核主泵电机轴承润滑故障分析.pdf

机电工程技木2010年第39卷第11期
粤港会议论文
楼主系电机轴润滑故障分析
曾安,陈闽杰,贺石中
(广州机椃科学研究院,广东广州510701)
摘要:调查了核主泵电机轴承结构及材质,分析了核主泵电机在用润滑油的理化指标、元素含量及磨损颗粒,探讨了核主泵电机
润滑油铅含量偏高的原因。结果表明:在本案例中,核主泵电机润滑油铅含量升高与润滑油本身以及电机轴承的机械磨损无关,
可能来源于电化学腐蚀电机轴承或者由于加油工艺偏离,换热器、密封等破损导致的外界污染。
关键词:润滑故障;核主泵;故障分析
中图分类号:TH3
文献标识码:B文章编号:1009-9492(2010)11-0093-03
反应堆冷却剂循环泵(简称核主泵)是核电站重要设油阀中接一金属软管(软管内表面为非金属),接到下轴
备,被喻为反应堆冷却系统的心脏。在核岛一回路系统
承油位计中,利用油的自重对下轴承进行补油2
中,核主泵是唯一的旋转设备,用于驱动冷却剂在反应堆
该轴承的润滑油接触的材料主要有碳钢和合金钢(铜
冷却剂系统内循环流动,连续不断地把堆芯中产生的热量合金、巴氏金),根据厂家提供的主泵电机轴瓦表面合金
传递给蒸汽发生器二回路。核主泵的可靠性直接影响到核成分分析,轴瓦合金主要成分为:锡83%土1%、锑11%±
反应堆的安全运行。
大亚湾和岭澳核电站的主泵均为法国 Jeumont供货的
立式单级单吸离心泵。该泵主要由电动机、轴封组件和泵
水力部件等组成。该泵位于安全壳厂房内,环境温度最高
50℃,最低15℃。泵吸入口管嘴处压力正常情况下为
15.2MPa,最小要求为2.3MPa,吸入口处温度正常情况下
为293℃。大亚湾核电站在L207大修主泵停机后对
L2 RCPOO1/002/003PO三台主泵电机的上轴承、下轴承以
及油冷却器各取样点进行了润滑油分析,分析结果表明三
台主泵的下轴承油中铅(Pb)元素含量偏高,其中没有换
油的L2 RCP0O1PO电机下轴承润滑油铅含量在2008年12
月11日的检测结果为23.2mg/kg,2009年12月14日的检
DE28-D28
R28)
测结果增高至83.9mg/kg。随后大亚湾核电站委托广州
机械科学研究院对铅元素含量高的原因进行了分析。
1轴承结构及铅元素来源分析
1.1轴承结构介绍
该主泵电机下轴承由8块衬巴氏合金的碳钢轴瓦构成
的径向轴承(图1),由置于油箱中的油一水热交换器所冷
却的油提供润滑。该下轴承室油容量为110升,下轴承动
态油位的标准为-30mm~+30mm,静态油位的标准为
1.上盖 ORING2.上油档3.下盖 ORING4.集油盘5.下盖 ORING
5mm~+5mm,低油位报警-30,轴瓦报警温度72℃,停泵
图1下轴承结构
值为80℃。在加油工艺中,在电机上轴承的油冷器下部排
广州市技术创新专项资金项目(编号:穗经贸[2008]36号)
收稿日期:2010-10-18
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机电エ裡技本20)10年第39卷第
粤港会议论文
(4)颗粒计数:三台主泉电机下轴承润滑油颗粒计数
RCP主泵是一回路中的转动设备,主泵电机通过联轴
的等级都在NAS8、ISO16/13级或以下,表明主泵下轴
器与泵相连,位于反应堆厂房内。在加油工艺中,在电机
承润滑油中固体颗粒数量很少,油液清洁度很高
上轴承的油冷器下部排油阀中接一金属软管(软管内表面
(5)光谱元素分析:所检测的19种元素含量中,三
为非金属),接到下轴承油位计中,利用油的自重对下轴
台主泵电机下轴承润滑油除了Pb含量偏高外,其它磨损承进行补油。在正常使用过程中,下轴承油与上轴承及油
金属元素和污染元素含量均不超过1mg/kg
冷器中润滑油是独立循环,由油箱中的油一水热交换器冷
(6)铁谱分析:L2 RCPOO1PO电机下轴承润滑油中
却。当加油工艺控制出现偏离、换热器破损或者密封失效
观测到极个别20-~30m大小的钢质颗粒,二台主泵下轴
等情况发生时,则下轴承油会受到相应的污染。可以结合
承润滑中均未观测到铅、铜、巴氏合金等有色金属颗粒。
现场实际情况寻找可能的外界污染来源。
3主泵电机润滑油中铅元素增高原因探讨
4结论和建议
如前所述,主泵电机下轴承是由8块树巴氏合金的碳
(1)根据经验,新油中含铅的可能性不大,大亚湾核
钢轴瓦构成的径向轴承,根据前述的背景资料以及润滑油
电站OPC新油化验结果以及上轴承、油冷器取样检测结
的分析结果,可以从以下三个方面探讨主泵下轴承润滑油
果亦表明油中铅含量很小,可以排除新油本身含铅的可
中铅元素的来源
能
(1)新油本身含铅元素
2)润滑油铁谱、光谱等分析表明主泵异常磨损导致
金属铅本身质地较软,在一些场合可以用作润滑剂,
下轴承油中铅含量偏高的可能性很小,但不能排除电机运
同时也有一些润滑油的抗磨添加剂成分为含铅的有机物,
行过程中轴电压、轴电流现象以及感应电场作用等因素造
因此铅可能作为润滑油的添加剂组分而存在新油中
成电机轴承等含铅部件腐蚀磨损的可能。建议从电机的电
根据经验,在润滑油中使用含铅添加剂的例子极少,
气性能检测中加以判断,必要时可以对轴承进行拆检,观
在检测过的 SHELL TURBO T系列透平油中,没有出现过
察轴承表面的实际情况。
新油中含铅的例子。大亚湾核电站OPC新油化验结果也显
3)RCP主泵是一回路中的转动设备,主泵电机通过
示,新油中铅含量<1.0mg/kg。因此,可以认为铅元素来联轴器与泵相连,位于反应堆厂房内。在加油工艺中,在
源于新油的可能性很小。
电机上轴承的油冷器下部排油阀中接一金属软管(软管内
(2)设备中含铅部件的磨损
表面为非金属),接到下轴承油位计中,利用油的自重对
主泵电机下轴承的润滑油接触材料中含铅的主要为轴
下轴承进行补油。在正常使用过程中,下轴承油与上轴承
瓦、粘度泵部件,这些含铅部件的机械磨损产生的颗粒和
及油冷器中润滑油是独立循环,由油箱中的油一水热交换
蚀磨损产物都会进入润滑油中导致油中铅元素含量增
器冷却。当加油工艺控制出现偏离、换热器破损或者密封
高.
失效等情况发生时,则下轴承油会受到相应的污染。可结
铁谱分析没有在主泵下轴承润滑样品中观测到铅
合现场实际情况寻找可能的外界污染来源。
铜、巴氏合金等有色金属颗粒,只有个别油样中观测到极
参考文献
少量的钢质磨粒;油液中固体颗粒含量很少,清洁度很
[1]国家能源局能源节约和科技备司,AP1000核电设备及其国
高;光谱分析未检出铅以外的其它金属元素,根据大亚湾
产化(三)LR」.2010.
核电站的背景资料,这与主泵电机下轴承润滑系统中有关
[2」大亚湾核电站.RPC泵电杌设备情况介绍[R」
部件异常磨损应该检测出的金属元素不相符。对油中金属
[3]机楲工业油品检验评定中心,主泵下轴承在用润滑油检別报
元素及磨损颗粒的分析表明三台主泵处于良好的运行状态
告[R].2009.12
大亚湾核电站提供的背景资料亦表明整个运行期间内电
[4]杨其明,严新平,贺石中,等.