0 引言

秦二厂3、4 号机自商运以来，由于主给水泵液力耦合器执行机构失电造成的事件有四起，三起导致停机停堆，一起因技术改造未造成瞬态，但频度之高，后果之严重，让我们不得不重新审视和思考，设备是不是真的就可靠了。 本文将对之前发生的历次事件进行回顾，从个人的角度针对现阶段存在的问题，提出一些意见和建议，希望可以引起更多的关注。

1 系统简述及原理介绍

1.1 主给水系统简述

主给水泵系统由3×50%容量的电动泵组构成，正常时两台运行，一台自动备用，在各种周波电源条件下，在反应堆额定热功率范围内，通过电动给水泵的调速，向蒸汽发生器供水。

每台主给水泵由前置泵、压力级泵、驱动电动机、液力耦合器及增速齿轮箱、与电动给水泵相关的系统、最小流量系统、冷却水系统和润滑油系统组成。正常运行过程中，驱动电动机小轴驱动前置泵，而另一端驱动液力耦合器和增速齿轮箱间接驱动压力级泵， 前置泵的额定转速由驱动电动机决定，两者同为1496 r/min，而压力级泵则根据机组运行的状态通过液力耦合器实现无级变速。

1.2 液力耦合器的构造及调速原理

液力耦合器是由Voith turbo 制造， 型号为R16K400M，带有增速齿轮的勺管调节。 联轴器包括以下部件：一次轴和一次涡轮、二次轴和二次涡轮、联轴器壳、包括勺管控制机构的勺管套。 一次轴与一次涡轮、二次轴与二次涡轮之间都采用刚性连接。 一次轴通过变速齿轮箱与电动机相连接，二次轴与压力级泵相连接。 一次涡轮、二次涡轮和联轴器壳构成了工作腔。 勺管和勺管套与液力联轴器是一个整体。 二次轴支承在勺管套上。

电动机通过接触式挠性联轴器将电动机的动能传递给齿轮液力联轴器， 再通过增速齿轮传递给一次涡轮，一次涡轮的转动使工作油被加速，机械能被转化为工作油的动能，二次涡轮（相当于透平的功能）吸收了工作油的动能转化为机械能， 并通过接触式挠性联轴器将能量无级地传递给压力级泵。 工作油通过油循环阀进入工作腔，由于旋转产生的离心作用，在工作腔内形成一个旋转的油环。 勺管的位置决定了勺管腔内的油环的厚度， 同时也决定了工作腔内的油环厚度。 因此，对压力级泵的无级调速可以通过控制勺管实现。

2 事件介绍及改造的运行分析

2.1 UPS 卡件故障事件回顾及分析

2012年3月，3LNQ 卡件故障，UPS 自动关机，致使整个配电盘失电。 机组设计液力耦合器执行机构失电后，勺管直接插到0%，泵的转速降为0，同时失去出力。备用的主给水泵C 和正在运行的A 泵液力耦合器执行机构失电，而C 泵在手动启动后也因勺管无电不能正常带负荷输出流量，最终导致SG 水位低低停堆。

正常运行时，A、B 泵保持运行，C 泵处于备用状态，故将主给水C 泵液力耦合器执行机构电源技改到LNR 下，以保证LNQ 失电时，正在运行的B 泵不受影响，备用的C 泵可以正常带负荷。 7月技改方案完成，因无窗口暂未实施。同年10月，3LNR 卡件故障失电，正在运行的B 泵和备用的C 泵失去电源，SG 水位低低停堆。

之后， 通过检修电源对勺管驱动电源双路供电，并实施运行隔离保证可靠性。月末，逆变器再次故障，3LNQ 配电盘失电。 因前期双电源改造，未造成瞬态。

上述三次事件原因都是UPS 主板故障， 后期取消了LNQ/R 多点接地，对接地线重新接线，拆除了供数据下载，在UPS 运行中不起作用的A075 板，但未检查出主板故障的根本原因。 为了及时发现失电问题，2013年3月技改增加了主给水泵转速控制柜电源异常报警。

2.2 更换主给水泵振动探头事件回顾及分析

2014年，维修更换振动探头时接线错误，液力耦合器控制柜内双电源切换的二极管模块输出短路，泵失去出力，SG 液位快速下降， 运行人员及时干预，未造成后果。 改造前控制柜内控制信号和报警信号共同供电，当报警模块出现故障或短路时，上游直流双电源丧失，控制模块失电，液力耦合器失控，泵丧失出力。 因泵停运信号不能发出，备用泵未自启。

控制模块由二极管模块双路供电，而报警模块由增加的电源模块取电，同时在新的电源模块上游增加空气开关， 确保在下游模块出现故障时上游电源安全，这就保障了重要控制电源的供电安全。

3 现阶段存在的问题及改进建议

液力耦合器在供电方面出了不少问题，也做了不少改进。 但现阶段，还是存在一些问题。

（1） 液力耦合器上游电源存在差别，LNR 有三路不同电源，而LNQ 却只有两路，LNQ 供电的冗余度不足。机组大修，轮停A 列母线时，逆变器正常和旁路电源失去，只剩下一路直流，这大大降低了下游负荷如DCS 等重要负荷的供电安全性。 因此建议将LNQ 旁路进线电源挂载到B 列380 V 配电盘。 通过系统手册和电气图和配电盘实际考察，备用柜无论从单元模数还是负荷容量上都足以满足旁路电源供电要求。

（2） 高温高湿环境是液力耦合器失电的一个不容忽视的因素。在对之前发生的工单汇总后发现，有3 次卡件故障都是现场控制柜温度过高造成的。 且控制卡件与报警卡件位于同一个柜内， 发生前述类似事件的风险较大。

建议柜内设通风扇， 增加柜子本身的排热能力；将控制和报警卡件布置到不同控制柜内，减少柜内产热。 同时，加强常规岛厂房内湿度和温度控制。

（3）液力耦合器电源从UPS 上游到本身再到控制电源都做到了冗余供电，保障了供电的可靠性，但是作为执行机构供电的最后一环——二极管直流切换模块相对薄弱。 若二极管直流切换模块故障，液力耦合器勺管也将失电，所以建议增加一块同型号的二极管切换模块，将冗余做完整。

（4）为了防失电，就要做冗余。 但加法又增加了新的故障点， 且主用故障能否快速可靠切换到备用，尚属未知，故建议增加勺管失电保持功能。

勺管动作原理如下： 当勺管控制装置得到调大命令后，经PID 控制器作用在控制销上，推动四位三通阀门向右侧移动压缩弹簧， 控制油进入双作用定位气缸右侧， 气缸左侧的控制油排出， 在两侧控制油的作用下， 气缸活塞向左移动， 在活塞的带动之下勺管向100%方向移动， 此时反馈装置向PID 控制器反馈信号，对勺管实现闭环控制。 在调小勺管开度时，动作相反。 当勺管到达要求位置时，气缸左右油路都不通，勺管稳定在固定位置。当勺管控制装置失电后，处于压缩状态的弹簧推动四位三通阀使气缸左侧进油， 右侧排油，勺管很快回归零位，主给水压力级泵将失去动力。

建议在排油管线上增加一个电磁阀， 失电关闭，防止气缸右侧排油， 从而实现勺管失电保位功能，而电源可以直接与勺管控制和位置反馈模块一同取电，以保障电磁阀供电安全。

（5）换一个思路，可以借鉴国内多家热电厂的经验对设备整体进行改造，将液力耦合器改造为高压变频器。 相较机械式的液力耦合器，变频器不仅可减少电动机在负荷频繁变化中的损耗，也可以减少对厂用电系统的冲击，延长电动机的使用寿命。 由于节能效果显著，这将大大降低我厂厂用电率，实现在保障设备及机组安全的同时，节省生产成本，为公司创造更多的利润。

实施思路是增加高压变频器， 保留原增速齿轮箱，通过变频器调频或增速齿轮完成主给水泵转速控制。 考虑到成本及施工难度等原因，液力耦合器可以保留，正常运行时，将其勺管置于100%开度不参与调节，变频器进出口开关合闸，旁路开关断开，变频器调速。 当变频器检修时，旁路合闸，进出口开关分闸，液力耦合器调速。

4 结语

主给水泵液力耦合器电源经历了数次改造，设备的可靠性及安全性得到了极大的改善，但UPS 主板故障等重大隐患始终没有解决，这就要求我们组织力量尽快查出问题根源，根治缺陷。 但是在问题没有最终解决之前，我们不能坐以待毙，等着出了事之后再想办法，而是应该有所行动，不遗余力地完善改造方案，让机组更可靠。

[1]尚宪和.秦二厂三、四号机组中级运行培训教材（下册），2014（2）：98-112.

[2]华东电力设计院，主给水泵润滑油系统手册（AGM），2009（5）：8-50.

[3]张忠银.液力耦合器和变频调速比较[J].电气传动，2009（12）：74-76.

[4]张利勇，刘潇.1000MW 超超临界机组给水全程控制的设计和应用[J].浙江电力，2013（8）：33-35.

文章来源：电源学报 网址: http://dyxb.400nongye.com/lunwen/itemid-55433.shtml

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