900MW核电机组主泵振动问题的根本原因分析.doc

?900 MW核电机组主泵振动问题的根本原因分析 Root Cause Analysis on 900 MW Nuclear Power Unit Primary Coolant Pump Vibration Problem ?（岭东核电有限公司，广东深圳，518124） 摘 要: 怎样解释大亚湾与岭澳核电站配备的100型主泵在运行中表现出的特殊振动现象，长期以来一直困扰着管理与专业人员。本文在分析了几种理论解释后，通过对立式转子进行动力学分析，全面解释了主泵振动问题的产生、发展过程，并相应提出了预防思路。 关键词: 主泵 动平衡 动力学 Abstract:How to explain the vibration phenomenon of primary coolant pump in 900 MW nuclear power plant has long been puzzling the management and technical experts. This paper analyzes the specific vibration phenomenon of the pumps, and looks into several theoretical explanations towards the problem, and studies the dynamic behavior of pumps vertical shaft, then it comprehensively explains the causes and evolution process of vibration problem, and provide the idea of prevention accordingly. Key words: Primary pump Dynamic balance Dynamics 1 　反应堆主泵的型式与结构 　　反应堆主泵是压水堆核电站一回路主要的旋转设备，承担着补偿一回路冷却剂压力降、推动冷却剂循环等重要功能。大亚湾核电运营公司负责营运的大亚湾与岭澳核电站共装备12台由法国JEUMONT-INDUSTRIES制造的100型主泵（每单元机组配备3台）。每台主泵均为空气冷却、三相感应式电动机驱动的单级轴密封机组。整机是一台立式组件，如图1所示，从顶部到底部由电动机、密封组件和泵的水力部件组成，串联布置的三级轴封控制由泵轴的泄漏。由化容控制系统供应的密封水注入到泵轴承和密封件之间，以防止反应堆冷却剂向上流动，同时冷却轴封和泵轴承。电动泵组装有三个径向轴承和一个止推轴承，其中两个径向轴承和一个止推轴承用来支撑电动机转子，另一个径向轴承形成泵轴承，它是水润滑轴承，由斯太立合金堆焊的不锈钢轴颈和石墨环构成的套筒组成。 2 　反应堆主泵特殊的振动问题 　　两电站投入商运以来，100型主泵陆续出现的特殊振动问题长期困扰着专业技术人员，这些特殊的振动问题主要表现出如下特征。 2.1 主泵的振动水平明显地受到轴封水流量的影响 　　2003年4月8日，岭澳1号机由于投运RCV上充泵下泄孔板，致使3号主泵轴封流量由2.0 m3/h降低到1.7 m3/h（系统设计要求轴封流量控制在1.8 m3/h），该泵轴振动也由200 μm下降到150 μm，其后调高轴封流量到2.0 m3/h，振动水平又回升到190 μm。值得注意的是，不同主泵的振动状态对轴封水流量改变的响应是完全不同的，如2000年2月22日对D1RCP001/002/003PO进行轴封水调整的试验（数据见下表）： 轴封流量 D1RCP001PO D1RCP002PO D1RCP003PO 2.2 m3/h 160 μm 90 μm 200 μm 2.5 m3/h 155 μm 140 μm 180 μm 3.0 m3/h 155 μm 190 μm 160 μm 　　从上表可以看出：在轴封水流量由2.2 m3/h增大到3.0 m3/h后，1号泵振动水平基本不变，2号泵轴振动显著增大，而3号泵则明显减小。 2.2 主泵的振动高点是不断变化的 　　如：1999年3月8日，在105大修后一回路升温、升压过程，记录到D1RCP002PO振动矢量的变化情况，在冷态启动时工频分量为160 μm/8°，升温、升压到热停堆时这个振动矢量变化到154 μm/104°，也就是说振动方向变化了96°。 2.3 需要反复进行现场动平衡降低振动水平 　　每当主泵轴振动急剧增大时，变化的主要频率成分都是工频（占通频振动的80%~90%），一般的处理方式是在热停堆工况进行现场动平衡降低振动水平。但奇怪的是，经过平衡的主泵再经过一次简单的起停过程，又会表现出