李树涛 周峰 屈福林
中广核核电运营公司 广东省深圳市 518000
摘要：CPR1000堆型主泵作为核电站一回路的重要设备，为反应堆热交换提供循环动力，而主泵电机为主泵的正常运转提供原动力，其油冷器作为主泵电机中的重要零部件对电机的正常运转起到关键作用。
本文将对CPR1000机组RCP主泵电机上轴承油冷器出现多次漏油问题，通过对异常处理过程的分析对比，进行最终的原因分析，并针对原因分析给出改进措施，为多基地主泵安全稳定运行奠定基础。
1前言
主泵电机是立式鼠笼式感应电动机，由反应堆厂房内空气冷却，而空气由两台热交换器采用RRI系统冷却。电机主要由惰转飞轮、防倒转装置、上下止推轴承、上下径向轴承、润滑油提升系统、上轴承油冷器、下轴承冷却盘管、空冷器、定子、转子等组成。
1.1电机上轴承油冷器结构介绍
上轴承油冷器芯包上管板与上水室、芯包壳体之间采用O-ring密封形式，O-ring槽截面形状为矩形；芯包壳体下法兰与下水室法兰间设计有一个间隔环，间隔环圆周方向上设计有均布的泄漏观察孔；芯包下管板柱面、间隔环斜面与芯包壳体下法兰之间构成的截面用于填充油侧O-ring；芯包下管板柱面、间隔环斜面与下水室法兰之间构成的截面用于填充水侧O-ring；当任意一侧O-ring失效时，则可通过泄漏观察孔的介质来判断故障点。
1.2O-RING的概述与密封原理
O型密封圈是一种挤压型密封，挤压型密封的基本工作原理是依靠密封件发生弹性变形，在密封接触面上造成接触压力，接触压力大于被密封介质的内压，则不发生泄漏，反之则发生泄漏。
1.3O-RING压缩率基础知识
在选取O-ring的压缩率时,应从如下考虑：要有足够的密封接触面积； 摩擦力尽量小；尽量避免永久变形。
从以上这些因素不难发现,他们相互之间存在矛盾。压缩率大就可获得大的接触压力，但是过大的压缩率无疑就会增大滑动摩擦力和永久形。而压缩率过小则可能由于密封沟槽的同轴度误差和O-ring误差不符合要求，消失部分压缩量而引起泄漏。因此，在选择O-ring的压缩率时，要权衡各方面的因素。
1．静密封：圆柱静密封装置和往复运动式密封装置一样，一般取W=10%～15%；平面静密封装置取W=15%～30%。
2．对于动密封而言，可以分为三种情况；往复运动一般取W=10%～15%；旋转运动密封O-ring的内径要比轴径大3%-5%，外径的压缩率W=3%-8%；低摩擦运动用O-ring，为了减少摩擦阻力，一般均选取较小的压缩率，即W=5%-8%。此外还要考虑到介质和温度引起的橡胶材料膨胀。
2油冷器上封头漏油示例及处理过程
2.1异常描述
某电站功率运行模式期间，巡盘发现电机上推力轴承温度缓慢上涨，最高温度上涨至62.9℃。后续在机组热停阶段进行现场检查发现油冷器上封头油侧O-ring处有轻微渗油，且法兰连接螺栓头有滴油现象。现场检查整圈法兰发现渗油处仅在RRI冷却水管线逆时针（从上往下看）方向1/4圆周位置，其余部分未有渗油。
热停机期间现场清理油迹，对上封头与壳体间间隙压入铅丝，涂抹密封胶；对上轴承室补充润滑油。机组运行至计划换料大修，在大修期间对三台主泵电机油冷器O-ring进行更换。
2.2现场处理过程
1）大修窗口拆卸油冷器下水室检查下封头油侧、水侧O-ring均为整圈硫化O-ring；
2）拆卸上封头水侧、油侧O-ring均为粘接O-ring，油侧O-ring在槽内自然断开，断裂处约10mm长度失效，与日常期间发现的泄漏位置相位一致。
3）清理油冷器，领用整圈O-ring检查后回装，分别进行油压/水压试验，均合格。
2.3原因分析
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3结论及改进措施
3.1结论
通过对100型RCP主泵电机上轴承油冷器漏油案例的分析，可以将漏油的原因简单总结如下：
1、O-ring浇筑成型时产生气孔、断层等内部缺陷，导致O-ring安装后失效；
2、O-ring如采用粘接硫化方式加工，经常会在粘接部位进行打磨，造成该部位O-ring线径偏小，O-ring安装后局部压缩量不足，该过渡区容易使O-ring失效；此外，粘接工艺的O-ring在安装后，运行期间容易发生接口断裂，形成漏点；
3、O-ring长度偏短等制造缺陷，容易使O-ring安装后拉伸率偏大，导致整个O-ring安装后的线径偏小，密封性能降低；
4、油冷器检修时如采用卧式检修方案，在水室自重作用下，整个芯包重心偏离工作位置，O-ring安装后在靠近油冷器支撑的方向上可填充容积偏小，导致压缩率偏大；反之，远离油冷器支撑侧O-ring 可填充容积偏大，压缩率偏小，导致O-ring整个圆周方向压缩率不均匀，叠加粘接头位置位于压缩率偏低的相位，促成了O-ring失效；
5、O-ring老化导致弹性逐渐降低且收缩，密封补偿性能降低，也会促使O-ring失效；
6、O-ring选型不当，导致O-ring安装后参数超差，O-ring无溶胀空间，补偿性能丧失，甚至脱出工作位置，使O-ring损坏或失效。
3.2改进措施
1、针对O-ring制造缺陷，应在O-ring安装时进行仔细检查，外观检查应光洁、完整；必要时，对O-ring的硬度、密度等性能参数进行测量。
2、针对O-ring硫化工艺问题，电站对粘接硫化的O-ring进行报废处理，停止采购；根据之前反馈，主泵油冷器采购文件中已经将O-ring整圈硫化工艺做强制要求，同时，根据反馈2010年前生产的油冷器可能存在装配有粘接工艺的O-ring，大修期间核实批次及项目号，对相应的油冷器执行O-ring更换工作；
3、针对O-ring制造个体差异，在O-ring安装前应对O-ring内径进行核实或测量。
4、针对油冷器检修工艺引入的O-ring失效，全检工作时立式检修，备件电机存放时也应立式、干式存放。为保证O-ring圆周方向压缩均匀，芯包回装时应严格对芯包上封头与壳体法兰进行居中；
4结束语
本文通过对100型主泵电机上轴承油冷器漏油的案例介绍，详细阐述了其分析过程并找到了最可能的诱因，同时结合O-ring特性所进行的改进措施，为此类问题的分析解决提供了理论依据和实践验证。从运行、维修角度看，此类问题的长期困扰得到有效解决改善，也减少了不必要的维修成本投入。
5参考文献
【1】 900MW压水堆核电站系统与设备（上册）
【2】 主泵维修EOMM手册（内部文件）