百万千瓦核主泵副推力瓦异常磨损浅析与改进

某1000MW核电站反应堆冷却剂泵调试期间,在一回路压力为2.80 MPa启动时反应堆冷却剂泵(简称主泵,下同)温度出现异常升高,解体检查发现副推力瓦已出现异常磨损。本文对主泵轴承室结构进行介绍,重点对副推力瓦异常磨损原因进行了排查分析。并给出了改进措施,为同类型泵提供了一定的参考经验。     

核主泵轴承重载惰转停机承载性能研究

以某核主泵轴承为研究对象,针对其在重载惰转停机期间出现的主推力瓦磨损现象,指出了原轴承结构设计的不足,从轴承润滑理论出发,采用了DyRo BeS润滑计算软件,对主推力瓦惰转停机过程中的油膜厚度进行了分析。通过对推力瓦支点进行优化,并与原设计进行了对比分析,并进行了性能试验,验证了新设计的可靠性,为其他核主泵轴承的优化设计提供了一定的参考。结果表明:原推力瓦存在磨损的原因是瓦面面积不足且支点位置不合理,导致油膜厚度不够,在300r/min时便进入边界润滑状态,导致了很大的磨损风险。在支点位置改进之后,轴承的停机性能较之前有了明显的提高,有效避免了重载惰转停机过程中产生的严重磨损。     

百万千瓦轴封型核主泵推力轴承的运行优化

推力轴承是核电站用轴封型核主泵的重要组成部分,本文针对核主泵启动过程中推力轴承副瓦由于异常磨损导致的温度升高问题进行了详细分析,提出了优化控制顶轴油泵启动时机和启动时间以及提高主泵启动时主系统压力的改进措施,并据此提出了后续机组推力轴承的优化设计方案。     

核主泵无顶油惰转推力轴承磨损研究

本文介绍了核主泵在无高压油顶起推力轴承推力瓦的工况下,惰转停机过程推力轴承的磨损规律研究。基于雷诺方程分析,推力轴承流体动压润滑的油膜压力及油膜厚度变化规律,惰转停机过程分为流体动压润滑阶段、不连续流体动压润滑阶段和边界润滑阶段。核电厂全厂断电(SBO)工况下,核主泵无高压油轴承顶起系统对于选用传统的金属材料摩擦副推力轴承会有较大磨损概率,因此应采取必要措施确保核电站的运行经济性和可靠性。本文提出了轴封式核主泵用油润滑双向推力轴承所采用的新型自润滑复合材料摩擦副,从根本上解决SBO工况下推力轴承摩擦副的磨损,停机后可以再次启动核主泵并稳定运行。     

核主泵水润滑推力轴承试验的磨损颗粒研究

某核主泵水润滑推力轴承在试验浸银石墨瓦时,在类似热瞬态工况时出现异常振动及噪声,拆机发现石墨推力瓦和推力盘硬化层表面均出现较严重磨损,且石墨推力瓦出现局部剥落。采用化学、光学、X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、电子探针等方法研究水润滑轴承试验的磨损颗粒相结构、形貌、成分、组织和磨损表面特征;明确热瞬态时不锈钢推力盘硬化层与石墨推力瓦的摩擦磨损形式和过程,得出水润滑推力轴承已经进入边界润滑状态,局部发生干摩擦的结论;提出一些改进建议,如将水润滑轴承瓦面材料改为碳素纤维复合材料以增加抗磨性能,改善瓦面形状以减少热变形,增加接触曲面硬化层以控制高应力曲面接触的微动磨损。     

核主泵水润滑推力轴承试验磨损颗粒研究

某核主泵水润滑推力轴承在试验浸银石墨瓦时,在类似热瞬态工况时出现异常振动及噪声,拆机发现石墨推力瓦和推力盘硬化层表面均出现较严重磨损,且石墨推力瓦出现局部剥落。采用化学、光学、X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、电子探针等方法研究水润滑轴承试验的磨损颗粒相结构、形貌、成分、组织和磨损表面特征;明确热瞬态时不锈钢推力盘硬化层与石墨推力瓦的摩擦磨损形式和过程,得出水润滑推力轴承已经进入边界润滑状态,局部发生干摩擦的结论;提出一些改进建议,如将水润滑轴承瓦面材料改为碳素纤维复合材料以增加抗磨性能,改善瓦面形状以减少热变形,增加接触曲面硬化层以控制高应力曲面接触的微动磨损。     

石墨水润滑动压推力轴承的起飞转速及磨损的量化研究

针对极端工况下石墨水润滑动压推力轴承的起飞转速及磨损难以量化的问题,利用核主泵半尺寸轴承对量化方法展开研究.建立了石墨水润滑可倾瓦推力轴承模型,采用摩擦副粗糙度作为衡量指标计算了理论起飞转速,并与起飞转速台架试验结果进行了对比;使用质量磨损率作为衡量磨损量化标准,进行了小试样试验和启停台架试验,二者结合对石墨不锈钢摩擦...     

推力瓦热瞬态变形机理及抑制方法研究

针对核主泵水润滑推力轴承在事故工况下的热瞬态过程,建立了热固耦合瞬态有限元分析模型。基于所建立模型,分析了常见两层和三层结构推力瓦热瞬态过程瓦面变形,重点分析了三层结构推力瓦隔热层厚度对瓦面变形的影响。随后,进一步探索了遏制瓦面凹变形的方法,阐明了热瞬态过程中瓦面温度场分布不均是产生瓦面凹变形的主因。进一步提出一种新型包边式推力瓦,并仿真验证其能够有效降低热瞬态过程瓦面凹变形,为核主泵水润滑推力轴承的推力瓦设计提供了新思路。     

屏蔽式核主泵水润滑可倾瓦推力轴承推力盘的离心效应

屏蔽式核主泵避免了动密封问题,同时主泵中水润滑可倾瓦推力轴承有着尺寸大、推力盘转动惯量高、离心效应明显的特点。针对主泵中推力盘的结构特点及工况条件,基于有限元分析方法,建立考虑推力盘离心变形的可倾瓦推力轴承多场耦合计算模型。基于推力盘变形独立性探索了推力盘装配结构中两个关键间隙的设计参数:内轮毂端面与端面板直接接触,外套环与端面板之间留有间隙,屏蔽套与外套环之间应至少预留1.74 mm的间隙;探讨了推力盘装配结构对离心变形的影响:低转速下可倾瓦轴承可通过瓦块倾斜补偿推力盘变形,转速大于3600 r/min时推力盘变形迅速增大,极大增加润滑失效可能性;分析计算了不同结构尺寸下离心变形对推力轴承工作性能的影响:飞轮内轮毂凸沿外径的合理尺寸范围为0.63~0.67 m。     

某水电站推力轴承粘滞泵泵瓦支撑座结构改造

某水电站机组在以往的检修过程中发现推力轴承粘滞泵存在卡涩现象,改造前的粘滞泵泵瓦支架与瓦支撑属于刚性接触,运行过程中会导致粘滞泵径向串动,造成瓦支架在瓦支撑内摩擦,甚至发生卡阻情况,为此对粘滞泵泵瓦支撑座结构进行了改造,在瓦支撑内部增加了铜套,形成一种推力轴承粘滞泵泵瓦支撑座自润滑铜套结构,可有效防止粘滞泵出现卡涩现象。     

国产300MW机组主油泵推力瓦磨损的原因分析及处理

对国产300MW汽轮机主油泵推力瓦磨损的原因进行了较深入地分析，并提出了解决该问题的方案，具有一定的推广价值。     

330MW汽轮机推力瓦磨损原因分析及处理

汽轮发电机组的推力瓦主要用于承担转子残余的轴向推力,具有保证动静部件之间轴向间隙的重要作用,推力瓦乌金面磨损后将严重威胁机组的安全运行。本文针对某电厂喷嘴改造后推力瓦温度持续升高的问题,通过解体推力瓦,认真排查,发现是由于推力瓦座与推力盘扬度不一致,导致推力瓦非工作面局部磨损严重。针对这一缺陷进行有效处理,从而保证机组稳定运行。     

可倾瓦推力轴承惰转过程的最小膜厚预测方法

为建立可倾瓦推力轴承惰转过程中最小油膜厚度的预测方法,依据核主泵推力轴承的实际工作情况,基于雷诺方程的自编程序,分别进行热态和冷态下主、副轴瓦润滑性能参数的计算与数值模拟分析,提出可倾瓦推力轴承的最小油膜厚度的理论拟合公式,并对最小膜厚的计算值和拟合值进行对比和分析。结果表明：随着转速降低,主轴瓦的最小膜厚单调减小,副轴瓦的最小膜厚先增加后减小;主、副轴瓦最小膜厚的计算值可以和拟合值较好地对应,验证了理论拟合公式的可靠性。提出的理论拟合公式可以通过额定转速下的最小膜厚计算结果预测多种工作条件下的最小油膜厚度,为主泵惰转的安全性提供重要参考。     

平衡环式支承结构制造及静载荷试验

介绍了一种水润滑推力轴承平衡环式支承结构的制造特点,开展了平衡环静载荷试验,结果表明平衡环结构具有平衡各推力瓦载荷的能力。制造的平衡环在进行1︰1台架试验后,对其进行渗透探伤检查,检验区域无线性裂纹显示和有害形变,为核主泵抗扰动自平衡水润滑推力轴承研制奠定了基础。     

某核电主泵惰转期间推力轴承承载能力研究

基于雷诺润滑理论对某核电主泵推力轴承进行了数学建模,采用有限差分法求解并编制了数值计算程序。基于水推力分析,得到了该核主泵轴向力随转速的变化规律。利用程序对该核主泵惰转期间推力轴承的动态承载能力进行了分析,得到了惰转过程中最小油膜厚度、最高温度等参量的变化情况,为研究该主泵能否安全惰转提供了参考。     

主泵推力轴承失电惰转失效分析及改进研究

主泵失电惰转对核电站的安全、可靠运行至关重要。文中介绍了轴封型主泵推力轴承的结构特点及工作原理,分析了主泵失电惰转工况推力轴承失效的故障原因和机理,基于轴承故障原因及滑动轴承Stribeck特性曲线,提出了提高推力轴承失电惰转工况运行可靠性的改进措施。综合比较后选择轴承结构设计优化方案进行了试验验证,结果表明改进后的推力轴承满足主泵失电惰转要求。     

AP1000主泵启停期间轴向力辅助平衡方法研究

AP1000核电厂采用屏蔽泵作为主泵。为解决主泵启停期间下推力轴承及下推力盘受力较大的问题,同时尽可能减少轴承干摩擦时间,在不对现有主泵做任何改造的条件下,设想使用一外设装置通过主泵下部充排水管嘴将高压水注入主泵转子与定子之间的腔室,在主泵加速至某一转速前维持轴承水压力高于一回路压力,利用水压为转子提供向上的推力,进而辅助平衡主泵启停期间的轴向力,以进一步提高设备可靠性。经计算当压差约为2.93 MPa时,相对一回路呈高压状态的轴承水提供的推力即约等于转子重力。最后从对主泵内部冷却、一回路的影响等方面进一步分析了该方法的可行性。     

泵轴表面片状凹坑产生原因分析与处理

针对某电厂主给水泵与推力盘配合的泵轴表面存在大量片状凹坑产生机理开展研究，确定凹坑为摩擦形变所致。为此对推力盘的锁紧装置进行优化，减少推力盘相对于泵轴产生的微动；再提高泵轴配合表面的耐磨性能，缓解微动对泵轴配合面造成的磨损。     

循环乙烷泵轴承止推瓦磨损故障分析及处理

针对循环乙烷泵轴承止推瓦使用中存在的磨损问题,对泵吸入不良、轴承润滑不良、轴承振动进行了分析,并对泵进行力学分析计算,结果表明:叶轮背面的平衡孔过小,不能有效地平衡轴向力是造成轴承止推瓦严重磨损的主要原因,提出了采用加大平衡孔直径的措施来提高其平衡能力,大大延长了泵的使用寿命,保证了装置的平稳运行。     

核电厂循环水泵电机摆度问题分析与处理

针对防城港核电站一期循环水泵主电机在带齿轮箱空载运行过程中存在的"电机导瓦瓦温异常升高,达到报警值,导致无法进行带载试验"问题,对循环水泵主电机轴瓦腔室润滑油油质、电机径向导瓦瓦隙、径向导瓦工作面、电机转轴摆度、电机径向导瓦探头信号测量通道等方面进行了排查,对电机转轴摆度超标致因进行了分析归纳,提出了电机转轴轴线与推力头镜板摩擦面不垂直,引起电机转轴摆度超标,利用刮削电机推力头锁环,解决了电机推力头与主轴配合较松问题。研究结果表明,通过现场刮削电机推力头锁环,能够解决电机锁环厚薄不均匀、传动轴摆度超标等问题,使电机转轴摆度及振动、温度等各项运行参数在验收标准之内。