核电站RRI冷却水泵液位视窗白色絮状物分析

何 亮，马红军，黎秋莹

(1.广研检测(广州)有限公司,广东 广州 510700；

2.广州机械科学研究院有限公司 工业摩擦润滑技术国家地方联合工程研究中心,广东 广州 510700)

设备日常巡检过程中，可以通过油位视窗发现异常。此次分析的设备为核电站RRI冷却水泵，属于设备冷却水系统中的重要部分，该系统不仅在电厂正常运行的各种工况用来从核岛系统除热，而且在事故工况下，作为专设安全设施的支持系统，将热量经重要厂用水系统排入环境[1]。此泵多次因异物在视油窗内表面浮现给设备维护带来困扰，为了解决问题，以下进行异物现象分析，寻求根本原因，可掌握设备的运行状态，有效预防润滑故障，保证设备可靠性。

1 故障问题

某核电站RRI冷却水泵使用的润滑油为中级循环涡轮机油(ISO VG 46)，在使用过程中，发现视油窗一直有白色絮状物漂浮在视窗口表面，初步怀疑可能是油位玻璃内的油流通不畅，易蒙上一层氧化膜[2]，或者温度异常使油品变质及外界物携带入内、密封故障[3]等，见图1(a)。油品更换周期为6个月，但基本不会拆除视油窗，故未更换过该窗口。为找出分析异物成分及其来源，对新油、运行油及异物进行检测与分析。

图1 试验样品Fig.1 Test sample

2 故障分析

2.1 样品及分析方案

试验样品为新油、运行油、白色絮状物及接触介质、问题液位镜等，见图1(b)、(c)试验样品。

根据润滑油反映设备状态的故障分析经验[4]，对样品进行检测，以此根据检测数据查找或推断视油窗口异常原因，找到异物来源，具体分析计划如表1所示。

表1 检测计划Table 1 Test plan

2.2 检测数据

检测数据如表2、图2至图4所示。

表2 新油与运行油检测Table 2 Detection of new oil and running oil

图2 异物IR图Fig.2 The IR image of foreign body

图3 异物IR匹配图Fig.3 The IR matching map of foreign body

图4 异物PGC热裂解的三重峰Fig.4 Triple peaks of PGC pyrolysis

2.3 检测结果分析

(1)新油分析

该油品是以矿物油为基础油的适用于连续工作的滑动、滚动轴承的循环系统涡轮机油，按GB 11120—2011《涡轮机油》中L-TSA 46 汽轮机油(A)级国家质量标准的试验方法对新油进行检测，标准要求及检测结果如表2所示。从表中分析可知，新油的外观透明、无杂质颗粒，且各理性化指标均符合相关的国家标准[5]；从元素Ca、Zn、P含量可知，含量在涡轮机油的典型数据范围内，表明油品不存在混油情况。

(2)运行油分析

为了分析运行油是否存在异常变质、设备是否存在异常磨损，对运行油进行了相关的理性化指标检测，根据磨损情况[6]，找出故障原因，具体见表2。通过检测结果得知，运行油的检测理化指标均在范围内，表明润滑油并无受到外界水分或颗粒污染；磨损元素铁(Fe)、铜(Cu)等未超标，说明系统有关部件也未存在异常磨损；污染元素钠(Na)、硅(Si)、硼(B)含量等也未超标，说明无受到外界粉尘或海水污染。尤其水分和抗乳化值可以看出，该涡轮机油仍具有良好的抗乳化性，并无受到外界水分的污染，或因其他原因导致油品的乳化变质情况。

另外通过Ruler(抗氧化剂含量)分析，从检测数据得知，运行油的胺类与酚类均在60左右，而新油为100。说明油品的抗氧剂在消耗过程中，但是处于平稳消耗状态，仍能继续使用。

(3)FTIR测试分析

FTIR测试分析主要由迈克尔逊干涉仪和计算机组成，对干涉光进行分析，得出红外光谱图，以判断出该物质成分[7]。

(4)Py-GCMS测试分析

热裂解仪与气相色谱质谱仪(PY-GC-MS)联用，其主要的工作原理为：有机化合物在严格控制的环境中加热，使之裂解成为可挥发的小分子，采用联用的气相色谱质谱仪分离和检测这些裂解的小分子，然后根据其裂解产物的定性定量数据，推断有机化合物的组成和结构。检测的图峰如图4异物PGC所示。根据图4所示，得到表3中的内容。从1.47～16.47 min中热裂解单体质谱图可知有机物的分子组成，从而推断其为尼龙。

表3 不同时间波峰物质Table 3 The peak matter at different times

(5)设备结构分析

设备冷却水泵是设备冷却水系统中的动力设备，是一种100%容量的单级离心泵。该离心泵主要由叶轮、泵体、泵盖、挡水圈、泵轴承箱(未含视油窗)、密封环、填料函以及轴向力平衡装置等八大部分组成。因此，泵的大部分零件材料为钢质，而无纤维或尼龙。其润滑油是通过放气螺塞加入到轴承箱内来润滑轴承，与油接触的物质均金属件。

(6)拆解液位镜

现场拆解液位镜，发现液位镜四周缠着麻绳，然后经与客户交流得知，视油窗的密封方式是麻绳密封，查阅《机械密封使用技术》丛书可知，油麻盘根是由优质亚麻纤维编织而成的，如图5，特别适用于海水、油等介质中的机械密封[6]。其使用压力范围为2～10 MPa，温度范围为-50～140 ℃，pH范围为2～12。但其长期使用会产生抽丝现象，并没有断开。

图5 油麻盘根Fig.5 Oil flax packing

3 结论

1)通过新油检测未发现超标指标，符合GB 1120—2011 L-TSA 46汽轮机油A级国家质量标准。表征异物不是因为新油质量问题造成的。

2)通过运行油检测未发现其存在异常磨损颗粒和污染元素含量未超标，抗氧化剂含量对比图表征设备仍有抗氧化剂，不会因高温而导致氧化带来异物。

3)通过对异物进行定性和定量分析可知，异物主要为尼龙(聚酰胺纤维)。

4)通过设备结构分析表明，与油接触的物质大部分为金属件，并无纤维或尼龙，除了视油窗以外。

5)拆解旧油位镜后分析得知，油位镜与泵连接处有大量的麻绳盘根。

综上所述得知，引起RRI设备油位窗口白色絮状物的原因就是视油窗口密封处的麻绳散发造成假现象。而麻绳长期浸泡油中慢慢产生抽丝现象，甚至散落油中，通过系统循环进入润滑部位，可能会导致机械摩擦副磨损。

因此，我们进一步得知设备的安全运行不仅仅要关注润滑，同时也要关注密封，当分析润滑故障问题时，也要考虑密封情况，是否存在密封问题性。