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【摘 要】核岛地坑泵是用来将核岛反应堆送来的工艺废水、化学废水输送到目的地进行储存和处理的设备。核岛地坑泵的有效生产运作，密切关系到核岛各系统，厂房污水处理系统的正常工作开展，在实际运作过程中，往往存在一些故障和缺陷，影响到工程施工进度及各系统的日常运营维护。本文通过核岛地坑泵在实际使用中存在的常见故障进行深入剖析，提出处理措施，从而指导项目上核电人及时有效的处理其发生的类似故障，保障核电企业的安全生产运营。
【关键词】核岛地坑泵；电机绝缘；温升；泵体锈蚀
1、地坑泵简介
秦山核电二期工程建设项目前，国内QENP核电用地坑泵通常是从法国进口。在消化进口产品技术基础上，根据核电工艺要求，以及国内核电用地坑泵研制的初始，核工业第二研究设计院和杭州水泵总厂将QENP型地坑泵作为核电标准泵型。
自2000年2月，首批70多台QENP型核岛地坑泵投用于秦山二期工程，至今已十多年。2007年至2009年QENP型地坑泵相继投用于岭澳核电二期项目和秦山核电二期工程扩建项目，该系列泵也不断的在实际使用中改进和完善，通过了现场运行考验。目前该系统地坑泵已广泛运用在方家山、福清、红沿河、宁德、阳江、防城港、台山等项目上。
从类型方面看，QENP核岛地坑泵为潜水电泵，首先要满足潜水电泵常规功能要求。从工作环境看，部分规格地坑泵要满足100℃（普通潜水泵使用介质温度为40℃）高温下放射性废水，因此，核岛地坑泵有不同于普通潜水泵的设计要求，其明示的要求和虽无明示但有预期的要求包括：1）、高温介质；2）、废水介质；3）、含放射性介质；4）、地坑工作环境；5）、最低液位；6）、半脱水运行；7）、维护和安装要求；8）、可靠性；9）、安全性。
为满足以上的要求，同时结合核电项目上地坑泵的使用情况、经验反馈以及故障现象，在提高泵的技术方案和降低故障率上主要考虑电机绝缘与温升、轴承润滑、机械密封和设备材料等问题。
2、常见故障现象、故障分析及处理措施
地坑泵工作方式为整泵及电机浸没于液下进行抽排水，由于其特殊的工作方式，使得对电动机能够有效防潮防损成为重要问题。红沿河、阳江、宁德核电项目上LOT134H/9D采购包地坑泵多台次出现故障，无法使用，返厂拆解，常见故障主要有：
2.1机械密封磨损、失效
2.1.1故障现象：电机接线腔内潮湿；密封腔内进水，油水混合且有铁屑及塑料绳等杂物；机械密封动静环端面磨损、碎裂，橡胶圈焦化，密封失效；转子铁心上有锈迹，用手触摸定子部件和轴后发现有铁、木屑和颗粒状杂质.
2.1.2故障分析：部分地坑地处低洼，工作的介质中含有大量淤泥、泥沙、铁木塑料屑等杂质较多，加上地坑内液位不稳定，轴承润滑降低，泵在频繁启动后，加剧了机封损坏的程度和速度，多种不利因素的累积，密封经受考验太大，机封端面磨损严重，造成损坏失效，密封油腔进水。同时，温差等因素影响电机腔也可能受潮，导致绝缘低，无法使用。
密封腔进水及机械密封的磨损现象，也说明了机械密封不能实现对泵的密封功能。泵本身机械工艺、装配质量、密封的可靠性还有待提高。
2.1.3处理措施：更换机封为高温耐磨材料，对机封构造的改进，电机腔加装检漏装置，同时增大泵体泄压能力，减少介质进入密封腔体的可能。
及时清理地坑残留工业杂质，做好上流道的清洁防护措施，减少部分地坑工业杂质堆集。定期检修或维护潜水泵时，观察密封室的油是否呈乳化状态或有水沉淀，如有，应及时更换机械油和机械密封。
设计方对系统管路进行了改造，将排往RPE系统地坑的水切换另外一条管线加装一个容器罐用卧式泵将水送往SEK系统。减少了该泵工作地坑废液的聚集量，降低了泵启动的频率。
2.2流道堵塞、叶轮卡死
2.2.1故障现象：泵滤网破损，叶轮卡死，机械密封静环破损；部分泵卡盘、叶轮螺母丢失；叶轮流道内有木条、纤维物、塑料玻璃纸等垃圾；泵体缷压孔有被海绵塞住；涡壳内
发现较多泥沙，机封磨损，部分泵电机烧毁；介质流经处的螺栓上缠绕有垃圾。
2.2.2故障分析：施工前期部分地坑清理措施不完善，不可预知的工业杂质（淤泥、固体颗粒碎石、泥沙、铁木塑料屑、短纤维材料、碎布等）较多，工作环境恶劣；泵滤网被固体尖锐物刺破，工业杂质垃圾被吸入泵体流道，造成叶轮卡死，破坏泵体内部件，造成部分地坑泵卡盘、叶轮螺母丢失，机封磨损严重；同时，吸入过多的介质垃圾和大量的泥沙，是造成部分地坑泵过载，电机烧毁的原因。
2.2.3处理措施：核岛地坑主要对各系统产生的废弃液、排污水进行收集、储存、处理，应对地处低洼以及靠近施工点、较容易产生工业杂质垃圾的地坑进行清洁防护，对上流道和施工点周围视情加装虑网栅栏，防止工业杂质垃圾流经或人为因素等汇集地坑内。同时，可在泵的周围增加过滤网或提前清理，地坑泵滤网更换为耐酸腐蚀硬质材料或不锈钢材料，防止虑网锈蚀后容易被固体尖锐物刺破。对于淤泥、泥沙较多的部分地坑，泵的选型和安装方式，可选取CS型或GF型泵，可移动安装或可调悬挂安装方式。
2.3电缆破损
2.3.1故障现象：
电缆线外皮明显的破损；电缆试压时冒气泡，检查发现电缆局部零星破损；电缆护套破裂，电缆压紧螺母内出现大量泥沙；打开泵接线端盖，部分电缆接线端处有断相；剖开电缆线外皮，有水珠，电缆铜线进水至电机内部；解剖电缆线，芯线铜线组及其胶皮氧化严重，电机腔有少量水迹，电机绝缘低。
2.3.2故障分析：
前期施工现场电缆线上有用钢丝固定的铜标牌，因存在钢丝尖端破坏电缆线外皮的可能；防护不当，电缆被硬物或锋利物砸到，割伤电缆，造成电缆破损进水；使用过程中，拉、托、拽电缆，使电缆受力导致电缆接口处松动、电缆护套破裂以及电缆端接处断相，从而致使密封不严进水；解剖电缆线，芯线铜线组及其胶皮氧化严重，电机腔有少量水迹，说明电缆出线端长时间浸泡水中，密封不严后介质水从电缆线通过芯线和电缆胶套间隙进入电机腔。 2.3.3处理措施：
严禁电缆线上用钢丝固定铜标牌；在使用过程中，加强对电缆的保护，严禁磕碰、挤压电缆线，避免被硬物或锋利物割伤、砸到；泵完成安装后，电缆需妥善固定，尽量避免电缆接线端浸泡水中，在提升泵过程中，应该用不锈钢拉链来提升，严禁直接用电缆托、拉、拽；电缆线可增加防拉拽装置；电机端盖内侧浇灌环氧树脂进一步确保密封的可靠性。
2.4轴承、电机烧毁
2.4.1故障现象：
拆检电机，密封腔内有少量的油水混合，密封失效，部分电机转子铁心上有锈迹，电机烧毁；电机接线腔内受潮，电机绝缘为零；叶轮与泵体有摩擦、卡滞，轴承烧坏；叶轮被异物卡死，部分泵流道内有纤维物、叶轮上盖处的螺钉有缠绕物，电机烧毁。
2.4.2故障分析：
由于现场运行工况要求较高，部分地坑工作介质中除了含大量泥沙外，还掺杂工业杂质固体垃圾等，根据故障现象分析，轴承烧坏、电机烧毁的原因主要有两种，一种原因是电机过载（表现为电机运行时的电流超过额定电流），电机温升增加超过规定的温升限值，电机绝缘破坏，烧坏电机，同时由于电机温升增加，导致轴承润滑脂流失，造成轴承损坏。另一种原因是由于流道堵塞，叶轮受异物卡滞、挤压、摩擦，受力不平衡导致轴承损坏，造成电机定子、转子相擦，电机负荷增加、电流增加和电机温升增加，烧毁电机。
2.4.3处理措施：
避免地坑内工业垃圾的产生，可在泵周围增加滤网或提前清理；电机增加检漏装置；地坑泵在使用时，应接过载、过流保护装置，过载电流调到电机的额定电流，这样能保护电机不至于因各种原因引起的过载、过流而烧毁电机；根据现场部分地坑工作介质重新考虑泵的选型。
2.5泵体锈蚀
2.5.1故障现象：
自2014年下半年来，红沿河、宁德、阳江项目上相继发现9SEO001～003PO脱漆、锈蚀严重，造成该泵进水绝缘低，无法使用。该泵出现故障从地坑中拉起后，发现泵体已锈蚀，外部螺栓螺母已锈蚀无法拆解，该泵返厂后厂家表示无法拆检修复。
2.5.2故障分析：
该设备合同在招投标文件中，功能位码为9SEO001～003PO泵体材料采用的是碳钢，（合同技术规格书中也规定，输送海水介质的泵体选材为美国标准双相不锈钢ACICD-4MCu，而输送放射性废水选材为0Cr17Ni12Mo2），由于9SEO001～003PO输送介质不是海水，以及在合同签定时对该泵选材未提出质疑，至此9SEO001～003PO选材为碳钢材质。各项目上该批泵经长时间在浸泡水中使用情况下，脱漆和生锈严重。
2.5.3处理措施：
各项目上9SEO001～003PO故障率相对是较少的，但因碳钢材质，泵体锈蚀严重。后期地坑泵材质选取需为不锈钢材质，输送海水介质的泵体选材为美国标准双相不锈钢ACICD-4MCu，而输送放射性废水选材为0Cr17Ni12Mo2。
目前项目上使用中的碳钢材质地坑泵需定期检查、补漆、更换锈蚀部件或考虑采购备用泵，以备故障及时更换。
3、结语
核岛地坑泵故障不仅使地坑内积水无法正常输送、排污，而且积水过多会造成厂房被淹，严重威胁到整个厂房设备的安全，造成系统瘫痪。如何防治常见问题并减少故障率是提高安全生产的关键，这就要求在设计过程中需充分考虑核电工程的特殊需要以及工艺要求，同时结合各项目上地坑泵的使用情况和施工经验反馈，不断的改进完善地坑泵的技术性能。
参考文献：
[1]姜培正：《过程流体机械》，化学工业出版社，2001.
[2]SEO系统核岛地坑泵技术规格书，2011.
【关键词】核岛地坑泵；电机绝缘；温升；泵体锈蚀
1、地坑泵简介
秦山核电二期工程建设项目前，国内QENP核电用地坑泵通常是从法国进口。在消化进口产品技术基础上，根据核电工艺要求，以及国内核电用地坑泵研制的初始，核工业第二研究设计院和杭州水泵总厂将QENP型地坑泵作为核电标准泵型。
自2000年2月，首批70多台QENP型核岛地坑泵投用于秦山二期工程，至今已十多年。2007年至2009年QENP型地坑泵相继投用于岭澳核电二期项目和秦山核电二期工程扩建项目，该系列泵也不断的在实际使用中改进和完善，通过了现场运行考验。目前该系统地坑泵已广泛运用在方家山、福清、红沿河、宁德、阳江、防城港、台山等项目上。
从类型方面看，QENP核岛地坑泵为潜水电泵，首先要满足潜水电泵常规功能要求。从工作环境看，部分规格地坑泵要满足100℃（普通潜水泵使用介质温度为40℃）高温下放射性废水，因此，核岛地坑泵有不同于普通潜水泵的设计要求，其明示的要求和虽无明示但有预期的要求包括：1）、高温介质；2）、废水介质；3）、含放射性介质；4）、地坑工作环境；5）、最低液位；6）、半脱水运行；7）、维护和安装要求；8）、可靠性；9）、安全性。
为满足以上的要求，同时结合核电项目上地坑泵的使用情况、经验反馈以及故障现象，在提高泵的技术方案和降低故障率上主要考虑电机绝缘与温升、轴承润滑、机械密封和设备材料等问题。
2、常见故障现象、故障分析及处理措施
地坑泵工作方式为整泵及电机浸没于液下进行抽排水，由于其特殊的工作方式，使得对电动机能够有效防潮防损成为重要问题。红沿河、阳江、宁德核电项目上LOT134H/9D采购包地坑泵多台次出现故障，无法使用，返厂拆解，常见故障主要有：
2.1机械密封磨损、失效
2.1.1故障现象：电机接线腔内潮湿；密封腔内进水，油水混合且有铁屑及塑料绳等杂物；机械密封动静环端面磨损、碎裂，橡胶圈焦化，密封失效；转子铁心上有锈迹，用手触摸定子部件和轴后发现有铁、木屑和颗粒状杂质.
2.1.2故障分析：部分地坑地处低洼，工作的介质中含有大量淤泥、泥沙、铁木塑料屑等杂质较多，加上地坑内液位不稳定，轴承润滑降低，泵在频繁启动后，加剧了机封损坏的程度和速度，多种不利因素的累积，密封经受考验太大，机封端面磨损严重，造成损坏失效，密封油腔进水。同时，温差等因素影响电机腔也可能受潮，导致绝缘低，无法使用。
密封腔进水及机械密封的磨损现象，也说明了机械密封不能实现对泵的密封功能。泵本身机械工艺、装配质量、密封的可靠性还有待提高。
2.1.3处理措施：更换机封为高温耐磨材料，对机封构造的改进，电机腔加装检漏装置，同时增大泵体泄压能力，减少介质进入密封腔体的可能。
及时清理地坑残留工业杂质，做好上流道的清洁防护措施，减少部分地坑工业杂质堆集。定期检修或维护潜水泵时，观察密封室的油是否呈乳化状态或有水沉淀，如有，应及时更换机械油和机械密封。
设计方对系统管路进行了改造，将排往RPE系统地坑的水切换另外一条管线加装一个容器罐用卧式泵将水送往SEK系统。减少了该泵工作地坑废液的聚集量，降低了泵启动的频率。
2.2流道堵塞、叶轮卡死
2.2.1故障现象：泵滤网破损，叶轮卡死，机械密封静环破损；部分泵卡盘、叶轮螺母丢失；叶轮流道内有木条、纤维物、塑料玻璃纸等垃圾；泵体缷压孔有被海绵塞住；涡壳内
发现较多泥沙，机封磨损，部分泵电机烧毁；介质流经处的螺栓上缠绕有垃圾。
2.2.2故障分析：施工前期部分地坑清理措施不完善，不可预知的工业杂质（淤泥、固体颗粒碎石、泥沙、铁木塑料屑、短纤维材料、碎布等）较多，工作环境恶劣；泵滤网被固体尖锐物刺破，工业杂质垃圾被吸入泵体流道，造成叶轮卡死，破坏泵体内部件，造成部分地坑泵卡盘、叶轮螺母丢失，机封磨损严重；同时，吸入过多的介质垃圾和大量的泥沙，是造成部分地坑泵过载，电机烧毁的原因。
2.2.3处理措施：核岛地坑主要对各系统产生的废弃液、排污水进行收集、储存、处理，应对地处低洼以及靠近施工点、较容易产生工业杂质垃圾的地坑进行清洁防护，对上流道和施工点周围视情加装虑网栅栏，防止工业杂质垃圾流经或人为因素等汇集地坑内。同时，可在泵的周围增加过滤网或提前清理，地坑泵滤网更换为耐酸腐蚀硬质材料或不锈钢材料，防止虑网锈蚀后容易被固体尖锐物刺破。对于淤泥、泥沙较多的部分地坑，泵的选型和安装方式，可选取CS型或GF型泵，可移动安装或可调悬挂安装方式。
2.3电缆破损
2.3.1故障现象：
电缆线外皮明显的破损；电缆试压时冒气泡，检查发现电缆局部零星破损；电缆护套破裂，电缆压紧螺母内出现大量泥沙；打开泵接线端盖，部分电缆接线端处有断相；剖开电缆线外皮，有水珠，电缆铜线进水至电机内部；解剖电缆线，芯线铜线组及其胶皮氧化严重，电机腔有少量水迹，电机绝缘低。
2.3.2故障分析：
前期施工现场电缆线上有用钢丝固定的铜标牌，因存在钢丝尖端破坏电缆线外皮的可能；防护不当，电缆被硬物或锋利物砸到，割伤电缆，造成电缆破损进水；使用过程中，拉、托、拽电缆，使电缆受力导致电缆接口处松动、电缆护套破裂以及电缆端接处断相，从而致使密封不严进水；解剖电缆线，芯线铜线组及其胶皮氧化严重，电机腔有少量水迹，说明电缆出线端长时间浸泡水中，密封不严后介质水从电缆线通过芯线和电缆胶套间隙进入电机腔。 2.3.3处理措施：
严禁电缆线上用钢丝固定铜标牌；在使用过程中，加强对电缆的保护，严禁磕碰、挤压电缆线，避免被硬物或锋利物割伤、砸到；泵完成安装后，电缆需妥善固定，尽量避免电缆接线端浸泡水中，在提升泵过程中，应该用不锈钢拉链来提升，严禁直接用电缆托、拉、拽；电缆线可增加防拉拽装置；电机端盖内侧浇灌环氧树脂进一步确保密封的可靠性。
2.4轴承、电机烧毁
2.4.1故障现象：
拆检电机，密封腔内有少量的油水混合，密封失效，部分电机转子铁心上有锈迹，电机烧毁；电机接线腔内受潮，电机绝缘为零；叶轮与泵体有摩擦、卡滞，轴承烧坏；叶轮被异物卡死，部分泵流道内有纤维物、叶轮上盖处的螺钉有缠绕物，电机烧毁。
2.4.2故障分析：
由于现场运行工况要求较高，部分地坑工作介质中除了含大量泥沙外，还掺杂工业杂质固体垃圾等，根据故障现象分析，轴承烧坏、电机烧毁的原因主要有两种，一种原因是电机过载（表现为电机运行时的电流超过额定电流），电机温升增加超过规定的温升限值，电机绝缘破坏，烧坏电机，同时由于电机温升增加，导致轴承润滑脂流失，造成轴承损坏。另一种原因是由于流道堵塞，叶轮受异物卡滞、挤压、摩擦，受力不平衡导致轴承损坏，造成电机定子、转子相擦，电机负荷增加、电流增加和电机温升增加，烧毁电机。
2.4.3处理措施：
避免地坑内工业垃圾的产生，可在泵周围增加滤网或提前清理；电机增加检漏装置；地坑泵在使用时，应接过载、过流保护装置，过载电流调到电机的额定电流，这样能保护电机不至于因各种原因引起的过载、过流而烧毁电机；根据现场部分地坑工作介质重新考虑泵的选型。
2.5泵体锈蚀
2.5.1故障现象：
自2014年下半年来，红沿河、宁德、阳江项目上相继发现9SEO001～003PO脱漆、锈蚀严重，造成该泵进水绝缘低，无法使用。该泵出现故障从地坑中拉起后，发现泵体已锈蚀，外部螺栓螺母已锈蚀无法拆解，该泵返厂后厂家表示无法拆检修复。
2.5.2故障分析：
该设备合同在招投标文件中，功能位码为9SEO001～003PO泵体材料采用的是碳钢，（合同技术规格书中也规定，输送海水介质的泵体选材为美国标准双相不锈钢ACICD-4MCu，而输送放射性废水选材为0Cr17Ni12Mo2），由于9SEO001～003PO输送介质不是海水，以及在合同签定时对该泵选材未提出质疑，至此9SEO001～003PO选材为碳钢材质。各项目上该批泵经长时间在浸泡水中使用情况下，脱漆和生锈严重。
2.5.3处理措施：
各项目上9SEO001～003PO故障率相对是较少的，但因碳钢材质，泵体锈蚀严重。后期地坑泵材质选取需为不锈钢材质，输送海水介质的泵体选材为美国标准双相不锈钢ACICD-4MCu，而输送放射性废水选材为0Cr17Ni12Mo2。
目前项目上使用中的碳钢材质地坑泵需定期检查、补漆、更换锈蚀部件或考虑采购备用泵，以备故障及时更换。
3、结语
核岛地坑泵故障不仅使地坑内积水无法正常输送、排污，而且积水过多会造成厂房被淹，严重威胁到整个厂房设备的安全，造成系统瘫痪。如何防治常见问题并减少故障率是提高安全生产的关键，这就要求在设计过程中需充分考虑核电工程的特殊需要以及工艺要求，同时结合各项目上地坑泵的使用情况和施工经验反馈，不断的改进完善地坑泵的技术性能。
参考文献：
[1]姜培正：《过程流体机械》，化学工业出版社，2001.
[2]SEO系统核岛地坑泵技术规格书，2011.