核電站海水循環(huán)水泵推力軸承溫度高的分析及處理

2016年第44卷第2期陜西電力技術(shù)應用2016，Vol. 44 No.2SHAANXI ELECTRIC POWERTechnology Application核電站海水循環(huán)水泵推力軸承溫度高的分析及處理焦紅瑞,王峰(1.中廣核工程有限公司設備采購與成套中心，廣東深圳518000;2.深圳中廣核設計有限公司核島系統所,廣東深圳518000)摘要:紅沿河核電站海水循環(huán)水泵在調試過(guò)程中出現泵推力軸承溫度高、無(wú)法穩定的問(wèn)題。為解決這-問(wèn)題，分析了軸承溫度高無(wú)法穩定的根本原因,提出了增加外置冷卻器和更換潤滑油的解決方案,并通過(guò)計算和試驗驗證了處理方案的可行性。關(guān)鍵詞:海水循環(huán)水泵;推力軸承;溫度高中圖分類(lèi)號:TM621文獻標志碼:A文章編號:1673-7598(2016)02 -080-03Analysis and Treatment of High Temperature in Circulating WaterPump Thrust Bearing for Nuclear Power StationJIAO Hongrui, WANG Feng(1. China Nuclear Power Engineering Co, Ltd., Shenzhen 518000, China;2. Shenzhen China Nuclear Power Design Co, Ltd, Shenzhen 518000, China)Abstract: The temperature of thrust bearing in Hongyanhe nuclear power station cireulating water pump increases rapidly and cannotbe kept stable during commissioning period. In order to solve this issue，the paper analyzes the root cause of the high temperatureand instability , proposes the solution to the issue by adding extemal cooler and changing lubricant, and verifies the availability of thesolution through calculation and site test.Key words: circulating water pump; thrust bearing; high temperature1概述冷卻水循環(huán)水泵的功能是通過(guò)2條獨立的進(jìn)水渠向每臺機組的冷凝器和輔助冷卻水系統提供冷卻海7oC軸承室水-2。紅沿河核電站每臺機組有2臺循環(huán)水泵,正常運行時(shí)2臺泵同時(shí)運行。45035C循環(huán)水泵具有軸向吸人口和混凝土蝸殼,由電機經(jīng)減速齒輪箱驅動(dòng)叫。紅沿河核電站海水循環(huán)圖1 軸承室冷卻方式示意圖水泵推力軸承采用滾柱軸承，軸承型號為NKE-次運轉1.5 h左右,推力軸承溫度上升至87 C且仍有29484- -E- MB,潤滑方式為閉式油浴潤滑,潤滑油加緩慢上升趨勢,無(wú)法穩定, (跳泵溫度為90 C),試驗注在軸承室,牌號Sell 68。在軸承室底部設計有冷卻結果如圖2中國煤化工持續運行。水室對軸承室潤滑油進(jìn)行冷卻(見(jiàn)圖1),冷卻水由本文通YHC N M H G缺陷及潤滑油選常規島閉試冷卻水系統提供,循環(huán)冷卻。擇錯誤是導致軸承溫度持續升高的根本原因。通過(guò)在紅沿河核電站調試過(guò)程中海水循環(huán)水泵首增加外置冷卻器和更換潤滑油解決了軸承溫度高的第2期焦紅瑞,等:核電站海水循環(huán)水泵推力軸承溫度高的分析及處理滑油膜,潤滑油粘度應保證在工作溫度下不喪失其溫升曲線(xiàn)最低粘度,-般軸承承受較重負荷時(shí),應使用較高粘90! 60度的潤滑油。紅沿河項目中設計采用的潤滑油型號為ShellTellus 68,由于軸承發(fā)熱量計算錯誤,實(shí)際發(fā)熱量大383:504:03 4:284:535:1于設計值,過(guò)多的發(fā)熱量導致潤滑油溫度升高、粘度時(shí)刻降低,進(jìn)而無(wú)法確保足夠的潤滑油膜,極有可能導致圖2循環(huán)水泵 首次啟動(dòng)推力軸承溫升試驗結果油膜失效，發(fā)生金屬接觸的現象。- -旦發(fā)生金屬接缺陷4。觸,即會(huì )產(chǎn)生更大的熱量,最終導致監測到的軸承溫度持續升高,無(wú)法穩定。2原因分析2.3軸承室設計泵運行中通過(guò)紅外測溫裝置測得軸承室潤滑油2.1軸承發(fā) 熱量計算錯誤在設計初期基于SKF(軸承品牌)軸承數據進(jìn)行溫度分部不均勻,有明顯的溫度階梯,在靠近軸承位發(fā)熱量設計計算,實(shí)際更換軸承牌號后沒(méi)有更新設置潤滑油溫度較高，靠近下部冷卻水室位置溫度較計計算過(guò)程是導致發(fā)熱量計算錯誤的根本原因,經(jīng)低,如圖1所示,表明潤滑油在軸承室內沒(méi)有形成循新軸承廠(chǎng)家核實(shí)，發(fā)熱量的計算模型并不精確,有環(huán),出現了分層現象。而軸承室設計空間較小，阻礙30%的誤差,根據最新計算結果，最大發(fā)熱量可能達了潤滑油循環(huán),使得潤滑油無(wú)法充分混合,進(jìn)而隨著(zhù)到9 kW ,平均值約6 kW。軸承發(fā)熱量計算結果如表1溫度的升高加劇這一分層現象。這種潤滑油分層現象使得冷卻水只與底層潤滑所示。油進(jìn)行熱交換,而推力軸承附近的熱量無(wú)法被帶走，表1軸承發(fā)熱量計算結果破壞了熱平衡,進(jìn)一步加劇了軸承溫度無(wú)法穩定的基于SKF發(fā)熱量設計值kW軸承廠(chǎng) 家估計值/kW設計誤差/kW問(wèn)題。1.264.8同時(shí),為驗證發(fā)熱量計算問(wèn)題,本文根據Dittus-3解決方案Boelter強制對流換熱關(guān)系式對軸承冷卻裝置的冷卻能力進(jìn)行了核算，最終得出實(shí)際發(fā)熱量約為7 kW,3.1增加外置冷卻器遠大于循泵廠(chǎng)家最初的設計值。采用的計算公式增加外置冷卻器可以提高系統的冷卻能力,通如下:過(guò)油泵進(jìn)行潤滑油強制循環(huán)，可以改善并重建軸承Q=h.A●OT(1)室內油循環(huán),使軸承室內潤滑油得到充分混合,進(jìn)而h= k.Nu(2)了解決了潤滑油分層現象。D%紅沿河項目首先采用了風(fēng)扇冷卻的外置油冷器Nu=02 023ReMPpP3(3) 進(jìn)行試驗 圖3為增加外置冷卻器的試驗結果,圖3中式中:Q為發(fā)熱量;h為對流換熱系數;A為截面積;可以看出，增加外置冷卻器的方式有效解決了推力AT為溫差;k為水的導熱系數;Nu為努塞爾數;D.為軸承溫度無(wú)法穩定的問(wèn)題，最終軸承溫度穩定在水力直徑;Re為雷諾數;Pr為普朗特數。50 C~60 C左右。由于實(shí)際發(fā)熱量大于設計值,雖然冷卻設計仍80r然可以包絡(luò )修正后計算的發(fā)熱量，但考慮計算誤70-差、設備制造等因素,當前的冷卻裝置已經(jīng)沒(méi)有設) 60-計余量。不同廠(chǎng)家軸承的摩擦系數不同,發(fā)熱量有一定程度的差異, 泵廠(chǎng)家基于SKF軸承參數進(jìn)行設鼻30-計是不合理的。20 |中國煤化工2.2 潤滑油粘度選擇錯誤HCN MH GEES￡潤滑油的粘度大小是形成潤滑油膜好壞的前提,為使滾道與滾動(dòng)體接觸表面間形成足夠厚的潤圖3增加外置冷 卻器后的試驗結果8陜西電力第44卷3.2選擇較高粘度的潤滑油」冷卻水選擇合適的潤滑油對軸承的潤滑和工作壽命是至關(guān)重要的,因此更換高粘度的潤滑油可以確保潤滑油膜的建立和軸承的使用壽命。核電站更換白Omala 150HD新油后再次啟動(dòng)循環(huán)水泵進(jìn)行試驗,試驗表明采用潤滑油Omala 150HD使穩定后的軸承電」」溫度降低了10 C,從而減小了單位時(shí)間換熱量,圖軸承室4、圖5分別為采用68號、150號粘度潤滑油冷卻器單冷卻水室位時(shí)間換熱量的曲線(xiàn)圖以及軸承和冷卻水溫差變可滑油化曲線(xiàn)。從圖4、圖5中可以看出采用高粘度的潤滑圖6最終方案原理圖油，單位時(shí)間換熱量更接近軸承廠(chǎng)家評估的軸承發(fā)熱量(6~6.5 kW)。因此,采用較高粘度的潤滑油使4結論軸承室內熱交換達到了平衡,從而有效改善了軸承發(fā)熱過(guò)大的問(wèn)題。文章通過(guò)分析和計算得出發(fā)熱量計算錯誤和潤5-士冷卻器換熱量滑油粘度選擇不當是導致循環(huán)水泵軸承溫度高且無(wú)0-法穩定的主要原因。并提出了增加外置冷卻器的改進(jìn)方案，通過(guò)試驗得出增加外置冷卻器可以提高系統的冷卻能力,改善并重建軸承室內的潤滑油循環(huán)，使軸承室內潤滑油得到充分混合，進(jìn)而解決了潤滑油分層現象。同時(shí)更換高粘度的潤滑油可以有效解決軸承發(fā)熱量過(guò)大的問(wèn)題，使軸承室內熱交換達到試驗時(shí)間了平衡。最終方案的選擇考慮了系統設計的安全冗圖4 潤滑油Tellus 68試驗結果余因素,使得泵運行更加穩定。30-十冷卻器換熱量參考文獻25冷卻器關(guān)、潤20[1]何川,郭立君.泵與風(fēng)機[M].北京;中國電力出版社，滿(mǎn)15-冷卻器開(kāi)2008.-10[2]李勇德.300MW機組立式循環(huán)水泵組上導軸承溫度號號員員員員高的原因分析及處理[J].陜西電力,2015,43(2):76-79.3] 武清波,何金玲,梁宇哲, 等.核電站用混凝土蝸殼式循圉5潤滑油Omala 150HD試驗結果環(huán)水泵的系統及結構[J].水泵技術(shù),2012, (2):17-19.3.3最終方案最終方案采取1用1備的冷卻器設置方式,外[4]陳軍琦.核電站重要廠(chǎng)用水泵軸承溫度異常波動(dòng)的處理[].水泵技術(shù),2009,(6):36 40.置冷卻器采用冷卻水循環(huán)換熱器，以避免環(huán)境溫(責任編輯徐娜娜)度變化對軸承冷卻造成影響。外置冷卻器配備了專(zhuān)用控制箱,采用PLC就地自動(dòng)控制,實(shí)現2臺冷卻收稿日期:2015-02-21器定期自動(dòng)切換功能。外置冷卻器的設計方案如作者簡(jiǎn)介:焦紅瑞( 1985 ),女,山西大同人，碩士,工程師,從事核電圖6所示。站設備技術(shù)管理方面的工作。中國煤化工YHCNM HG