红沿河核电厂电动给水泵组液力耦合器油温过高原因分析及处理

红沿河核电厂 1号机组3台调速电动给水泵组在调试过程中出现液力耦合器油温过高现象 (见表1)，影响电动给水泵组的可用性，对核电站常规岛甚至整个核电站的安全经济运行构成威胁，有必要进行全面的分析并采取相应的技术措施解决。

2 概 况红沿河核电厂 #l、#2、#3、#4机组工程 4x1000 MWe采用 CPR 1000技术，由中广核工程公司工程总承包，深圳中广核工程设计有限公司设计，每台机组配备 3台调速电动给水泵组。调速电动给水泵组由前置泵、电机、液力耦合器、压力泵串联组成 (如图1)，电机直接驱动前置泵和液力耦合器，液力耦合器驱动压力泵，通过调节耦合器的输出转速调节给水泵流量。

表 1 液力耦合器油温过高现象时 间 2012年 6月 17日1 1：31时启动2号电动给水泵组 ，转速控制方式为手动。手动提升压力级泵转速至 2876 drain，泵组运行约 15分钟后，工作油冷却器人口温度升高至l09.6现 象 ℃ (报警值 l1O℃，跳泵值 130℃)。冷却器出口温度为 58.9℃；润滑油冷却器入口温度升高至 68.7℃(报警值 65℃，跳泵值 70℃)，冷却器出口温度为43.3℃，主控手动停泵此调速电动给水泵组配套使用的液力耦合器是由德国伏伊特公司 (voi廿1)生产的RKM型液力耦合器 (如图2)，它通过齿轮传动比将低转速变为高转速，再通过液力耦合器的涡轮进行-定范围内的转速调节，实现调节电动给水泵转速的功能。液力耦合器的核心部件为-组泵轮和涡轮，其调速原理为：电动机的转速经定速齿轮传递增速后 ，带动耦合器的泵轮旋转，泵轮叶片激起腔内的工作油，在离心力作用下，泵轮通过工作油将电动机机械能转变为工作油能量传递给耦合器内的涡轮叶片，涡轮再将吸收的工作油能量传递给工作机。动力机与工作机的传动介质为工作油，通过耦合器内勺管调节工作油量改变离心力 (力矩)大小并调节涡轮的转速，即改变电动给水泵组的转速，从而调节电动给水泵组的流量，起到调节蒸汽发生器水位的作用。

图 1 电动给水泵组布置图2013年第1期 小番柱 采 ·47·表 2 初步分析序号 可能原因 检 查 分析及判断润滑油系统从外部轴承带入过多热量导 从前置泵、电机、耦合器及主泵各轴瓦温度测点及就地回油 l 排除该可能性致油温高 温度显示表来看，各轴瓦回油温度均无异常检查工作油和润滑油冷却水回水总管冷却水流量和冷却水温 从冷油器出口油温来看，冷 2 冷却器冷却水流量不足或温度过高度，均满足设计要求 却效果较好。排除该可能性3 工作油泵故障。不能建立有效循环 现场测得工作油泵出口压力在设计压力范围之内 排除该可能性设备运行之前工作油、润滑油已经冲洗合格，清洁度满足 4 工作油、 润滑油品质问题 排除该可能性 NAS 9级要求易熔塞融化或其它原因导致温度较高的 5 经现踌查， 易熔塞完整，且未发现其它漏点 排除该可能性 工作油进入油箱， 导致油温过高6 液力耦合器工作区域不当 电动给水泵组和耦合器运行在能损较大区间内，能耗损较大 可能是主要原因之-- 方面电动给水泵组在冷水状态下工作 (正常工作温度为177℃，调试时仅为4O℃)，密度较大，所需功率也较大； 7 液力耦合器负载过大 可能是主要原因之- 另-方面电动给水泵组的低转速流量 (2256 m31)大于设计值 (2085 nm )。所需要的功率超过设计值工作油回路压力过高，导致工作油循环 现踌查工作油回路压力 (1.8 bar)在设计范围 (1.3 bar- 虽然不是主要原因，但是可 8量不足 2-3 bar)内 以作为-个解决措施油母管返回液力耦合器油箱。

3 油温升高原因分析3.1 初步分析针对红沿河核电厂 1号机组电动给水泵组调试过程中出现液力耦合器油温过高问题，作了全表3 电动给水泵组运行参数日 期 2012年 6月 17日温 度 (℃) 40密 度 (kgm3) 998转 速 ( n) 2822流 量 (mvh) 2256功 率 (kw) 1317.9瓣。

3.2 深入分析在以上初步分析基础上，根据电动给水泵组运行参数 (表 3)对第 6、7项进行深入分析。

根据RKM型液力耦合器的效率曲线，可以计算出液力耦合器的工作参数 (表4)。

表4 液力耦合器的工作参数转 速 ( n) 2822负 载 (kW) 1317.9负 荷 (%) 23-3效 率 (%) 55输入功率 (kW) 2396.2能 损 ( r) lO78.3s 7J∞ ， l l 、工作 阍、 》. i～--0m 1( 、、～ 0 Io 2Ooo 3Ooo 4O0I输出转速 ( n)图4 RKM型液力耦合器输出功率-转速曲线· 48· ，J.器柱 采 2013年第1期结合图4液力耦合器输出功率-转速曲线，可以判断液力耦合器油温上升过高是由于低速下电动给水泵组流量过大，造成耦合器负载过大，超出液力耦合器的正常工作范围所造成。

4 处理措施根据以上分析，提出以下几条解决措施：1)优化电动给水泵组的启动方式，启动时快速升高转速至4000 r/min，避开能损较大区间，减少在能损较大区间内的工作时间。

2)降低液力耦合器负载，由于改变不了冷水密度，只能从降低电动给水泵组低转速时的工作流量考虑 ，通过减小电动给水泵组出口小流量阀的开度，降低电动给水泵组工作流量，从而实现降低液力耦合器的功率输出。经过调整，电动给水泵组运行参数如表 5。

3)根据图 3，工作油回路压力由安全泄压阀(21号部件)控制，适当增加安全泄压阀开度，可以提高经过冷却器冷却后的工作油流量，工作油循环量增加，冷却器冷却功率增加，从而降低工作油温度。调整液力耦合器的工作油回路压力，根据液力耦合器设计 ，工作油压力范围为1.3 2.3bar(g)， 厂 家 在 设 备 出 厂 时 设 定 值 为1.8 bar(g)，经过与液力耦合器厂家沟通和澄清，最终决定将工作油回路压力调整为 1.5 bar(g)。

红沿河核电厂在后续电动给水泵组调试过程中，逐步实施以上措施，调试完成后工作油运行温度均下降并稳定在合理值 100℃左右，润滑油运行温度均下降并稳定在合理值6O℃左右，工作油表5 调整后电动给水泵组运行参数设 备 1号泵组 2号泵组 3号泵组日 期 2012-O8-13 2012-08-l2温 度 ) 40 40 40密 度 (k#m3) 998 998 998转 速 (r/min) 400O 40oO 4ooO流 量 (m3/h) 261I 2624 2650功 率 (kw) 3538.1 3521.8 3548.9液力耦合器负荷 ) 62.6 62-3 62.8耦合器效率 (%) 83 83 83液力耦合器输入功率 (kW) 4262.7 4243.1 4275.8能 损 (kW) 724.6 721.3 726.9和润滑油温度过高的问题得到彻底解决。

应用5 处理结果在后续项目中的根据红沿河核电厂的处理结果，辅宁德核电项 目的电动给水泵组在调试时也采取了相同的处理措施，效果良好。预计在将来其它项目中遇到类似的问题，也可采用相同的技术分析和处理措施来应对。

版社，1974年8月2 刘立 ，马立山. 流体力学 ，2004年 6月3 关醒凡. 现代泵理论与设计。

文 献离心泵设计基础. 机械工业出泵与风机. fj国电力出版社 ，中国宇航出版社(本文编辑 王振 )(上接第 44页)