探究核電廠調試階段旋轉設備振動測量與故障

李鴻山　張劍　白旋

摘要：為核電廠機組構建旋轉機械離線振動監測系統非常必要，因為它能夠依托專業測量儀器及分析軟件，配合振動分析對振動超標設備進行全面故障排查處理。本文簡要論述了核電廠中核電振動測量的基本分析原理，并圍繞案例解讀了核電振動過程中旋轉設備振動測量的故障要點問題。

關鍵詞：旋轉設備：振動監測系統：推動測量：核電廠：故障

核電廠的機電設備故障診斷技術目前越來越豐富，且技術本身研究深度也不斷被深化，但隨之而來的還有故障問題的日趨復雜化。例如廠內在設備調試階段中旋轉設備的測量與故障排查工作就主要基于振動展開，它也是設備運行狀態的一項重要評價指標。對于連續生產的核電廠設備，廠內所采用的便是振動測量技術。

一、振動測量的基本原理分析

基于核電廠調試階段旋轉設備的振動測量原理主要包含了對數據的采集與分析，包括機械狀態分析儀的旋轉機械振動測量分析。

（一）機械狀態分析儀的振動測量

在核電廠中，旋轉機械振動測量主要依靠機械狀態分析儀來完成，它能夠實現數據采集功能，配合應用配套管理軟件來對旋轉設備振動進行分析。就目前比較常見的是愛默生所制造的CS12130，該設備能夠實現低頻振動監測過程，同時也支持高頻振動分析，具有Peakvue分析專利技術。具體來講，Peakvue所側重的就是由軸承金屬刮擦、研磨或沖擊所造成的壓力波形變化，所以在監測超低速旋轉機與高速旋轉機軸承故障方面有一定作用。

（二）CS12130設備的振動測量原理簡析

CS12130主要負責數據采集與分析工作，它是基于設備狀態監測與故障診斷基礎上所展開的重要環節，考慮到它所采集到的數據質量會影響到后續信號分析結果精度，例如傳感器對象特性、加速度物理量等等，所以要對它進行檢出并轉換為電量應用。設備的測量計算主要基于A/D變換軟件展開，再配合處理結果來進行配合電信號與數字信號的數據傳輸與記錄，最后記錄裝置將顯示測量結果，為核電廠人員提供技術支持。

當然，CS12130機械狀態分析儀也同時采用了壓電式加速度傳感器技術，它能夠將原始振動信號轉變為電壓信號，并針對時域、頻域以及幅值展開分析。客觀講該技術能夠配合Peakvue峰值分析法與CS12130低速技術展開，可用于監測旋轉設備軸承故障問題。

二、核電廠調試階段旋轉設備振動的案例分析

某核電廠目前正處于調試階段，調試中發現旋轉設備存在振動問題，它主要是由于設備安裝不到位以及設備制造工藝不夠合理所造成的，例如重要廠用水泵、軸承端蓋螺栓等等都存在固定不緊缺陷，而主送風風機地腳也存在不平衡問題，這些因素都導致了旋轉設備整體振動超標。為了明確該核電廠旋轉設備的調試階段故障，有必要利用CS12130對其進行振動推量測試，并展開Peakvue峰值分析。

（一）基于CS12130的常規頻譜振動分析.

某核電廠重要廠用水泵在首次試運行階段，其聯軸器下泵推力軸最大振動偏差達到7.0mm/s，超出標準驗收值6.3mm/s偏多。泵轉方面則為994r/min，基于振動頻譜規律可以看到它的振動值在1倍速下的分量偏小，這說明設備中不存在轉子不對中狀況，卻具有較小的高頻諧波現象，基本符合松動頻譜特征。考慮到該水泵為立式核級泵，所以根據它的振動故障可以判斷聯軸器下方軸承處為泵驅動端軸承安裝故障，軸承蓋螺旋力矩未能滿足安裝要求，在處理后希望將其振動降低到4.0minis。

（二）針對Peakvue峰值的實際分析

某核電廠還基于Peakvxte峰值來進行軸承金屬沖擊、研磨與刮擦所造成壓力波形的分析，強調監測過程從超低速旋轉機到高速旋轉機軸承故障的有效分析。相比于傳統的檢波分析方法，該峰值分析方法不會利用到低通濾波器，特別是在低速旋轉分析過程中，峰值分析相比于檢波分析它的分析度結果精度更高更有效。

以該核電廠的機組余熱排出泵中的核二級臥式泵為主，它的額定流量為910m³/h，揚程為77m，最小流量達到130m3/h，振動復制為3.0mm/s，對該二級臥式泵電機進行空載試驗，空載試驗中振動速度值保持在0.3mm/s。但是在進行Peakvue峰值集中測試.過程中發現其有效值在2.8g·s，峰值為3g·s，且其頻譜圖中出現了若干頻率段的尖峰能量狀況，這些都表明該電機在運行過程中軸承存在沖擊現象。

在進行電力連泵帶載的測量過程中，應該基于驅動端軸承監測數據Peakvue值異常狀況擴大問題進行再次測量，測量后發現振動能量為6g·s～10g·s范圍，有效值為9.1g·s，峰值為22g·s，該數值高于標準項監測值的3g·s。為了進一步對所存在問題進行確認，技術人員決定對高頻段振動速度進行測量，測量后發現在4KHz狀況下高頻后振動速度總值能夠達到3.0mm/s，而Peakvue尖峰峰值能量頻率與機組余熱排出泵中的核二級臥式泵軸承內圈故障頻率也處于重合狀態。

經過該測試試驗也發現，基于核二級臥式泵電機的高頻振動，可判斷軸承早期故障中存在高頻能量，可能是潤滑油脂存在污染或油脂不足等問題。所以對軸承運行狀態進行改善，為其更換油脂，然后再啟動泵，此時Peakvue值會降到1.5g·s以內，軸承狀態分析數據也會被控制在可接受范圍內。

總結：如本文所述，核電廠在調試階段其旋轉設備安裝與功能完善必須配合振動測量，發現振動問題，利用諸如Peakvue技術來分析旋轉設備的軸承狀態，并盡早發現設備其中故障隱患，確保核電廠設備運轉安全，時刻處于運行可控范圍之內。