核电启动给水泵轴承温度长期偏高问题分析

核电启动给水泵轴承温度长期偏高问题分析

于振鹏,赵宣

海南核电有限公司 海南昌江 572700

摘要：海南核电1、2号机组各配置一台启动给水泵，自投运以来两台启动给水泵在运行过程中两侧轴承温度长期偏高，接近报警值。现场只能通过加装临时风机，对两侧轴承箱体进行吹扫降温。本文通过启动给水泵相关故障和缺陷情况、性能振动趋势、轴承室的结构设计等，对启动给水泵轴承温度长期偏高问题进行有效分析，最终提出针对性建议，为处理该温度问题提供相关技术支持及参考意见。

关键词：启动给水泵、轴承箱、轴承温度

1启动给水泵结构介绍

启动给水泵为ATDG 型泵，卧式、双壳体、内壳体为节段式的多级离心

泵。内部组件可以整体从泵筒体内抽出芯包的结构[1]。该泵采用中心支撑，吸入口和吐出口均垂直向上。吸入口与吐出口为受高速水流冲击区域，并采取了防止冲蚀措施。泵和电机通过带加长节的膜片联轴器联接。启动给水泵转子依靠位于泵轴两端的径向滑动轴承来支撑，推力轴承安装在非驱动端，轴向固定转子承受残余轴向力。泵轴承采用稀油自润滑方式。

启动给水泵结构图

2轴承温度长期偏高问题原因分析

下面对启动给水泵轴承温度长期偏高进行分析：预防性维修项目核查、振动诊断、结构设计、轴承热量来源分析等。

2.1预防性维修项目核查

启动给水的PM项目共有三项：对中及机械年检、启动给水泵解体检查、泵体内部腐蚀检查，周期分别是一个换料周期、六个换料周期、六个换料周期。年度检查不打开轴承箱主要进行对中和换油以及外观检查工作，解体检查规程要求对轴承箱进行解体，检查轴瓦和轴承，测量相关间隙。启动给水泵的预防性维修项目满足要求，检修内容及周期设置合理。

2.2启动给水泵振动趋势分析

通过长期跟踪启动给水泵泵组振动趋势，经相关振动人员分析，泵组各个振动趋势较为稳定，远远小于其标准值，且通过其振动频谱进行分析，无轴承故障特征频率。

2.3启动给水泵轴承箱结构合理性分析

2.3.1轴承组件结构介绍

启动给水泵转子依靠位于泵轴两端的径向滑动轴承来支撑，推力轴承安装在非驱动端，轴向固定转子承受残余轴向力。泵轴承采用稀油自润滑方式，配有5个甩油环，无外置润滑系统。根据其设备维修手册相关要求，使用的润滑油型号是美孚DTE VG46，驱动端油量1.5L，非驱动端油量2L。轴承箱体为水平中开式，以便于检修。一根冷却水管从轴承箱体下半部分的外侧通过，形成冷却水套。

非驱动端轴承箱结构图

两端的径向滑动轴承从中间水平分为上、下两个半圆，温度探头安装在上半瓦处。轴瓦采用以铸钢为基体浇注巴氏合金，推力轴承为背靠背安装的两个角接触球轴承。

2.3.2热量来源分析

启动给水泵轴承温度来源主要有以下两方面：1、启动给水泵内高温流体介质的热传递和热辐射；2、轴承组件本身的摩擦发热。

启动给水泵内介质高温高压，吸入温度可达到140℃。轴承室安装在泵两端的最外侧，受高温介质的影响更小。由于轴承室和轴都经过冷却，传递到轴承的热量有限。

泵体对外的热辐射较大，启动后周围的设备和空气会被加热，对泵轴承箱体温度增高会有一定影响。泵体与轴承箱之间有约30公分以上间距，直接辐射到轴承箱的热量实际不大，虽不足以造成轴承温度高，但会影响轴承箱散热。经核实现场两台泵均未加装保温，因此可对泵体进行保温包覆防止热量辐射。

轴承组件本身的发热量大小，主要是与轴瓦接触面，有效载荷，转速、润滑条件等因素相关。经过解体检查，装配尺寸、零部件外观和质量、润滑均无异常且满足要求。经对启动给水泵滑动轴承进行针对性的调整处理，情况有所好转，但没有得到根本性的改善，仍需通过风机降温。轴承温度可以通过风机降温，稳定在一个较高的平台，没有发生温度急剧增高，烧瓦等情形。因此综合判断轴承组件本身产生的热量大小是合理的，稳定的。

2.3.3冷却设计分析

径向轴瓦和推力轴承均是通过甩油环来浇淋润滑油，一方面进行润滑，另一方面进行冷却，带走部分热量，但带走的热量受甩油能力大小限制[2]。轴瓦属于滑动摩擦，较滚动摩擦阻力更大，因此相同载荷下相对发热量也大。热量通过润滑油和铸铁材质的轴承室向外传递。因润滑油在轴承箱内靠甩油环搅动，实际上没有完成整体的有效循环流动，必然存在上、下温度差，轴承热量不能被及时、有效带走。

冷却水室与润滑油腔室中间相隔10mm厚的铸铁隔板，相对浸泡在润滑油中的翅片式冷却盘管的冷却器性能相差巨大，再加上润滑油本身不能充分循环，因此冷却水与润滑油的热交换很不充分，带走的热量不足以将轴承温度降低到足够低的水平，故只能依靠空气来冷却轴承箱体辅助降温。经查询轴承温度曲线，长时间运行再停泵后，即使有冷却水，一般也需要4-5个小时，瓦温才能缓慢恢复到启泵前水平。而不像其它带水冷的泵可以在0.5小时内左右迅速降温。由于轴承箱体是水平中开式设计，因此冷却水套无法扩展到轴承箱体的上半部分，导致上半部分的轴瓦更加难以通过冷却水来降温散热，反映出来的温度更高。

冷却水未与润滑油进行充分热交换，无法有效带走轴瓦和轴承热量，润滑油的冷却设计不合理是其温度偏高的主要原因。可考虑增加单独的润滑油站或滚动轴承加风扇散热的设计，可有效提高冷却效果。

3结论

本篇通过对轴承温度偏高进行深入分析，并提出改进建议，为今后类似缺陷的处理提供经验反馈及重要参考，同时对同类型泵体相同问题具有借鉴意义。

参考文献：

[1] 启动给水泵设备安装运行维护手册,EOMM手册，2011

[2] 郭忠烈，费逸伟，姜旭峰，润滑油润滑性的影响因素与评定方法［J］． 润滑油， 2017，