某核电站循环水泵轴封水流量低报警故障分析及处理

某核电站循环水泵轴封水流量低报警故障分析及处理

赵宣 于振鹏 高周玉 李坚

海南核电有限公司, 海南省 昌江县 572700

摘要：循环水系统（CRF）的功能是在机组运行期间向汽轮机的凝汽器（CEX）和常规岛辅助冷却水系统（SEN）的热交换器提供必须的冷却水量。CRF海水循环泵是CRF系统主要能动设备，是核电站的最终冷源。

关键词：循环水泵；密封；冷却水；报警信号；故障分析处理

1 前言

运行期间循环水泵采用的是填料密封结构形式，主要由填料、填料函、水封环、采用半分结构（如下图1所示）的填料压盖组成，外接生活饮用水(SEP)系统，轴封水来自厂区管网，生活饮用水（SEP）来自于核电自建水厂和高位水池，压力维持在6.5bar左右。

生活饮用水（SEP）进入轴封水管道后，经过管道流量计后进入填料函，利用水封环分流之后分别流向上下盘根达到冷却、润滑、密封等作用。在填料失去轴封水之后，可能会导致填料快速升温烧毁，海水倒灌，进而淹没下部轴承箱导致泵不可用。故循环水泵轴封水是必不可少的。

选用生活饮用水的原因有三个：

1、生活饮用水的压力比海水大，可以有效防止海水灌注。

2、生活饮用水普遍较干净，不会造成管道堵塞，造成轴封失水，干净水源无过多杂质，不会加剧填料盘根的磨损。

3、生活饮用水为淡水，不会对管道造成侵蚀。同时在泵盖配置了三台排水泵，将泵盖上的积水（密封冲洗水）排至SEO地坑，排水泵的启动由液位开关控制动作。

图1 填料密封

泵停机或在维护工作期间，使用停机密封（气囊密封），停机密封由三个密封环和两个气囊密封组成（橡胶材料）。为激活停机密封，轮廓由气压充气，压在保护套密封面上。密封是手动开启的，上部停机密封是正常激活的，如果上部停机密封损坏，可以激活下部停机密封。

2 背景介绍

一台机组配置两台循环泵，分为AB列，无冗余备用，两台均长期运行，且各影响50%机组功率。双机组，一共四台循环泵，轴封水相关情况如表1所示，在轴封水的问题上都有相似的流量低缺陷，轴封水最低流量报警值为0.2 m3/h。

表1 循环泵轴封水情况表

除1号机1#循环泵以外，其余三台泵都存在轴封水压力波动情况，其中波动情况最大的是1号机2#循环泵，压力波动幅度大，伴随着流量表示数不稳定，流量低缺陷出现，且就地的流量虽然满足要求，但是泄流量呈现喷射状，不能够形成稳定流量。

2号机1#循环泵轴封水压力有小幅度波动情况，流量计显示为0.02 m3/h，就地流量偏小。

2号机2#泵轴封水压力也是小幅度波动，流量计显示为0.1m3/h，就地流量偏小。

从填料函和泵轴温度可以看出4台循环泵轴封水流量现阶段都能满足填料的冷却、润滑、密封需求。

3 原因分析及故障处理

①、泵组对中不合格，泵轴摆度超标。

原因分析：泵组对中不合格，盘根处泵轴摆度较大，不断挤压盘根，导致盘根变形严重。进而导致盘根处损坏严重，堵住水封环进水口，引发流量降低缺陷。

处理方式：调整泵轴摆度值与泵组对中数据，确保对中及泵轴摆度参数在合格范围内。

图2 泵组对中及泵轴摆度数据

效果：经过调整，轴封水流量低缺陷仍然无法消除。

②水封环安装错位，进水口堵塞。

原因分析:水封环位于填料函内，外接SEP水源经过填料函外进水孔经过水封环对两端轴封水进行分配，若水封环安装错位，则导致进水不畅，流量降低。

处理方式：对2号机1#循环泵盘根拆除检查填料情况，并且重新安装,分水环未错位。

效果：压力仍然保持波动状态，且就地流量没有得到改变。

③盘根安装长度过短

原因分析：

1、1CRF001PO大修后，长期保持轴封水流量低报警，流量基本维持在0.1-0.3m3/h之间。经105大修检查是最底部盘根长度过短，对比正常盘根短约10mm。因没有圆周方向支撑力，与轴套一起转动，导致水流受阻。

2、厂家手册中明确提出：盘根安装后必须保持在外壳挤压而不是轴上挤压。[1]

图2 盘根磨损情况

处理方式：对填料函内部径向尺寸进行测量，与填料尺寸进行对比，将填料更换转换方向，增大泵轴与填料间隙。根据实际测量泵轴及填料函圆周长度，剪切合适长度，并进行安装。

效果：在105大修中根据轴套的周长测量出盘根的准确安装长度为1415-1420mm，轴封水流量正常，报警现象消失。

④盘根变形量太大

原因分析：通过现场拆卸，对盘根状态进行检查，发现翻边的部分刚好进入到泵轴套与填料函中间的缝隙中，极易导致轴封水被堵塞。

图3盘根翻边情况

处理方式：通过查询，艾志AIGI21新型盘根材质为碳纤维（PTFE二次浸润），此种材质相较于原型盘根（聚四氟乙烯与合成纤维）硬度更高[2]，更不易翻边。同时考虑到密封性，将分水环上部盘根材质保持不变，将分水环下部2根盘根更换为碳纤维（PTFE二次浸润）盘根

[3]。

效果：轴封水流量稳定，报警现象消失。

经过上述方式处理后，轴封水流量低现象完全消失，缺陷治理完成。

4 总结

循环水泵是核电站正常运行及功率运行的保障，循环水泵轴封水良好无异常直接影响循环水泵的正常运行。本文通过对循环水泵轴封水流量低的缺陷进行多方面分析及处理，精准定位缺陷原因，及时处理问题，保障了循环水泵的安全稳定运行。为类似缺陷的治理提供了重要的参考意义。

参考文献

[1]上海阿波罗机械股份有限公司，《海水循环泵主要部件安装手册》 ，2012.10.08（A）

[2]艾志环保管接技术股份有限公司， 《高品质填料密封手册》