Feedwater pump fault analysis
Järvenperä, Joni (2024)
Diplomityö
2024
School of Energy Systems, Energiatekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe20241216103473
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe20241216103473
Tiivistelmä
This thesis analyses the failures experienced with the feedwater pumps in Olkiluoto 3 nuclear power plant. The backgrounds leading up to the failures with the pumps are explained to set a basis for the required analysis. For these pumps, the operating organization already has many different analyses available. In this thesis the main findings and information regarding these analyses are comprised. This comprised information is used in relation with the pumps’ operational data to make an analysis of the leading causes for the failures.
The pumps in Olkiluoto 3 have faced high vibration levels, especially with a low mass flow. This thesis investigates the pump operating conditions in the low mass flow regions. Causes for the high vibrations and failures are inspected in detail using the available analyses related to the natural frequencies of the pumps, forces in the pumps and excitation frequencies. By applying the information from these analyses with the most recent operational data, observations are made on how the analyses support the phenomena visible during operation.
Analyses presented in this thesis showcase the suboptimal operating conditions of the pumps with a low mass flow. The forces experienced by the impeller depict the reason for a failure in this component, and the improvement made to the impeller is proven to be applicable. Failures on the mechanical seals are deducted to have relation with the high axial forces experienced by the pumps. Remarks are also made from the measured vibrations and the reasons for their excitation and high amplitudes at specific frequency components. From the gained knowledge, possible improvements to reduce the vibrations are presented. Tässä diplomityössä analysoidaan Olkiluoto 3 ydinvoimalaitoksella tapahtuneita vaurioita syöttövesipumpuissa. Vaurioihin johtanut taustoitus käydään läpi työn analyysitarpeen pohjustamiseksi. Pumppuja operoivalla yrityksellä on paljon erilaisia analyysejä saatavilla. Tässä työssä näiden analyysien oleellisimmat asiat koostetaan. Tätä koostettua tietoa käytetään yhdessä pumppujen käyttödatan kanssa vaurioiden syiden analysoimiseksi.
Olkiluoto 3 laitoksen syöttövesipumput ovat kokeneet korkeita värähtelytasoja erityisesti matalalla massavirralla. Tässä työssä tutkitaan pumppujen käyttöolosuhteita matalilla massavirroilla. Korkeiden värähtelyiden syitä tutkitaan hyödyntäen olemassa olevia analyysejä liittyen pumppujen ominaistaajuuksiin, pumpuissa vaikuttaviin voimiin ja pakkovärähtelytaajuuksiin. Hyödyntämällä analyysien tietoa yhdessä pumppujen tuoreimman käyttödatan kanssa tehdään havaintoja, kuinka analyysit tukevat käytönaikaisten ilmiöiden tapahtumista.
Tässä työssä läpikäydyt analyysit näyttävät kuinka epäsuotuisat käyttöolosuhteet pumpuilla on matalalla massavirralla. Juoksupyörän vauriot ovat seurannaista sen kokemista voimista ja juoksupyörälle toteutettu parannus todennetaan käyttökelpoiseksi. Aksiaalisilla voimilla on vaikutusta mekaanisten tiivisteiden vaurioihin. Huomioita tehdään myös mitatuista värähtelyistä ja syistä niiden herätteisiin sekä korkeisiin amplitudeihin tietyillä taajuuskomponenteilla. Havaintojen pohjalta esitetään parannusehdotuksia värähtelyiden vaimentamiseksi.
The pumps in Olkiluoto 3 have faced high vibration levels, especially with a low mass flow. This thesis investigates the pump operating conditions in the low mass flow regions. Causes for the high vibrations and failures are inspected in detail using the available analyses related to the natural frequencies of the pumps, forces in the pumps and excitation frequencies. By applying the information from these analyses with the most recent operational data, observations are made on how the analyses support the phenomena visible during operation.
Analyses presented in this thesis showcase the suboptimal operating conditions of the pumps with a low mass flow. The forces experienced by the impeller depict the reason for a failure in this component, and the improvement made to the impeller is proven to be applicable. Failures on the mechanical seals are deducted to have relation with the high axial forces experienced by the pumps. Remarks are also made from the measured vibrations and the reasons for their excitation and high amplitudes at specific frequency components. From the gained knowledge, possible improvements to reduce the vibrations are presented.
Olkiluoto 3 laitoksen syöttövesipumput ovat kokeneet korkeita värähtelytasoja erityisesti matalalla massavirralla. Tässä työssä tutkitaan pumppujen käyttöolosuhteita matalilla massavirroilla. Korkeiden värähtelyiden syitä tutkitaan hyödyntäen olemassa olevia analyysejä liittyen pumppujen ominaistaajuuksiin, pumpuissa vaikuttaviin voimiin ja pakkovärähtelytaajuuksiin. Hyödyntämällä analyysien tietoa yhdessä pumppujen tuoreimman käyttödatan kanssa tehdään havaintoja, kuinka analyysit tukevat käytönaikaisten ilmiöiden tapahtumista.
Tässä työssä läpikäydyt analyysit näyttävät kuinka epäsuotuisat käyttöolosuhteet pumpuilla on matalalla massavirralla. Juoksupyörän vauriot ovat seurannaista sen kokemista voimista ja juoksupyörälle toteutettu parannus todennetaan käyttökelpoiseksi. Aksiaalisilla voimilla on vaikutusta mekaanisten tiivisteiden vaurioihin. Huomioita tehdään myös mitatuista värähtelyistä ja syistä niiden herätteisiin sekä korkeisiin amplitudeihin tietyillä taajuuskomponenteilla. Havaintojen pohjalta esitetään parannusehdotuksia värähtelyiden vaimentamiseksi.