楊洪波 吳煥雲 李振鵬
（中廣核工程有（yǒu）限公司，廣東（dōng）深圳 518124）
摘 要：給水泵的可靠性對於核電機組的安全穩定運行有著重要（yào）的影響。鑒於國內尚沒有（yǒu）針對核電廠給水泵軸承溫度保護方（fāng）麵的標準（zhǔn）和規範；與此同時，根據在役核電廠的經驗（yàn）反饋，軸承溫（wēn）度測點有必要進行優化以進一步提高給水泵的可靠性。該文通過對於給水泵軸（zhóu）承溫度保護方（fāng）案的研究，特別是測點誤動（dòng）作的原（yuán）因、測點的設置、測點邏輯處理等方麵進行分析（xī），並結合水泵行業以及核（hé）電廠的數（shù）據，得（dé）出適合核電廠給水泵軸承溫度（dù）保護的優化方案，旨在為後續項目給水泵軸承溫度保護（hù）方案提供指導，提（tí）高給水泵的可靠性。
關鍵詞：給水泵；溫度測點（diǎn）；軸承
電動給水泵對核電廠的安全運（yùn）行具有重要作（zuò）用。該文著重對軸承溫度保護邏輯方案進行研究，從定性（xìng）和定量（liàng）角度析軸承溫度保護邏輯方案，並給出（chū）適合核電廠（chǎng）的電動給水泵軸承溫度保護邏輯方案。
1 電動給水（shuǐ）泵係統介紹
1.1係統功能
核電廠給水係統的主要功（gōng）能是在不同工（gōng）況下向蒸汽發生器提供滿足要求的給水。
電動給水泵為給水提（tí）供動力以滿足核島蒸汽發生器的壓力要求。該係統功能是配合給（gěi）水流量調節係統，將（jiāng）除氧（yǎng）器中的水（shuǐ）抽出、加壓、並經過高壓給（gěi）水（shuǐ）加熱器送到蒸汽發生（shēng）器[1]。
1.2係統組（zǔ）成
典型核電（diàn）廠電動給（gěi）水泵（bèng）由前置泵、電動（dòng）機、液力（lì）耦合器或齒輪箱、壓力級泵組成。
2 電動給水泵保護邏輯方（fāng）案概（gài）述
根據電動給水泵的構成（chéng），結合上主流給水泵製造商的原始設計方案，電動（dòng）給水泵保護一般包括（kuò）以下幾類：
①水泵本體的（de）保護；
②電機本體的保護；
③液力耦合（hé）器或齒輪（lún）箱的保護；
④來自與其他信號的保護。
給水泵（bèng）製造商（shāng）從自身（shēn）角度考慮，一方麵盡（jìn）可能減少（shǎo）溫度測點的設置，以降低成本；另一方麵，溫度（dù）測點的基本上均設（shè）置成單點跳泵信號。根據在建CPR1000機組統計，給水泵軸承溫度信號所引起單點跳泵約占到給水泵所有跳泵信號總（zǒng）數的70%。
此外，根據（jù）經驗反饋，給水泵原始（shǐ）保護邏輯方案不盡合（hé）理，主要表現在（zài）：①原（yuán）始軸承溫度保護邏輯方案單點跳泵信號過多，增（zēng）加虛假溫度信號導（dǎo）致給（gěi）水泵（bèng）誤動作的風險；②對於重要位置（zhì），如推力軸承測點（diǎn）數量偏少。
3 給水（shuǐ）泵（bèng）軸承溫（wēn）度（dù）保護邏輯方案分析
溫度（dù）保護作為熱工自（zì）動化的重要部分，電動給水泵設置軸（zhóu）承（chéng）的（de）溫（wēn）度保護。但在實際過（guò）程中，可能由於測溫元（yuán）件故障（zhàng）造成被測溫度突然升高。對於單個（gè）溫度測點就觸發跳泵信號的保護邏輯方案，這（zhè）種（zhǒng）溫度突然升高可引（yǐn）起給水泵誤跳閘（zhá），進而可能影響機組（zǔ）的穩（wěn）定運行。
3.1溫度保護邏（luó）輯方案的定性（xìng）分析
熱電阻是利用金屬導體電阻隨溫（wēn）度而變化（huà）的原理製成（chéng）的。溫度上升和下降的變化（huà）是一個連續（xù）的且變（biàn）化小的過程。
當熱電阻斷線以及接線端（duān）接觸不良（liáng）時，其接（jiē）觸電（diàn）阻（zǔ）會增大，對於保護來說其溫度會發生突然的升高，導致保護動作。根據以往工（gōng）程經驗，工程上時有虛假（jiǎ）的、不符合（hé）實際的信號產生。
因（yīn）此，從定性（xìng）分析（xī）角度來看，單個溫度測點虛假信號的產（chǎn）生（shēng）對於設備本身而言（yán）更為有利，但對於全廠的可利用率可能會有影響。因此，溫度保護邏輯方案需（xū）要綜合考慮設備安全、電廠可利用率（lǜ）、投資等因素進行決定。
為盡可（kě）能避免上述虛（xū）假信號的產生，工程上可通過兩大（dà）類處理方式：①改（gǎi）變溫度信號的Z終導（dǎo）向，即把溫度信號修改為僅用於報警、顯示，而不進（jìn）行相關的（de）邏輯控（kòng）製；②處理溫度測點產生的信號，即通（tōng）過一定（dìng）的處理方式對於溫度信號進行處理，盡可能規避虛假信號產生的（de），處理方式主要包（bāo）括（kuò）：增加延時環節、增加延時和壞點檢查、增（zēng）加速率閾值[2]、采（cǎi）取冗餘配置並進行邏輯運算。
結合工程（chéng）經驗，優先推薦采用改變溫度信號導向以及冗餘配置（zhì）加邏輯運算的方式來避免虛假信號的產生。
對於改變溫度信號導向的方式，核心的（de）問題是確定可以采取這種方式的範圍，通過（guò）與製造商進行交流、比（bǐ）較國內外核電項（xiàng）目的具（jù）體工程方案、結合核電機組的運行經驗，對於給（gěi）水（shuǐ）泵徑向軸承（chéng），推薦采取改變溫度信號導向的方式，即（jí）徑向軸承的溫度（dù）信號僅用於報警即顯示，不作為給水泵跳泵信號。
此（cǐ）外，對於推力軸承，推薦采（cǎi）用冗餘配（pèi）置加邏輯運算的（de）方式進行（háng）處理（lǐ），下文從定量的（de）角度對該方式進行分（fèn）析。
3.2測點冗餘設置的定量（liàng）分（fèn）析
給水泵推力軸承一般（bān）包括數塊扇形的瓦塊，呈分（fèn）散分布，根據給水（shuǐ）泵製造商（shāng）的反饋，給水泵推力軸承單側（內側或是外側）安裝的溫度測點不宜超（chāo）過3個。下麵對（duì）3個以內的溫度測點的不同邏輯運算進行進一步分析。
邏輯係統（tǒng）故（gù）障模式有兩種，拒動故障和誤動（dòng）故障，前者是（shì）指邏輯的某些輸入通道存在拒動性故障而可能引起邏輯的拒動性故障，這是一（yī）個危險性故障，將導致不能正常啟動保護動作；後者是（shì）指某些輸入通道產生虛（xū）假信號而引（yǐn）起邏輯的（de）誤動性故障，將導致保護誤（wù）動（dòng）作，降低了電廠的可用性（xìng）。
通過邏輯運算可知，三取二邏輯運算（suàn）在拒動和誤動方麵都有（yǒu）相對（duì）較低的概率。
4 給水泵（bèng）軸（zhóu）承（chéng）溫度保護推（tuī）薦方案
4.1推薦方案描述
綜上所述，對於給水泵徑向軸承，溫度測點僅用報警（jǐng），不進行邏輯控製，考慮（lǜ）到在線檢修的需要，設置1個測點，配置雙支熱電阻；對於給水泵推力軸承，在推（tuī）力軸承的內側及（jí）外側（cè），分別設置3個測點，並進行三取二邏輯（jí）運算後得出Z終的（de）輸出（chū）信號。
4.2推薦方案可行性（xìng）分析
4.2.1徑向軸承（chéng）方案分析
對於徑（jìng）向軸承，給（gěi）水泵徑向軸承溫度高通（tōng）常在缺少潤滑油的工況下（xià）發生，由於給水泵配有專門的潤滑油係統，潤滑油係統具有主油泵（bèng）、輔助油泵，此外潤（rùn）滑油（yóu）係統（tǒng）還設置潤滑油（yóu）壓力低的保護，能保證給水泵運行時徑向軸承得到（dào）良好的潤滑，徑向軸承（chéng）溫度較為可控。即（jí）便出現潤滑（huá）不暢（chàng）的（de）情（qíng）況，徑向軸承溫升（shēng）速率也（yě）比較小。將該保護邏輯修改為報（bào）警，適當地降低報警（jǐng）溫（wēn）度，在報警信（xìn）號發（fā）出後，操作人（rén）員可（kě）及時進行必要的處理。
關於徑向軸承溫度測點的設（shè）置，由於徑向軸承測點數量較少，目前的徑向軸（zhóu）承較為容易布置，在DCS中也較為容易實現報警功能。因此，徑向軸（zhóu）承修改為報警的方式在技術上是可行的（de）。
4.2.2推力軸承方（fāng）案分（fèn）析
對（duì）於推力軸（zhóu）承，由於轉子（zǐ）推力盤與轉子軸心線的垂直（zhí）度誤差，會造成推力（lì）軸承的（de）部（bù）分軸瓦受力大；如（rú）果軸瓦平（píng）麵度不好，其偏（piān）差（chà）超過了Z小油膜（mó）厚度，將會（huì）破壞軸瓦與推力盤之間的油膜；若軸瓦安裝的相對高差大，也會導致部分推力瓦（wǎ）受力大。推力軸承一旦磨損，溫度上升速（sù）度較快，若不設置自動停泵，可（kě）能會損壞（huài）給水泵相關設備。
同時，在DCS中，應用三（sān）取二邏輯運算的係統很多。因此，推（tuī）力軸承同時進行三取二運算也是（shì）可行的。此外，火力發（fā）電廠的鍋爐給水泵相關標準對於軸承溫度測點也推薦采用三（sān）取二冗餘配置[3]。
5 結語
對於核電廠電動給水泵軸（zhóu）承溫度保護邏輯方案，徑向軸承推薦設置單個溫度測點，且配備雙支熱電阻；推力軸承推薦每側均設（shè）置3個測點，並采用三取二邏輯運算。從技術角度看，這種方案既可（kě）以保證給水（shuǐ）泵設備（bèi）本（běn）體的安全，也可以提高係統乃至機組的可（kě）靠性；從經濟（jì）角度看，相比較給水泵製造（zào）商的原始方案，僅增（zēng）加了數個（gè）熱電阻，投資費用並未大幅提高。
參考文獻
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[2]李（lǐ）威.電動主給水泵溫（wēn）度保護（hù）邏輯（jí）的優化[J].沿海企業（yè）與（yǔ）科技，2010（10）：105-106.
[3]DL/T592-2010，火力發電廠鍋爐給水泵的檢測與控製技術條件[S].2010.
來源：《科技資訊（xùn）》2015年第19期
