岭澳核电站3号机组电动发电机滑环的更换

黄书踪，周洪军

（中广核工程有限公司调试中心，广东 深圳518124）

岭澳核电站二期反应堆控制棒驱动机构电源是由2套电动机－飞轮－发电机组并网运行。这2套机组及其控制保护设备构成了核电厂反应堆控制棒驱动机构电源系统（RAM），专门为反应堆控制棒驱动机构供电。机组正常运行期间，RAM系统的2台电动发电机组同时运行，输出260V的额定交流电作为电源，每台电动发电机组各承担下游反应堆棒控系统（RGL）50%的负载，每台机组能短时承担100%的负载。在电动机380V交流电源发生故障时，由于电动机－发电机主轴中安装了惯性飞轮，依靠飞轮的惯性维持发电机持续运转，在1.2s之内，输出的电压和频率维持在234V和44Hz以上，以确保反应堆控制棒拥有控制到安全停堆位置的能量。所以RAM系统对于确保核安全是一个非常重要的系统。

RAM的电动发电机组采用有刷励磁方式进行励磁，发电机励磁电流经由碳刷、滑环导入发电机转子绕组。在岭澳核电站二期3号机组（L3）RAM系统调试过程中，发现L3RAM002AP电动发电机滑环存在较深的划痕。该缺陷的存在会加速碳刷磨损，导致碳刷提前更换；同时，使电机内碳粉增多，电机绕组的绝缘降低；另外碳刷和滑环之间会出现电蚀，使滑环划痕继续加深而进入恶性循环，这样的结果最终导致RAM励磁电流和输出电压不稳定，并影响到反应堆控制棒的控制。

针对滑环表面出现的严重划伤问题，解决方法有2种：①对滑环进行抛光打磨；②更换新滑环。经过现场评估，选择了更换新滑环的方案。

1 用于更换滑环的专用工具的研发

电动发电机组其原配滑环由2颗内紧螺丝固定在发电机轴上（图1中1、2），以一定角度插入滑环和发电机轴，起着横销和纵销的双重功效。与原配的滑环相比，目前厂家提供的备件滑环上没有固定用的螺丝孔（螺丝孔在滑环和轴上是一个完整的螺孔）。由于此螺丝孔正处于轴与滑环的垂直角上，因此在没有螺丝孔的新滑环上要加工出一个螺丝孔非常困难，且没有成功的先例。大亚湾核电站曾尝试更换1台RAM电机的滑环，但由于加工出来的螺丝孔与轴上的螺丝孔无法形成一个整体，最终放弃了更换滑环的尝试。

图1 电动发动机滑环实物图Fig.1 Slip ring of motor generator

经过分析研究，提出了不再使用原有的螺丝孔固定滑环，而采用重新钻螺丝孔来固定滑环的解决方案。为此，研制了一种专用工具用来将备用滑环、发电机轴固定为一个整体，将轴与滑环的垂直角外延，利用专用工具在滑环和轴上加工一个完整的螺孔，以实现备用滑环的固定和更换。

所设计及制作的专用工具见图2。其中孔1用于专用工具与滑环固定，孔2为对轴和滑环实施打孔的2个预留孔，孔3为专用工具与轴的紧固螺丝，通过该紧固螺丝，将专用工具固定在轴上。

图2 研制的专用工具Fig.2 Special tool（left picture is obverse，right picture is reverse）

2 L3RAM002AP滑环实施更换

2010年3月18日，利用专用工具成功地对L3RAM002AP有缺陷的滑环进行了更换。具体实施过程如下：

将备用滑环套到轴上面，将专用工具的正面朝外也套到轴上面，图2中孔1套进滑环上转子绕组出线接线柱，然后用螺帽将专用工具与滑环固定在一起；拧紧专用工具的紧固螺丝（图2中的孔3），使专用工具与轴定位牢固。至此，滑环、电机轴以及专用工具已形成一个整体，如图3所示。接着从专用工具的2个预留孔（图2中的孔2）进行打孔和攻丝，即可在滑环和轴上打出一个完整的螺丝孔。利用新的螺丝孔顺利完成了滑环的更换。

图3 采用专用工具实施滑环的固定钻孔Fig.3 Use the special tool to fix the slip ring for boring

3 结束语

采用研发的专用工具，可方便快捷地实现滑环的更换，并提升了滑环维修的质量，从而有助于提高RAM系统运行的可靠性。

大亚湾和岭澳核电站现有RAM系统发电机采用的都是有刷励磁，也涉及滑环的更换问题。因此，这种专用工具可在核电厂同类有刷励磁的发电机系统设备更换滑环的维修中应用。