时加速蜗轮的磨损。在低速运行时高速端是从动端，次级齿轮箱的蜗杆以低速齿轮箱的蜗轮、蜗杆啮合点为支点，向蜗轮方向移动。

大修前小齿轮所受径向推力小，对整个传动机构的影响也小，大修中对球面轴承1 球面进行防腐和小齿轮工作面更换，传动轴的摆动比大修前大。在鼓网运行初期，由于次级齿轮箱的蜗杆在移动中受轴承所限，蜗杆只能移动很小的距离（轴承间隙），不能将传动轴的应力完全释放，这部分应力通过轴承外圈作用在孔。鼓网的大、小齿轮每啮合一次，轴承外圈给予孔一次冲击。减速机构为低传动比，其轴承配合过盈小，随着鼓网运行时间的增加，轴承受偏心力和摩擦力共同的作用，轴和孔之间的间隙增大，次级蜗杆移动范围增大。最终导致高速端蜗轮和蜗杆在传动中发生碰撞产生异音。因此，鼓网“大、小齿轮”每啮合一次，从“中、高”速齿轮箱发出一声“咔哒”异音，由于房间较空旷，巡视人员误以为异音从“大、小齿”啮合处发出。

“咔哒、咔哒”异音不是从中、高速轴承处发出 通常轴承磨损发出的异常声音，声调为“嚓、嚓”，且如果异音因轴承磨损发出，在海水高潮位时减速机构仍应有“喀哒、喀哒”异音。

处理措施及效果 执行下列处理措施后，重新投运鼓网，异音消除，设备恢复正常运行。

更换轻微锈蚀的球面轴承。

修复并回装第一次更换下来的“中、高”速齿轮箱。

更换次级齿轮箱。

更换传动轴，对旧传动轴上的腐蚀缺陷作防腐处理。

重新将小齿轮调转180°，将非磨损面作为工作面。

剔除活动支架销轴表面油漆，用除锈剂清除缝隙内的漆垢，使活动支架恢复功能。

结束语

至今，各核电厂根据各自海域开展应对海生物入侵、鼓网脏污冷源问题的研究改进工作，提升强化取水口排污能力，降低因取水口堵塞导致机组降功率、停堆的风险，从而提高电厂的经济效益。

参考文献

尹丽娜，汪琦.鼓形鼓网中高速电机的变频改造[J].水电与新能源，2016（9）：31–37.

阎晓伟.核电站用混凝土蜗壳海水循环泵进水流道及鼓网性能研究[J].给水排水，2016，Vol42：137–140.