CN117782590A - 一种一回路冷却剂泵径向止推轴承的监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉核电领域，尤其涉及一种一回路冷却剂泵径向止推轴承的监控方法。所述监控方法为：测量径向止推轴承冷却回路介质进口温度和介质出口温度，并计算实际温度差；确定径向止推轴承冷却回路介质进口和介质出口的设计温差；比较实际温差与设计温差，判断径向止推轴承摩擦产生的热量是否超出限值，从而监测径向止推轴承的运行状态；排查径向止推轴承释热率的非设备损坏因素，确认径向止推轴承是否损坏。本发明利用机组上现有的仪表及设备参数，能快速有效的监测径向止推轴承运行状态，并提前做出预警，通过调整各系统运行参数，使得径向直推轴承恢复正常运行状态。

Description

一种一回路冷却剂泵径向止推轴承的监控方法

技术领域

本发明涉核电领域，尤其涉及一种一回路冷却剂泵径向止推轴承的监控方法。

背景技术

对于一回路冷却剂泵等一回路冷却剂泵设置有径向止推轴承，用于承受作用在泵轴上的径向一轴向负载，主要由壳体、上止推盘、下止推盘、推力盘、上部径向轴承、上端轴封、下端轴封组成。

作用在泵轴上的轴向力经过止推块传递到止推环上。止推块的工作表面和导流片垫片由耐磨材料制成，其表面形状能够确保它们被工作液体冷却和润滑。

一回路冷却剂泵运行期间为释放径向止推轴承滑动面上因摩擦而产生的热量，设置有径向止推轴承冷却回路，向冷却回路中注入除盐水。冷却液体的循环由内置的迷宫螺杆泵来实现，冷却轴承摩擦面。流经径向-止推轴承冷却回路冷却器的管内空间，管间空间为通过设备冷却水导出热量。

在功率运行期间，需持续监测一回路冷却剂泵上部径向止推轴承回路运行状态，当发现由于一回路压力，冷却回路冷却水流、温度等变化导致上部径向止推轴承发生磨损，将导致一回路冷却剂泵不可用，进而降低机组功率，使得反应堆偏环路运行。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种一回路冷却剂泵径向止推轴承的监控方法，利用机组上现有的仪表及设备参数，能快速有效的监测径向止推轴承运行状态，并提前做出预警，通过调整各系统运行参数，使得径向直推轴承恢复正常运行状态。

本发明提供了一种一回路冷却剂泵径向止推轴承的监控方法，包括以下步骤：

步骤一：测量径向止推轴承冷却回路介质进口温度和介质出口温度，并计算实际温度差；

确定径向止推轴承冷却回路介质进口和介质出口的设计温差；

步骤二：比较实际温差与设计温差，判断径向止推轴承摩擦产生的热量是否超出限值，

若实际温差大于设计温差，则

_△N％＝[(T₂-T₁)-(T_2设-T_1设)]/(T_2设-T_1设)x100％；

_△N％为一回路冷却剂泵释热率，用于表征一回路冷却剂泵径向止推轴承的运行情况；

当一回路冷却剂泵释热率大于5％且2h不回落时需退出一回路冷却剂泵运行；

当释热率低于5％且增长趋势缓慢，待机组停机检修时退出设备运行，进行检修工作；

若实际温差小于设计温差，则直观监测出一回路冷却剂泵释热率为负值，表征摩擦副状态良好，

当释热率逐渐偏正值或已为正值表征径向止推轴承可能存在摩擦，此时定义相对释热率：

_△N₁％＝[(T₂-T₃)/(T_2稳-T_3稳)-1]x100％；

利用相对释热率辅助判断径向止推轴承摩擦产生热量增大的原因；

步骤三：排查径向止推轴承释热率的非设备损坏因素，确认径向止推轴承是否损坏；

T₁代表径向止推轴承冷却回路介质进口实际温度；

T_1设代表径向止推轴承冷却回路介质进口设计温度；

T₂代表径向止推轴承冷却回路介质出口实际温度；

T_2设代表径向止推轴承冷却回路介质出口设计温度；

T_2稳代表径向止推轴承冷却回路介质出口稳定运行时温度；

T_3稳代表设备冷却水出口稳定运行时温度；

T₃代表设备冷却水出口实际运行时温度。

进一步地，所述步骤二中，利用相对释热率辅助判断径向止推轴承摩擦产生热量增大的原因具体包括：

若T₂温度上涨，T₃温度稳定或略微上升，释热率上升原因判断为径向止推轴承存在摩擦；

若T₃温度下降过大，原因判断为冷却回路堵塞或设备冷却水运行状态波动导致释热率短时上升，此时需排查导致释热率上升原因，及时调整运行状态，避免设备非计划退出运行。

进一步地，所述步骤三中，径向止推轴承释热率的非设备损坏因素包括：轴向力，径向止推轴承冷却回路冷却器设备冷却水侧水温，径向止推轴承冷却回路的压力及流量及一回路冷却剂泵所处隔间的环境温度；

当所述非设备损坏因素及相关系统均调整后，释热率无回落趋势，则判断径向止推轴承损坏。

进一步地，所述排查径向止推轴承释热率的非设备损坏因素的方法具体包括：

一回路冷却剂泵所处隔间的环境温度通过隔间温度计进行判断，日常维持隔间温度20～48℃，当温度超过48℃时，及时启动空调降低隔间温度，降低温度后观察释热率是否开始下降；

径向止推轴承冷却回路压力及流量，通过观察压力表及流量计参数趋势判断；当压力及流量降低时，通过径向止推轴承冷却回路仪表进行排气操作，观察径向止推轴承冷却回路压力能否回升，或者通过对径向止推轴承冷却回路补水方式提高压力并且增加扰动进行回路排气；

径向止推轴承冷却回路冷却器设备冷却水侧水温，短时减低会导致释热率上升，长期降低则有助于减缓释热率上升；当设备冷却水泵切换时，尽量降低两台泵并列运行时间，同时控制设备冷却水温度在26～29℃之间，避免设备冷却水温度大幅波动；

轴向力受一回路冷却剂泵所在系统压力变化影响最大，当轴向力增大，导致径向止推上摩擦副磨损增大，适当降低系统压力，通过修改一回路稳压器电加热器启停定值，维持一回路压力在15.45～15.55MPa，必要时切除两组电加热器中其中一组，减缓一回路压力上升速率，观察释热率有无回落趋势。

进一步地，在一回路冷却剂泵正常运行时，所述轴向力A＝A1+A2+A3+A4+A5+A6+A7；

其中：A1是一回路冷却剂泵所在系统运行压力，单位kN；

A2是机封弹簧力，-kN；

A3是一回路冷却剂泵转子重力，-kN；

A4加压泵提供的压力,-kN；

A5是叶轮运行时液动力，-kN；

A6是辅助叶轮运行时液动力，kN；

A7是轴承室螺纹泵运行时提供的压力，-kN。

进一步地，所述径向止推轴承冷却回路包括径向止推冷却回路管道，换热器及设备冷却水管道；

径向止推轴承摩擦产生的热量传递至径向止推轴承冷却回路；

径向止推轴承冷却回路热量通过换热器传递至设备冷却水回路。

与现有技术相比，本发明的一回路冷却剂泵径向止推轴承的监控方法，具有如下有益效果：

(1)本发明方法安全、方便、经济；根据反应堆运行期间一回路冷却剂泵可监测仪表参数，能够精准监测出一回路冷却剂泵运行过程中径向止推轴承状态，并形成固定的控制方法，做出提前干预手段。避免因一回路冷却剂泵径向止推轴承损坏，造成机组停堆停机事件。当停堆停机后，至少需要一天恢复运行，一台机组能避免1992万元的经济损失。

(2)通过持续监测径向止推轴承冷却回路释热率，当观察到径向止推轴承状态发生变化时，可以在运行参数超标前，通过此控制方法提前排查原因，避免一回路冷却剂泵参数超限。若一回路冷却剂泵运行参数超限，机组将降功率至67％以下，进行各系统排查工作。避免降功率期间，一台机组每天经济损失657万元。

(3)利用机组已有的系统与仪表参数，不需新增设备或装置。使用此方法计算径向止推轴承释热率更加经济、高效。

(4)可以保证监测的提前性与准确性，保证整个功率运行期间，一回路冷却剂泵运行平稳。

(5)通过此监控方法可形成精准的控制指标，通过调整各系统运行参数，减少一回路冷却剂泵径向止推轴承检修次数。

附图说明

图1表示径向止推轴承冷却回路示意图；

图中，

1-径向止推冷却回路管道，2-换热器，3-设备冷却水管道。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明的实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明的限制。

本发明利用核电机组现有的系统仪表及系统设备参数，不需要额外增加设备或装置即可通过径向止推轴承冷却回路进出口温度可以计算出径向止推冷却回路释热率，即可识别径向止推轴承运行状态，再通过及时排查释热率上升原因，保证一回路冷却剂泵稳定运行。

径向止推轴承冷却回路如图1所示，所示包括径向止推冷却回路管道，换热器及设备冷却水管道；

径向止推轴承摩擦产生的热量传递至径向止推轴承冷却回路；

径向止推轴承冷却回路热量通过换热器传递至设备冷却水回路。

本发明的实施例公开了一种一回路冷却剂泵径向止推轴承的监控方法，包括以下步骤：

步骤一：测量径向止推轴承冷却回路介质进口温度和介质出口温度，并计算实际温度差；

_△T＝T₂-T₁

T₁代表径向止推轴承冷却回路介质进口实际温度；

T₂代表径向止推轴承冷却回路介质出口实际温度；

确定径向止推轴承冷却回路介质进口和介质出口的设计温差；

_△T_设＝T_2设-T_1设

T_1设代表径向止推轴承冷却回路介质进口设计温度；

T_2设代表径向止推轴承冷却回路介质出口设计温度；

不同形式一回路冷却剂泵根据实验及设计文件确定，例如VVER一回路冷却剂泵厂家设计文件中：一回路冷却剂泵径向止推轴承冷却回路标准温升_△T_设为18.5℃；

步骤二：比较实际温差与设计温差，判断径向止推轴承摩擦产生的热量是否超出限值，从而检测径向止推轴承的运行状态；

若实际温差大于设计温差，则

_△N％＝[(T₂-T₁)-(T_2设-T_1设)]/(T_2设-T_1设)x100％；

_△N％为一回路冷却剂泵释热率，用于表征一回路冷却剂泵径向止推轴承的运行情况；

当一回路冷却剂泵释热率大于5％且2h不回落时需退出一回路冷却剂泵运行；

当释热率低于5％且增长趋势缓慢，待机组停机检修时退出设备运行，进行检修工作；

若实际温差小于设计温差，则直观监测出一回路冷却剂泵释热率为负值，表征摩擦副状态良好，

当释热率逐渐偏正值或已为正值表征径向止推轴承可能存在摩擦，此时定义相对释热率：

_△N₁％＝[(T₂-T₃)/(T_2稳-T_3稳)-1]x100％；

T_2稳代表径向止推轴承冷却回路介质出口稳定运行时温度；

T_3稳代表设备冷却水出口稳定运行时温度；

T₃代表设备冷却水出口实际运行时温度；

利用相对释热率辅助判断径向止推轴承摩擦产生热量增大的原因；

原因具体包括：

若T₂温度上涨，T₃温度稳定或略微上升，释热率上升原因判断为径向止推轴承存在摩擦；

若T₃温度下降过大，原因判断为冷却回路堵塞或设备冷却水运行状态波动导致释热率短时上升，此时需排查导致释热率上升原因，及时调整运行状态，避免设备非计划退出运行。

步骤三：排查径向止推轴承释热率的非设备损坏因素，确认径向止推轴承是否损坏；

径向止推轴承释热率的非设备损坏因素包括：轴向力，径向止推轴承冷却回路冷却器设备冷却水侧水温，径向止推轴承冷却回路的压力及流量及一回路冷却剂泵所处隔间的环境温度；

一回路冷却剂泵所处隔间的环境温度通过隔间温度计进行判断，日常维持隔间温度20～48℃，当温度超过48℃时，及时启动空调降低隔间温度，降低温度后观察释热率是否开始下降；

径向止推轴承冷却回路压力及流量，通过观察压力表及流量计参数趋势判断；当压力及流量降低时，通过径向止推轴承冷却回路仪表进行排气操作，观察径向止推轴承冷却回路压力能否回升，或者通过对径向止推轴承冷却回路补水方式提高压力并且增加扰动进行回路排气；

径向止推轴承冷却回路冷却器设备冷却水侧水温，短时减低会导致释热率上升，长期降低则有助于减缓释热率上升；当设备冷却水泵切换时，尽量降低两台泵并列运行时间，同时控制设备冷却水温度在26～29℃之间，避免设备冷却水温度大幅波动；

在一回路冷却剂泵正常运行时，所述轴向力A＝A1+A2+A3+A4+A5+A6+A7；

其中：A1是一回路冷却剂泵所在系统运行压力，单位kN；

A2是机封弹簧力，-kN；

A3是一回路冷却剂泵转子重力，-kN；

A4加压泵提供的压力,-kN；

A5是叶轮运行时液动力，-kN；

A6是辅助叶轮运行时液动力，kN；

A7是轴承室螺纹泵运行时提供的压力，-kN。

轴向力受一回路冷却剂泵所在系统压力变化影响最大，当轴向力增大，导致径向止推上摩擦副磨损增大，适当降低系统压力，通过修改一回路稳压器电加热器启停定值，维持一回路压力在15.45～15.55MPa，必要时切除两组电加热器中其中一组，减缓一回路压力上升速率，观察释热率有无回落趋势；

当所述非设备损坏因素及相关系统均调整后，释热率无回落趋势，则判断径向止推轴承损坏。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种一回路冷却剂泵径向止推轴承的监控方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：测量径向止推轴承冷却回路介质进口温度和介质出口温度，并计算实际温度差；

确定径向止推轴承冷却回路介质进口和介质出口的设计温差；

步骤二：比较实际温差与设计温差，判断径向止推轴承摩擦产生的热量是否超出限值，

若实际温差大于设计温差，则

_△N％＝[(T₂-T₁)-(T_2设-T_1设)]/(T_2设-T_1设)x100％；

_△N％为一回路冷却剂泵释热率，用于表征一回路冷却剂泵径向止推轴承的运行情况；

当一回路冷却剂泵释热率大于5％且2h不回落时需退出一回路冷却剂泵运行；

当释热率低于5％且增长趋势缓慢，待机组停机检修时退出设备运行，进行检修工作；

若实际温差小于设计温差，则直观监测出一回路冷却剂泵释热率为负值，表征摩擦副状态良好，

当释热率逐渐偏正值或已为正值表征径向止推轴承可能存在摩擦，此时定义相对释热率：

_△N₁％＝[(T₂-T₃)/(T_2稳-T_3稳)-1]x100％；

利用相对释热率辅助判断径向止推轴承摩擦产生热量增大的原因；

步骤三：排查径向止推轴承释热率的非设备损坏因素，确认径向止推轴承是否损坏；

T₁代表径向止推轴承冷却回路介质进口实际温度；

T_1设代表径向止推轴承冷却回路介质进口设计温度；

T₂代表径向止推轴承冷却回路介质出口实际温度；

T_2设代表径向止推轴承冷却回路介质出口设计温度；

T_2稳代表径向止推轴承冷却回路介质出口稳定运行时温度；

T_3稳代表设备冷却水出口稳定运行时温度；

T₃代表设备冷却水出口实际运行时温度。

2.根据权利要求1所述的一回路冷却剂泵径向止推轴承的监控方法，其特征在于，所述步骤二中，利用相对释热率辅助判断径向止推轴承摩擦产生热量增大的原因具体包括：

若T₂温度上涨，T₃温度稳定或略微上升，释热率上升原因判断为径向止推轴承存在摩擦；

若T₃温度下降过大，原因判断为冷却回路堵塞或设备冷却水运行状态波动导致释热率短时上升，此时需排查导致释热率上升原因，及时调整运行状态，避免设备非计划退出运行。

3.根据权利要求1所述的一回路冷却剂泵径向止推轴承的监控方法，其特征在于，所述步骤三中，径向止推轴承释热率的非设备损坏因素包括：轴向力，径向止推轴承冷却回路冷却器设备冷却水侧水温，径向止推轴承冷却回路的压力及流量及一回路冷却剂泵所处隔间的环境温度；

当所述非设备损坏因素及相关系统均调整后，释热率无回落趋势，则判断径向止推轴承损坏。

4.根据权利要求3所述的一回路冷却剂泵径向止推轴承的监控方法，其特征在于，所述排查径向止推轴承释热率的非设备损坏因素的方法具体包括：

一回路冷却剂泵所处隔间的环境温度通过隔间温度计进行判断，日常维持隔间温度20～48℃，当温度超过48℃时，及时启动空调降低隔间温度，降低温度后观察释热率是否开始下降；

径向止推轴承冷却回路压力及流量，通过观察压力表及流量计参数趋势判断；当压力及流量降低时，通过径向止推轴承冷却回路仪表进行排气操作，观察径向止推轴承冷却回路压力能否回升，或者通过对径向止推轴承冷却回路补水方式提高压力并且增加扰动进行回路排气；

径向止推轴承冷却回路冷却器设备冷却水侧水温，短时减低会导致释热率上升，长期降低则有助于减缓释热率上升；当设备冷却水泵切换时，尽量降低两台泵并列运行时间，同时控制设备冷却水温度在26～29℃之间，避免设备冷却水温度大幅波动；

轴向力受一回路冷却剂泵所在系统压力变化影响最大，当轴向力增大，导致径向止推上摩擦副磨损增大，适当降低系统压力，通过修改一回路稳压器电加热器启停定值，维持一回路压力在15.45～15.55MPa，必要时切除两组电加热器中其中一组，减缓一回路压力上升速率，观察释热率有无回落趋势。

5.根据权利要求4所述的一回路冷却剂泵径向止推轴承的监控方法，其特征在于，在一回路冷却剂泵正常运行时，所述轴向力A＝A1+A2+A3+A4+A5+A6+A7；

其中：A1是一回路冷却剂泵所在系统运行压力，单位kN；

A2是机封弹簧力，-kN；

A3是一回路冷却剂泵转子重力，-kN；

A4加压泵提供的压力,-kN；

A5是叶轮运行时液动力，-kN；

A6是辅助叶轮运行时液动力，kN；

A7是轴承室螺纹泵运行时提供的压力，-kN。

6.根据权利要求1所述的一回路冷却剂泵径向止推轴承的监控方法，其特征在于，所述径向止推轴承冷却回路包括径向止推冷却回路管道，换热器及设备冷却水管道；

径向止推轴承摩擦产生的热量传递至径向止推轴承冷却回路；

径向止推轴承冷却回路热量通过换热器传递至设备冷却水回路。