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(1.福建福清核电有限公司，福建 福清 350300；2.中核国电漳州能源有限公司，福建 漳州 363300)

核电厂余热排出系统(RRA)用于排出堆芯余热、一回路水和设备的显热以及主泵产生的热量，余热排出泵由余热排出泵电动机直接驱动。国内某核电厂二代改进型核电机组RRA系统采用由法国JEUMONT公司生产的TNC 630 AX4型电机[1]，额定转速1483.5 r/min，油脂型号：MOBIL MOBILTEMP SHC100，该电机非驱动端轴承为6326 M/C3，驱动端轴承为NU324ECM/C3，均为大游隙轴承。

在核电机组分别处于MCS(维修停堆模式)、NS/RRA(RRA冷却正常停堆模式)、NS/SG(蒸汽发生器冷却停堆模式)、RP(反应堆功率运行)模式运行时，1台余热排出泵不可用将记入机组IO(随机事件，需在规定时限内尽快消除该事件，否则机组将撤至后备模式)，缺陷处理工期极其有限(MCS：24 h；NS/RRA：3*24 h；NS/SG：7*24 h；RP：7*24 h)。如未能在规定时间内完成缺陷处理，机组状态将被迫后撤，导致机组非计划停机停堆甚至引起电网功率波动[2]。

此外，如故障发生时机组处于RP运行模式，核岛内辐射剂量大，维修人员处理缺陷时将不得不暴露于核岛辐射环境中，对工作人员身体健康产生危害。

1 事件概述

某核电厂3RRA001MO(3号机组1号余热排出泵电机)启动后，电机驱动端轴承温度探头3RRA012 MT显示读数持续上升至62 ℃，稳定8 min又以较快的速率上升至81 ℃(一阶报警值90 ℃，二阶报警值报100 ℃；依据报警卡，大于90 ℃建议停泵，温度趋势见图1)，运行人员随即手动停运余热排出泵电机并ON CALL维修人员进厂处理缺陷。

图1 3RRA001MO电机驱动端温度趋势Fig.1 Drive end temperature trend of 3RRA001MO

调取电机维护保养记录，发现该电机在移交后进行过轴承润滑。因轴承油脂添加过量将会导致轴承温度升高[3]，结合现场工作条件和工期，初步制定打开驱动端轴承小盖，对轴承进行人工排油的工作方案。排油过程中发现电机轴承油脂呈褐色，正常MOBIL MOBILTEMP SHC100油脂为淡黄色，电机轴承内油脂变色严重。

排油结束后，组织对电机进行空载试车。试车期间，电机驱动端轴承最高温度达到76 ℃，随后缓慢下降至36 ℃，期间电机运行振动值合格、声音无异常；随后完成回装联轴器、对中，对电机进行带载试车，电机驱动端最高温度为68 ℃，最终稳定在40 ℃附近(见图2)。

图2 3RRA001MO电机驱动端温度趋势Fig.2 Drive end temperature trend of 3RRA001MO

随后3RRA001MO电机在正常运行过程中，驱动端轴承出现一个大幅温度波动(见图3，最高达80 ℃)，并在1 h后下降至38 ℃(期间余热排出泵运行工况未发生变化)；结合3RRA001MO历次运行的轴承温度情况，并对比3RRA002 MO电机驱动端轴承温度值，初步判断3RRA001MO驱动端轴承存在缺陷。

图3 3RRA001MO电机驱动端温度趋势Fig.3 Drive end temperature trend of 3RRA001MO

一个月后再次启动 3RRA001MO运行，发现电机驱动端轴承较高(最高温度达83.7 ℃)，并伴有波动趋势(见图4)。

图4 3RRA001MO电机驱动端温度趋势Fig.4 Drive end temperature trend of 3RRA001MO

2 原因分析及问题处理

鉴于3RRA001MO多次发生驱动端轴承温度异常波动情况，经深入分析、咨询并调研同行电厂经验反馈，归纳并总结造成余热排出泵电机驱动端温度异常的原因主要有以下几种可能。

1)电机驱动端轴承室内润滑脂较多引起散热不畅；

2)轴承座与电机轴承外圈的配合较紧，引起温度异常；

3)运输转运过程中未对电机进行锁轴，造成轴承出现微缺陷，引起轴承温度波动[4]。

由于前期出现电机驱动端轴承异常波动情况时已经对电机进行了排油操作，对比1、2号电机历次加油记录，发现两台电机轴承所加油脂量相差无几。基于以上分析，1号余热排出电机驱动端存在除油脂添加过量以外的其他因素促成驱动端轴承温度异常。对此，对解体余热排出泵电机并更换轴承及油脂，发现问题如下：

(1)3RRA001MO解体后发现电机驱动端、非驱动端轴承油脂均为褐色

根据4RRA余热排出泵电机安装、试车情况，4RRA001/002PO余热排出泵电机在空载试车前添加润滑油脂，油脂从调试库房领用，调试库房中的MOBIL SHC 100油脂为低温型(红褐色)，为错误的油脂型号，后重新领取了正确型号油脂MOBIL MOBILTEMP SHC100(高温型、淡黄色)并进行添加。故不排除3RRA001MO电机在安装、调试期间添加了错误型号油脂的可能性，因此将电机驱动端、非驱动端油脂取样并送至专业检测机构进行检验，结果如表1、图5、表2、图6所示。

表1 驱动端油脂综合测试

图5 驱动端油脂红外光谱Fig.5 Infrared spectral analysis of drive end grease

表2 非驱动端油脂综合测试

图6 非驱动端油脂红外光谱Fig.6 Infrared spectral analysis of non-drive end grease

结论：

1)与非驱动端轴承相比，驱动端轴承中的磨损情况更严重，润滑脂颜色更深，工作锥入度的变化也更大，表明驱动端轴承脂存在一定程度的胶体破坏、油脂氧化(见表3，图7～图9)。

图7 新脂Fig.7 New grease

图8 驱动端旧脂Fig.8 Used grease of drive end

图9 非驱动端旧脂Fig.9 Used grease of non-drive end

表3 油脂元素分析

2)MOBIL SHC 100为锂基润滑脂，MOBIL MOBILTEMP SHC100为粘土润滑脂，脂中不含有Li皂基元素：在两个轴承所用润滑脂中均未发现Li元素，表明两个轴承没有混入MOBIL SHC 100油脂[5]。

(2)3RRA001MO电机驱动端、非驱动端端盖轴承室与各自轴承外径公差配合不满足K6公差带(+0.01～-0.03 mm)要求

根据同行电厂经验反馈，在该3RRA001MO余热排出泵电机解体检修过程中，检查电机轴承公差配合度，经测量电机驱动端、非驱动端轴承室最小内径分别为259.950 mm、279.955 mm，不满足3/4RRA余热排出泵电机出厂试验报告中对轴承室内径配合公差带K6(+0.01～-0.03 mm)的要求。经与各方人员及专家讨论分析、并达成一致意见，电机驱动端、非驱动端轴承室内径与轴承外径的配合过盈度偏大，导致轴承内外圈受到挤压、工作游隙变小，是造成电机驱动端轴承温度偏高、异常波动问题的重要原因[6]。

经与各方讨论并达成一致意见，对3RRA001MO余热排出泵电机驱动、非驱动轴承室内壁进行研磨处理，要求研磨后两端轴承室内径值分别为259.99～260.00/279.99～280.00 mm，最终研磨数据满足要求，具体如图10、表4、表5所示。

图10 电机轴承室测量位置示意图Fig.10 Schematic of motor bearing housemeasuring position

表4 余热排出泵电机驱动端轴承室尺寸

表5 余热排出泵电机非驱动端轴承室尺寸

(3)电机解体后对轴承更换，发现电机驱动端轴承有存在过热迹象，发生轻微变色

由于轴承内润滑油脂变质，导致产生的热量不能及时排出，热量堆积产生高温，有可能造成轴承局部变色。

此外，在电机的运输和转运过程中，当通过起伏路面或发生轻微晃动时，电机转轴发生窜动，可能造成轴承内圈、滚动体以及轴承外圈之间发生非预期碰撞，轴承出现轻微缺陷。随着电机的运行，缺陷逐步放大，直至引起轴承温度异常，导致余热排出泵不可用。

对比3号机组1、2号余热排出电机在安装、调试等阶段的维修保养记录，无明显差异，且两台电机出厂报告均显示合格。根据3号机组1号余热排出电机在安装、调试阶段的反馈，1号余热排出电机在运输过程中并未对电机锁轴，故电机轴承存在缺陷是造成驱动端轴承温度高的可能因素之一。

为排除电机转运过程中未锁轴对轴承造成损伤的可能，将电机换下的旧轴承外送检测。经专业检测机构通过目视及显微镜检测，发现电机轴承磨损情况正常，亦没有发现由于电机运输过程中没有锁轴而对轴承造成损伤的明确依据。

为规避风险，某核电厂在进行此次电机解体工作时，特制作了锁转子工具进行了锁轴操作，消除了电机运输过程中可能对轴承造成损坏的潜在隐患[7]。

3 试验验证

3.1 空载试车

对3RRA001MO余热排出泵电机进行4 h空载试车，试车过程中电机驱动端轴承最高温度85 ℃，最终稳定温度值为34.55 ℃(见图11)，未出现轴承温度异常波动。

图11 3RRA001MO电机空载驱动端温度趋势Fig.11 Drive end temperature trend during idling test

1)新轴承的滚道面及滚动体表面可能存在部分高点，需要运行一段时间对新轴承进行充分磨合；

2)新轴承内部充满油脂，影响轴承散热，轴承运行初期需要进行甩油，甩去轴承内部的多余油脂。

3.2 带载试车

对3RRA001MO余热排出泵电机带载试车82分钟，试车过程中电机驱动端轴承最高温度47 ℃(见图12)，至停车时温度曲线已走平，未出现轴承温度异常波动。

图12 3RRA001MO电机带载驱动端温度趋势Fig.12 Drive end temperature trend during load test

此后，3RRA001MO余热排出泵电机又进行了多次起机(含小流量与全流量工况)，温度变化趋势始终稳定，未出现异常上升及波动的情况，驱动端轴承最高温度不超过48 ℃、且温度变化趋势平稳。

4 总结

本文以解决余热排出泵电机驱动端轴承温度异常问题为出发点，介绍了某二代改进型核电机组1号余热排出泵电动机多次出现的驱动端轴承温度异常情况，通过深入分析、咨询及同行调研，排除了润滑油脂添加错误以及余热排出电机在运输转运过程中未锁轴造成其驱动端轴承温度异常的可能。

结合现场实际分析，判断问题根本原因为电机轴承座与轴承外圈公差配合不满足K6公差带的要求。按照标准要求，对轴承室打磨处理并进行试车，电机维修后试验一次合格(含空载试车及带载试车)，轴承温度稳定无异常波动，各项运行参数正常，表明余热排出泵电机驱动端轴承温度异常问题得到了根本解决。