循环水泵润滑油系统的问题分析及技改

仵中行 方 严 舒 东 刘 龙

（中核核电运行管理有限公司，浙江 海盐 314300）

0 引言

循环水系统（CRF）作为核电厂汽轮机冷凝器及常规岛辅助冷却水系统的冷源，向其提供冷却海水，保证凝汽器真空。循环水泵结构可分为驱动电机、行星减速齿轮箱和泵体三部分。驱动电机为双速变极鼠笼式感应电机，经减速箱减速后泵的转速为206/248rpm，春季、秋季、冬季为206 rpm，夏季切至248 rpm运行。这种水泵的特点是低转速、大流量、低扬程，效率较高。

润滑系统（CGR）由位于减速箱壳的油箱、一台机械驱动的主油泵、一台电动辅助油泵、一台双过滤芯筒过滤器、一台滑油冷却器和四台电加热器组成。向行星齿轮和位于齿轮箱外壳内的泵上部轴颈轴承、泵推力轴承提供所需的压力润滑油。下部轴承通过油箱浸润轴承来润滑和冷却轴承，润滑油由SEP水冷却。

本文分析了循环水润滑油产生油雾和油挥发的原因，并介绍了可能影响油质的冷却水相关技改。

1 润滑油油雾与气堵

1.1 油雾

1.1.1 发现过程

2020年7月8日，化学人员进行4号机组海水循

环泵4CRF001PO的润滑油取油样时发现油雾，油样颜色较深，且颗粒度由半年前的5级上涨至7级。2号机组循环泵4CRF002PO则无此现象，4CRF001PO油样颜色要深于4CRF002PO。

2020年7月8日，化学人员进行4号机组海水循环泵润滑油取油样时，取样阀开启约15分钟后才有油流，间断有油雾冒出，如图1所示。

图1 取样管线处的油雾

1.1.2 油雾形成的原因

（1）轴瓦异常磨损导致发热量增大。化学人员对4CRF001PO油样进行金属含量化验，确认铅锡小于1mg/kg，与新油及4CRF002PO油样对比无差异，可排除。

（2）4CRF001PO出力大导致轴承温度偏高。统计其它泵电机定子绕组温度，确认4CRF001MO为第二低的水平，可排除。

（3）安全阀4CGR003VH未开启导致油温偏高。CGR油回路的正常压力为0.2～0.6MPa经过分析可以确认是否开启均属于正常情况，当油路的阻力低于0.26MPa时4CGR003VH处于关闭状态；当油路的阻力高于0.26MPa时4处于开启。统计CGR油路压力，未见4CRF001PO异常，可排除。

（4）4CGR001/003/005/007RS投 运 导 致4CRF001 PO润滑油被加热。经现场实测确认4CGR001～008RS均有电流，4CGR001/003/005/007RS于7月9日断电，7月17日再次对4CRF001/002PO取油样，4CRF001PO仍存在油雾，4CRF002PO无油雾，可排除。

（5）4CGR005PO出力不足。油回路压力正常，上次大修检查间隙均在正常范围内，不会发生异常磨损，可排除。

（6）4CGR001RF油回路管道节流。现场通过点温计测量比对3/4机组相关参数未发现明显异常，但4CRF001PO油路流量无法测出，其他三台泵油路存在流量，不能排除。

（7）4CGR005PO入口管道法兰漏气。入口管道法兰漏气会导致流量降低，不能排除。

（8）4CGR007/009/011/013VH内漏。内漏导致流量被旁路，不能排除。

1.1.3 故障确认

在后续大修期间对4CGR油路做2bar的保压试验时，入口膨胀节及接口有连续油流往外泄漏。更换膨胀后无泄漏，再次打开4CRF001PO取样阀，油雾消失，从而确认为进气所致。

1.2 过滤器气堵

1.2.1 发现过程

2020年10月19号，4CGR003FI触发压差高报警，查看压差表压力为0.95bar。切换到4CGR001FI后，降为0.2bar，更换4CGR003FI时，发现里面是空的无油，且没有脏污。

2020年10月20日，4CGR003FI触发压差高报警，切换到4CGR001FI后，更换滤芯时，发现过滤器内无油，没有脏污，充油排气置备用。

2020年10月30日，打开4CGR003FI盖子发现只有1/3有油，充油时不断有气泡冒出。

1.2.2 气堵的原因分析

A列润滑油回路中不断有气漏入，过滤器内积聚的气体累积到一定程度后会形成气堵，导致压差高，最后可能会出现断油情况。

1.2.3 润滑油冷却效果分析

（1）该油为海水循环泵上油箱润滑油，油质影响上部径向轴承4CGR017MT、推力轴承4CGR019MT。目前4CGR017MT为56.3℃，比3、4号机组另三台海水循环泵对应测点高6℃；4CGR019MT为61.4℃，比3、4号机组另三台海水循环泵对应测点高4℃～10℃。

（2）排气时上部温度和推力轴承温度变化约3℃，说明润滑油积气时，降温效果变差；排气结束恢复初始状态约半小时后轴承温度上升。

1.2.4 结论

（1）油泵入口管道膨胀节及其接口存在泄漏，外界空气通过泄漏点被泵吸入，含气量逐渐增加，取样管线和过滤器安装位置相对较高，漏气也会集中在这两个位置，积聚的气体到一定量时导致气堵，压差变高，取样管线开启时形成油雾。气体通过过滤器的漏入备用冷却器，会导致过滤器内慢慢被空气占据。

（2）含气量增加时，油流量也会下降（即导致冷却轴承的油量不足），导致泵轴承的温度有所上升，冷却效果变差。

2 减速箱油槽油位低的发现及处理

2.1 故障发现的背景和现象

2020年4月25日，主控发现KIT中软报警3CGR901AA（CGR系统A通道故障）曾触发过，但主控T06盘未曾触发3CGR901AA报警。调阅KIT中3CGR 059EC的历史趋势，第一次2小时区间未见触发。KIT中查看循环泵水各轴承温度未见异常后续缩小趋势区间，1小时...15分钟，最终以5分钟趋势区间逐次往前翻阅发现3CGR059EC先后触发过3次，每次只有1～2秒。立即安排人员检查，发现3CRF001PO泵壳室内的法兰连接处积油、水面浮油、管道挂油滴。

维修人员到达现场后，检查泵运行无异常，检查就地液位计3CGR061LN，油位不低，检查CGR059SN通道，反馈油位低真实触发（仪控的低油位值比机械建议值稍高），需要补油。针对3CGR061LN和3CGR059SN低油位不一致的情况，维修仪控和机械正协商通过技术改造解决。

2.2 T06盘报警未触发原因

为什么KIT中软报警触发，而主控T06盘对应的报警3CGR901AA未触发，仪控人员检查CGR059SN通道，反馈无异常，059SN液位低真实触发，再次检查，发现KSA程序组件电路板故障，更换组件后恢复正常。

2.3 历史记录查询

泵壳室内的挂油滴现象明显是否也与液位低有直接关系呢？是首发现象还是已有缺陷，查询历史记录，发现3CRF001PO在2019年4月到2020年4月补油次数频繁，印证了油雾挥发现象严重，维修机械人员也确认了经常补油。

2.4 油雾挥发现象分析

CGR油箱有两个，分别为：

减速箱油槽：用来润滑冷却行星减速齿轮箱、上部径向轴承和推力轴承；容积约400L；由主油泵从油箱吸油，通过CGR过滤器、油冷器，注入至行星齿轮箱顶部向下喷淋，最后回流至底部油箱形成循环。

轴承油箱：只包含了下部径向轴承，容积60L，由SEP系统水注入的盘管直接冷却，润滑油无动力循环只受到轴转动的扰动，与上油箱相互独立。

油雾挥发大的原因，主要有以下几点原因：

（1）水泵行星齿轮和推力轴承都是重负荷，发热量较大，油温本身较高。

（2）行星齿轮箱顶部装有呼吸器，直接通大气。联轴器罩壳与行星齿轮箱相通，罩壳密封不严，油气通过联轴器罩壳接缝处挥发。

（3）CGR系统采取直接喷淋冷却的方法，齿轮油泵出口压力2bar，直接喷淋至齿轮箱顶部，顶部又与大气联通，部分润滑油直接气化。

（4）油汽进入大气后，因为泵壳内外温度差导致凝结在泵体外表面。

2.5 结论及运行建议

（1）针对3CRF001PO循环水泵油雾挥发，以及可能的油路管线泄漏导致的油位低，根据3CGR901AA报警卡中执行：主控关注温度趋势；现场检查CGR系统；机械检查LN油位；仪控核实SN；真实低补油。

（2）3CGR061LN和3CGR059SN低油位不一致的情况，通过技改解决。

（3）针对3CRF001PO的油雾挥发较多的现象，维修机械准备在下次大修时对循泵联轴器罩壳进行整治，涂抹密封胶，观察效果。

（4）运行现场加强对3CRF001PO泵壳内巡检，发现油雾挥发较多，导致部件上有积油及时填写工单，联系维修机械擦油并检查油位。

3 顶盖排水泵的相关技术改造

循环水泵的轴承用专门的冷却水进行冷却，出水直接排至泵壳内和通过盘根漏入水泵顶盖内，进入顶盖的水量很大，水位上涨到一定高度后，在泵轴的旋转作用下水会沿泵轴向上流动，进到下部油箱内，会使油质变差、乳化，影响水泵的运行。因此设置了自动控制的电动顶盖排水泵，排水泵是自带浮子的潜水泵，启停靠带开关的浮子进行控制，从而维持较低的水位，保证CGR的油品。但是在运行的过程中，还是不断发现各种的问题，因此进行了技术改造，不断优化运行方式。

3.1 逻辑修改

3.1.1 原因

目前CRF001PO顶盖排水泵为CRF007/009PO，CRF002PO顶盖排水泵为CRF008/010PO。正常情况下使用CRF007PO（CRF008PO）对顶盖进行排水，CRF00 9PO（CRF010PO）处于冷备用状态。当CRF007PO（CRF008PO）不能使用，需要手动投运CRF008PO（CRF010PO）。若正常运行的泵出现故障，只有等顶盖水位报警触发才能引起运行人员注意，具有反应不及时导致CRF001/002PO轴承室进水和冷却油路进水隐患。

3.1.2 技改方案

新增控制箱，控制箱上游电源使用3/4LKH001TB，新增控制箱随时监测CRF007PO、CRF008PO的运行情况及液位情况。当正常运行泵出现故障时，可以自动切换至备用泵（CRF009、CRF010）运行，并在新增控制柜面板上触发正常泵停运报警。

3.2 电源修改

3.2.1 原因

3/4LKH001AR中3LKH009JA（4LKH007JA）下游为3/4CRF007/008/009/010JA，其下游负荷分别为3/4CRF007/008/009/010PO。上游3LKH009JA（4LKH007 JA）带漏电保护功能，3/4CRF007/008/009/010JA不带漏电保护功能，任一台CRF顶盖排水泵发生接地故障后，将引发上游电源越级跳闸，从而导致其它3台CRF顶盖排水泵也失电。另外，现每台循泵的两台顶盖排水泵上游为同一路电源存在同时失电风险。

3.2.2 技改方案

（1）将3LKH009JA由带漏电保护的断路器更换为不带漏电保护的断路器。

（2）将3CRF007/008/009/010JA由不带漏电保护的断路器更换为带漏电保护的断路器。

（3）将3CRF009JA（3CRF009PO）上游电源变更为3LKH0221JA；将3CRF010JA（3CRF010PO）上游电源变更为3LKH0511JA。

3.3 结论

通过四台循环水泵运行情况了来看，这些技术改造满足了设计要求，避免了顶盖水位上升，保证了机组的安全稳定运行。

4 结语

油雾、气堵、挥发这些现象在循环水泵的运行的过程中不易被发现，冷却水的异常关系到润滑油的质量，这些都会造成到工艺系统的异常，对电厂的稳定性，安全性、经济性都不产生不利的影。本文对这些事件进行了分析介绍，希望对对其它电厂的类似问题处理具有一定的借鉴意义。