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安全殼底封頭運(yùn)輸和吊裝施工技術(shù)

文檔作者：蔣嚴(yán)軍文檔來源：中國中原對外工程有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時間： 2023年03月23日
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Nuclear Power Safety
核電安全
安全殼空氣冷卻機(jī)組電機(jī)
故障分析
蔣嚴(yán)軍
(中國中原對外工程有限公司上海200233)
摘要：恰希瑪核電站二期(C2項(xiàng)目)安全殼空氣冷卻機(jī)組，在項(xiàng)目調(diào)試階段的連續(xù)燒毀，暴露出該
機(jī)組風(fēng)機(jī)存在的問題是共性的。在此基礎(chǔ)上，分析風(fēng)機(jī)存在問題的原因，為后續(xù)及同類產(chǎn)品提供借
鑒和參考。
關(guān)鍵詞：安全殼空氣冷卻系統(tǒng)；單列深溝球軸承；單列角接觸球軸承；風(fēng)機(jī)；電機(jī)；熱膨脹
中圖分類號：TL38文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：1674-1617(2012)01-0074-07
Fault Analysis for Motor Burn-out of Reactor Containment
Vent Cooling Conditioner
JIANG Yan-jun
(China Zhongyuan Engineering Co., CNNC, Shanghai 200233, China)
Abstract: The motor was continuously burnout in reactor containment vent cooling conditioner
of C2 project, which indicated that there were general problem in the fan. This thesis analyses
the problem of the fan in order to give advice and reference for similar product manufacture.
Key words: reactor containment vent cooling conditioner; single-row deep groove ball bearing;
single-row angular contact ball bearing; fan; motor; thermal expansion
CLC number: TL38 Article character: A Article ID: 1674-1617(2012)01-0074-07
1事故簡述及分析
運(yùn)行的一個輔助系統(tǒng)，但也是核電廠正常運(yùn)行必
不可缺的一部分，對于核電廠的安全更是重要的保
安全殼空氣冷卻系統(tǒng)(VCC)是為排除反應(yīng)
堆廠房內(nèi)設(shè)備散熱而設(shè)置的循環(huán)冷卻系統(tǒng)。安全
證。
但是，在恰希瑪核電站二期(C2)項(xiàng)目的調(diào)
殼空氣冷卻系統(tǒng)有6×25%容量的循環(huán)冷風(fēng)機(jī)組，
反應(yīng)堆正常運(yùn)行期間，該系統(tǒng)4臺設(shè)備投入運(yùn)行，
試階段，在半年的時間內(nèi)，該系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)卻接二
2臺備用。
連三地?zé)龤?，?dǎo)致系統(tǒng)無法正常調(diào)試運(yùn)行。令人
安全殼空氣冷卻系統(tǒng)，雖然只是核電廠正常
不得不對此系統(tǒng)設(shè)備的質(zhì)量和運(yùn)行維護(hù)管理進(jìn)行
慎重思考。
收稿日期：2011-11-07
作者簡介：蔣嚴(yán)軍(1969一)，男，黑龍江人，高工，機(jī)械專業(yè)，從事核電機(jī)械類產(chǎn)品工作。
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中國核電
CHINA NUCLEAR POWER
第5卷第1期2012年3月
核電安全
2010年3月10日，進(jìn)行VCC系統(tǒng)調(diào)試時發(fā)
現(xiàn)，VCC各臺冷卻機(jī)組在風(fēng)機(jī)與閥門聯(lián)鎖運(yùn)行
后，電源開關(guān)熱繼電器頻繁動作，工作電流超過
額定電流，而且開關(guān)柜內(nèi)有異音。
2010年3月17日，VCC003RU電機(jī)出現(xiàn)異
響，隨后跳閘。拆檢發(fā)現(xiàn)，軸承已經(jīng)燒熔，電機(jī)
燒毀。初步排查是由于軸承油脂的缺失，最終導(dǎo)
致電機(jī)燒毀。
2010年6月13日，對VCC004RU檢查發(fā)現(xiàn)，
圖2燒的VCC001FN電機(jī)
絕緣為0，電機(jī)短路，軸承燒熔，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子掃膛，
Fig.2 The burnout motor of the VCC001FN
同VCC003RU的情況一樣。
廠家根據(jù)現(xiàn)場反饋情況認(rèn)為，電機(jī)的安裝
存在錯誤（即安裝時電機(jī)的軸承方向裝反了），
6313軸承本應(yīng)該裝在電機(jī)上端，現(xiàn)在裝在了下
端。在重力作用下，產(chǎn)生摩擦，造成了電機(jī)軸承
的燒毀。但后來的情況，完全偏離了這種解釋。
2010年8月19日，在廠家的指導(dǎo)下，更換
了電機(jī)和進(jìn)行過系統(tǒng)檢查的VCC004RU風(fēng)機(jī)，
運(yùn)行10d后，又出現(xiàn)了上述問題；10月23日
圖3燒毀電機(jī)外觀
VCC001RU風(fēng)機(jī)、10月25日VCC006RU風(fēng)機(jī)在間
Fig.3 The appearance of burnout motor
斷運(yùn)行的狀態(tài)下陸續(xù)燒毀（見圖1至圖3）；10月
發(fā)現(xiàn)，油脂變色、油脂減少，軸承溫度已經(jīng)達(dá)到
26日VCC002RU風(fēng)機(jī)出現(xiàn)異常，拆解發(fā)現(xiàn)，該電
規(guī)范要求的上限，VCC001/005RU暫時未發(fā)現(xiàn)明
機(jī)的6313軸承的潤滑油已經(jīng)沒有了，只是還沒有
顯變化；3月6日，再次對保養(yǎng)后連續(xù)運(yùn)行29d的
到電機(jī)燒毀的程度。
VCC003/004/006RU風(fēng)機(jī)進(jìn)行檢查，軸承內(nèi)的潤
吸取了上述教訓(xùn)，2011年1月7日，現(xiàn)
滑脂變色，且所剩無幾。
場對尚未出現(xiàn)異常、但對運(yùn)行時間不久的
同樣問題的連續(xù)出現(xiàn)，暴露出風(fēng)機(jī)電機(jī)燒毀
VCC003/005RU進(jìn)行檢查，電機(jī)端6313軸承的
的原因是共性的問題，而不是個案，更不可能是
潤滑油已經(jīng)變色；2月5日，對剛剛更換新電機(jī)的
維護(hù)運(yùn)行不當(dāng)造成的，而是風(fēng)機(jī)的質(zhì)量和設(shè)計方
連續(xù)運(yùn)行了18d的VCC002/004RU風(fēng)機(jī)進(jìn)行解體
面存在問題。
該型號電機(jī)(Y225S-4N)是應(yīng)用非常廣泛
的成熟產(chǎn)品，按道理絕不該出現(xiàn)此類事故。問題
究竟出在哪里？只有結(jié)合現(xiàn)象和風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)、特
點(diǎn)來分析。
現(xiàn)場燒毀的電機(jī)上普遍存在幾個共同特點(diǎn)
(損毀電機(jī)見圖1至圖3)：
1)燒熔的軸承均為單列深溝球軸承（軸承
型號：6313，簡稱6313)。
2)與6313軸承配合的軸承端蓋上有明顯劃
圖1燒的VCC004FN電機(jī)
痕，且6313軸承內(nèi)圈磨損嚴(yán)重，局部已經(jīng)磨成楔
Fig.1 The burnout motor of the VCC004FN
形。說明軸承內(nèi)圈與軸承端蓋相碰；電機(jī)外的油
75
Nuclear Power Safety
核電安全
漆嚴(yán)重變色則是承受高溫的結(jié)果。
調(diào)風(fēng)機(jī)并聯(lián)的向下的送風(fēng)系統(tǒng)。VCC風(fēng)機(jī)是一
3)單列角接觸球軸承（軸承型號：7313，
個垂直安裝向下送風(fēng)的軸流風(fēng)機(jī)，由進(jìn)氣環(huán)、
簡稱7313)軸承沒有燒毀，且油脂均未缺失。
機(jī)殼、整流導(dǎo)葉環(huán)、葉輪（上下兩組）、電機(jī)
VCC空調(diào)系統(tǒng)的系統(tǒng)布置（見圖4）是3臺空
(37kW)等部分組成（見圖5至圖7）。
MIR
VHM001FN
TIR
TIR
DPEM
HSSL
VCC001RU
VCC002RU
VCC003RU
TIR
區(qū)區(qū)
TIR
)
TIR
CSLHS)
②
②
HSSL
SLHS
②
HSSL
VCC002DA
VCC003DA
圖4VCC空調(diào)系統(tǒng)布置圖（節(jié)選）
Fig.4 The layout of the VCC (excerpts)
安全殼
送風(fēng)方向：向下
6313軸承
7313軸承
圖5VCC風(fēng)機(jī)裝配圖
Fig.5 Assembly drawing of the VCC fan
76
中國核電
CHINA NUCLEAR POWER
第5卷第1期2012年3月
核電安全
的因素很多，主要會隨著電流和電機(jī)轉(zhuǎn)速的變化
而變化。
根據(jù)力學(xué)第一定律，作用力與反作用力相
等。因此，電動機(jī)受到的向上的作用力F,等于
風(fēng)機(jī)的送風(fēng)能力，即粗略可以認(rèn)為：風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的
全壓在風(fēng)機(jī)截面上的力。
G
軸向作用力F=靜壓×作用面積
計算時將兩級風(fēng)機(jī)視為一個整體，兩級風(fēng)機(jī)
的總靜壓可看做單個軸流通風(fēng)機(jī)的“代數(shù)和”；
圖67313軸承受力情況
I級風(fēng)機(jī)靜壓為：1000Pa,級風(fēng)機(jī)靜壓為：
Fig.6 The force analysis of the bearing 7313
1300Pa,方向均指向進(jìn)風(fēng)口。
從風(fēng)機(jī)裝配圖（見圖5）中可以看到，正常
作用面積=回轉(zhuǎn)葉片環(huán)面積+輪轂面積=
情況下，6313軸承處于上部，而7313軸承的安裝
π/4×(1.003)2。
位置在電機(jī)的下部，承受著電機(jī)轉(zhuǎn)子和風(fēng)機(jī)的葉
軸向作用力F:(1000+1300)×π/4×
輪重力。理論上，6313軸承不受力，處于自由狀
(1.003)2。
態(tài)，可以沿著軸向做上下的小范圍地移動，不存
通過查閱廠家出廠資料（見圖8）獲得的風(fēng)
在摩擦和熱產(chǎn)生。
機(jī)相關(guān)參數(shù)，額定工況下的7313軸承的受力計算
由現(xiàn)象及經(jīng)驗(yàn)判斷，造成風(fēng)機(jī)事故的主要原因：
如下：
1)廠家設(shè)計時沒有考慮到設(shè)備的具體使用
F=1 806.42 N=184.33 kgf
情況，對于風(fēng)機(jī)的升力和葉輪的重力沒有經(jīng)過計
軸承所受到的重力為：
算，錯誤地以為此電機(jī)為一個單向受力的形式。
憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計，不嚴(yán)謹(jǐn)。
G=g轉(zhuǎn)子+g葉輪+go
=120+153.4+10
實(shí)際是：作用在電機(jī)軸承（主要是7313軸
承)的力由兩部分組成（見圖6），一個是風(fēng)機(jī)葉
=283.4 kgf
輪、電機(jī)轉(zhuǎn)子及附件組成的重力G;另一個就是
可見，F(xiàn)

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