026核电厂泵的在役振动监测

1、核电厂泵的在役振动监测杨仁安 谢永诚 梁星筠 窦一康上海核工程研究设计院,上海200233摘要：为确保核电厂安全运行，常常需要对核电厂中的各类泵进行定期或实时振动监测，以便确认泵的可运行性，这是确保泵能按设计要求及时投入运行的措施之一。随着核电厂投入商业运行时间的增加，如何使振动监测工作更加有序、合理地进行就显得十分迫切。本文参考国内、外核电厂的经验，按照相关规范要求，介绍了监测设备的确定，监测周期的确定以及振动准则等问题，重点说明了将泵的振动水平分为三个范围，即可接受范围、报警范围和采取措施范围的必要性以及相应的处理方法。这样，对于泵的振动状态分析工作就更具可操作性，也便于核电厂运行和维修人

2、员决策时把握。关键词: 核电厂 泵 振动监测中图分类号: TL381. 前言随着我国核电厂投入商业运行时间的增加，核电厂中各类泵的振动问题越来越受到人们的重视。原来的新泵运行一段时间后，振动幅值会发生变化。为确保核电厂运行安全, 加强泵的振动监测显得更加重要。一般来说旋转设备故障的前期表现大致有以下几个方面：(a)振动过大。(b)局部温度升高。(c)油液污染。(d)参数异常变化（如压力、流量、电参数）。(e)其他形貌变化（如变形、裂纹等）。旋转设备振动状态监测是旋转设备故障诊断的重要方法之一。事实上，设备的振动是设备制造、安装、运行、维修等综合质量的反映，因此，设备振动水平的变化往往反映了设备

3、状态的变化。通常，振动分析和温度测量、油液分析相结合，综合这些分析结果可对设备故障诊断作出判断，找出故障原因以指导维修工作。长期以来国内有的核电厂没有一个可供具体实施的振动监测要求,旋转设备的振动测量大多沿用设备技术规格书或制造厂出厂试验的要求。但早期确定的一些技术指标，有些已与目前国际、国内振动标准不同，可操作性相对较差。随着核电厂投入商业运行时间的增加，为使旋转设备的振动状态监测工作更加有序、更加合理地实施，参考国内外核电厂的先进经验，按相关规范要求，制定一个能确保核电厂安全运行的、切合实际且又便于实施的旋转设备振动状态监测要求，以供核电厂旋转设备在役试验时应用，是十分必要的。其主要目的是

4、：（a）为旋转设备振动监测提供尽可能体现近年来国内外新版振动规范标准要求又切实可行的具体实施规程，使振动监测工作更加完整、更加及时，确保设备长期、安全运行。（b）为设备维修提供测量依据，创造条件，使维修工作从计划维修逐步向预测性维修发展。（c）有计划、有目的地积累旋转设备振动实测资料，为设备状态分析提供试验依据。（d）为设备概率风险评价，进而为将来在旋转设备状态监测方面引入基于风险的技术，提高核电厂维修的经济性积累振动方面的资料。2确定振动监测要求的原则旋转设备的在役试验，涉及面较广，这里仅就泵的振动监测要求作一些进一步的工作。鉴于我国核电厂运行堆年还不很多，虽然已经积累了不少运行经验，但毕竟

5、时间有限，因此在确定振动监测要求时，参照国外规范，按从严掌握的原则，以确保设备安全、可靠地运行。（a）把设备安全、可靠地运行放在首位。振动监测的实施，一定要确保设备能安全、可靠、长期地运行。（b）振动监测的一些重要技术指标（如在役试验振动限值、试验周期等）参照ASME OM Part 14（1）、ASME OM ISTB（2） 等规范确定，所有确定的重要技术指标均不低于相应ASME规范的要求。（c）振动监测的实施应满足安全评审大纲的要求。（d）振动监测要求应有良好的可操作性，便于在役试验时具体实施，为设备维修提供指导。3.设备选取从核安全功能的要求出发，将设备分为核安全级设备和非核安全级设备。

6、由于核级设备对核电厂安全运行特别重要，所以对核级设备和非核级设备的振动监测分别制订监测要求是合理的。对核级设备着重确保安全功能，对非核级设备，则更着重维修要求。4.对不同核级设备的要求按照ASME OM S/G ISTB 的规定，设备分成A、B两组，在正常运行、冷停堆或换料时，连续或定期运行的设备为A组设备，而备用系统中，除试验外日常不运行的设备为B组设备，在规范中对B组设备的在役试验没有振动监测要求。在确定监测要求时，遵循从严要求的原则，以确保核电厂运行安全，也为振动监测进一步积累经验，所以对B组设备也确定了相应的振动监测要求（a）对于核1级泵（主泵），振动限值按制造厂要求，仍然不分报警限值

7、和需采取措施限值。这种处理方法符合核电厂一般的处理原则，通常规定汽轮发电机、反应堆冷却剂泵等特别重要的设备因有各自特殊工况，故选择各自不同的技术规范。（b）对于核2、3级泵，按ISTB规定，分成A、B两组，对A组旋转设备报警范围取振动限值的24倍，比ISTB的2.56倍要求更高，而对B组设备，则按ISTB执行。详见表4.1，表中报警范围上限最大不超过18mm/s，如超过18mm/s则泵就处于需采取纠正措施范围。典型的振动准则见表4.2。表4.1 振动准则设备类型试验参数可接受范围报警范围采取措施范围核一级设备VdVd>Vd/核2、3级设备A组Vv或Vd2Vr2Vr到4Vr>4VrB

8、组Vv或Vd2.5Vr2.5Vr到6Vr>6Vr5.振动监测流程振动监测流程如图5.1所示。设备振动状态监测分成三个不同的范围：a.可接受范围；b.报警范围；c.采取措施范围。根据设备振动所在的范围，确定相应的处理方法，最终决定：继续运行；或按规定计划维修；或修改维修计划；或设备停止运行，维修甚至更换设备。表4.2 典型振动准则设备单位可接受范围报警范围采取措施范围主泵泵轴m381/>381且以25m/hr上升或>508主泵结构m76/>76且以5m/hr上升或>127卧式泵mm/s2.85.611.2立式泵mm/s3.67.111.2设冷泵mm/s2.85.61

9、1.2ISTB A组mm/sVr>2.5Vr-6Vr>6Vr监测A组mm/sVr>2Vr-4Vr>4Vr监测B组mm/sVr>2.5Vr-6Vr>6Vr泵的振动在报警范围时的处理方法如图5.2所示(a) 如与以前数据比振动水平没有增加，继续实施双周监测情况2（a）；(b) 如振动水平是线性增加的，且预计在下一个计划的振动水平检查或计划的维修前不会超过采取措施区域的水平，则在48小时内确认增加率并实施故障诊断大纲情况2（b）；以及(c) 如振动水平是以线性比率增加，预计在下一个计划的监督以前会超过采取措施区域的水平，或增加率是非线性的，则要更多地读取数据以确认

10、增加率，如有要求，还需重新安排维修计划。增加监测的频度以确保在重新安排维修计划前至少采集到三个数据点。建议实施故障诊断大纲以查清问题并明确要求的维修情况2（c）。如能观察到振动水平的减小，则应继续按双周的频度进行监测，但建议实施详细的故障诊断。6结语对于旋转设备的振动问题，由于既涉及到核电厂的安全运行，也会影响核电厂的经济效益，所以历来都十分重视。在缺少经验的情况下，常常以单一振动限值来严格控制，其结果是不尽合理且可操作性差。现主要根据ASME OM Part 14和ASME OM CODE ISTB，制定振动状态监测实施细则，使核电厂的振动监测工作更加规范和合理。旋转设备的在役试验涉及面较广

11、，目前制定的实施细则，很可能有不尽完善的地方，有待于今后在实施过程中进一步完善。 参考文献：1.ASME OM-S/G-2000 PART14 VIBRTION MONITORING OF ROTATING EQUIPMENT IN NUCLEAR POWER PLANTS。2.ASME OM CODE-1998 SUBSECTION ISTB，INSERVICE TESTING OF PUMPS IN LIGHT-WATER REACTOR NUCLEAR POWER PLANTS。 图5.1 振动监测流程振动状态监测振动准则可接受范围振动没有增加振动正在增加报警范围采取措施范围线性增加非线

12、性增加不会超过可接受上限可能超过可接受上限接受上限振动没有增加振动正在增加确认增加率线性增加非线性增加不会超过报警上限可能超过报警上限故障诊断预计采取措施增加监测频度继续运行设备停止运行，维修按预定计划维修修改维修计划增加维修频度图5.2 振动水平趋势图In-service Vibration Monitoring for Pumps of NPPYang Renan Xie Yongcheng Liang Xinyun Dou YikangShanghai Nuclear Engineering Research & Design InstituteAbstract In order

13、 to ensure safe operation, the vibration condition of various pumps in NPP should be monitored to affirm their operational ability. It is one of the measures to ensure pumps operation as per design requirements. With the time increase of NPPs commercial operation, it becomes very important how to ma

14、ke vibration monitoring more suitable. This paper presents some methods to decide monitored equipments, monitoring period and vibration criteria. The necessity of classification of the vibration level into three ranges, namely acceptable range, alert range and required action range and corresponding treating methods are emphasized. Therefore, the analysis process of pump vibration condition is more operable and more convenient for operation and maintenance personnel to carry out.Keywords Nuclear Power Plant, Pumps, Vibration Monitoring 作者简介杨仁安。上海核工程研究设计院研究员级高级工程师，1963年毕业于哈尔滨军事工程学院造船专业。现