管道振動檢測管理的標準化

趙彩云，雷曉東

（中國核電工程有限公司，北京100840）

1 概述

機械管道系統運行時，受到動力設備作用力的傳遞和流體介質沖擊的影響，必然存在振動。管道振動狀態直接反映了系統的運行情況，過大的管道振動不僅會引起管道屈服、疲勞，從而帶來極大的安全隱患，還會影響相連設備的正常運行，同時過大的管道振動會并發明顯的噪聲污染環境，因此，通過振動診斷和處理將管道振動控制在優良的水平，對于核電廠系統長期穩定、設備安全運行、人員安全作業至關重要。

管道振動檢測管理既要在技術上快速消除故障，又要在工作程序上做到標準統一，其與系統設計、管道安裝、振動檢測、故障處理等環節密切相關，對此下文梳理了現場檢測管理的影響因素，并提出了優化方案。

2 設計策劃標準化

核電廠管道振動檢測分為有計劃和無計劃兩類。MPV調試規程中規定了需要檢測的管道范圍，無計劃的振動檢測是指沒有測量計劃，在收到通知后臨時開展的工作。上游設計文件的缺失，是核電廠管道振動檢測管理中一直存在問題，核安全監督部門提出要明確管道測振的試驗工況。

2.1 標準規范為綱

國內外提到管道振動的標準主要有RCC-M[1]、ASME規范[2]、DL/T 1103[3]以及NB/T 20242[4]，本文對常用標準在振動測試范圍、測試方法和驗收準則等方面進行了歸納。

RCC-M 2007明確提出了不同安全級別管道的振動檢測手段，對核一級管道要求采取必要的監測措施，對核二/三級管道要求通過有效的觀察（或可能的測量），以保證管道系統的振動在允許的水平范圍內。但RCC-M規范僅提出了管道一次應力強度限制，而未明確給出管道振動位移、振動速度或振動加速度的驗收標準，這對于核電現場振動檢測和診斷不利。

ASME 2003將管道振動分為三種級別，并按相關流程進行管道檢測范圍篩選、明確檢測方法。與RCC-M不同，AMSE規范中給出的管道檢測范圍與管道安全級別無關，與管道的振動級別直接相關，另一方面，ASME規范中給出了最大交變應力強度、振動位移限值，并詳細介紹了振動速度限值的計算方法。

DL/T1103與NB/T20242是參照AMSE編制，因此本文明確了以RCC-M和ASME規范作為綱要開展核電廠振動檢測工作。

2.2 振動導則為領

管道振動檢測的初始范圍制定和振動限值計算參數取值，受到工作人員經驗和技能的影響。振動檢測是核安全監督部門較為關注的試驗項目，應盡量減少主觀因素的影響，因此必須在RCC-M和ASME規范綱要的框架下，發布更加確定的引領性文件，進一步固化調試規程對管道振動檢測范圍、檢測工況和驗收準則的要求。其應至少明確以下事項：①核電現場管道振動測量的范圍；②核電現場管道振動測量范圍內各管道測振的工況；③核電現場管道振動測量的試驗方法、各待測管道的振動限值和驗收準則；④范圍內振動不合格管道的檢查和處理要求。

3 施工檢查標準化

3.1 施工前設計文件檢查

管道的振動情況只有在管道和支架安裝完成、相應工況投運才能真實地檢測出來。在核電廠帶核運行前，必須保證各系統能夠安全穩定運行，但系統的安裝和調試是根據整體節點有序推進的，如ASG管道以及常規島的多數管道只有在熱試階段才開始調試，由于距離機組臨界時間短，此階段發現振動問題存在影響核電進度的風險。

3.2 管道支架安裝狀態檢查

預留支架間隙將會失去限制管道振動的作用，主要體現在以下兩個方面：①經現場排查發現，安裝單位預留的管道和支吊架間隙普遍偏大，這對人眼可見的低頻振動位移限制是不利的；②對于布置復雜、系統運行工況惡劣的管道，支吊架預留安裝間隙，對由于管內流體沖擊而產生的中高頻振動速度和振動加速度是沒有任何限制作用的。上文提到的汽動給水泵入口管道小流量工況下振動超標，就是由于小流量流體激振產生振動未受到抑制。

管道與支架間預留間隙，是為了防止管道變形引起應力集中，但帶來較大的振動風險。根據《標準支吊架手冊》中提供的支吊架功能表，支吊架的作用可分為固定、滑動、導向、限位等，對于表中提出固定要求的方向，應當盡量消除間隙，甚至在管道應力計算允許的情況下附加適當的約束力。支吊架設計類型為GL，因此最終添加墊板消除了間隙。

4 檢測試驗標準化

本文根據管道振動檢測管理經驗，總結出了一套標準的工作流程，從試驗準備、過程控制和文件管理三個方面對管道振動檢測試驗進行全方位管理。

4.1 充分的試驗準備

4.1.1 試驗規程準備

對于有計劃的由測振專業人員編制調試規程，管道振動測量試驗導則對檢測范圍和檢測要求進行規定，同時加入導則中未涉及但其他電廠或機組有振動故障經驗反饋的管線，應在檢測試驗開始前發布管道振動測量試驗規程。

對于原型堆，編制管道振動目視檢查試驗規程，由振動檢測專業人員開展核級管道篩查。對于原型堆中的非核級管道或非原型堆等無檢測計劃的管道，由各系統負責人進行篩查，進行管道運行狀態目視檢查并結合現場振動噪聲情況判斷是否提出檢測申請，各系統負責人應確保將管道振動目視檢查寫入調試規程。

4.1.2 檢測過程模擬

應每周對數據采集系統進行一次狀態檢查，對新加入的試驗人員進行資質授權檢查。對于已確定的待檢測管道，系統負責人應盡早帶領檢測人員熟悉現場環境和布置待測系統管道，及早提出管道振動檢測的環境需求，如拆除保溫層、搭建腳手架等。

正式的檢測試驗開始前，檢查數據采集系統防水、防碰、防斷電等防護措施，按照試驗規程核對管線或測點位置準確無誤。進行管道振動檢測模擬，采集至少1組環境數據。

4.2 精細的過程控制

對管道振動測量規程中規定待測管道和經目視檢查篩選后需進一步檢測的管道，開展精細的過程控制，主要參考《壓水堆M310機組調試振動測量的創新管理》（下簡稱“《創新管理》”）中的管理思路。

4.2.1 試驗計劃制定

試驗準備階段，在每個核電機組試驗規程確定后，振動檢測人員應根據各系統管道測振需求，研究工藝系統各試驗規程，確定與測振需求工況相符的工藝系統試驗規程，形成測振試驗各工況時間窗口表。

管道振動檢測試驗計劃制定的目標是所有的管道測振工況與系統試驗規程關聯，不額外提出啟泵需求。

4.2.2 試驗進度控制

可分為以下幾個關鍵環節：①通過振動測量試驗規程確定初始檢測范圍，后續根據目視檢查結果和新獲知的經驗反饋補充范圍；②分析檢測范圍中的每條管道、工況，明確系統負責人，制定振動試驗窗口表；③定期發布管道振動檢測需求和進展報告，通報系統負責人協作信息；④收到系統負責人對應工況試驗啟動的通告后測振人員進行振動檢測和分析，記錄振動檢測日志；⑤通報檢測結果，根據檢測情況更新需求進展報告。

4.2.3 測點布置糾正

通過對現場管道振動檢測過程的調查發現，測點的布置方式與ASME規范不符。查閱任一核電廠的管道振動測量試驗規程，不難發現都在試驗規程中明確指出了測點位置，甚至有的核安全監督部門要求檢測人員必須嚴格按照試驗規程管線圖中的管段比例布置測點，偏離了管道振動檢測的規范要求。

4.3 嚴密的文件制度

核電廠調試期間的管道振動檢測從冷試準備階段首條管線投運開始，一直持續到100%核功率運行結束，貫穿整個試行周期，而且在機組正式投運后，核電運行單位仍然會定期開展該項任務。工作的長期性和持續性，導致文件丟失、數據不全、支撐不足等質量問題突出，因此，在控制進度的同時，必須通過規范的管理保證質量。《創新管理》中曾介紹了統一管理、多級驗證的質控措施，本文也是在此基礎上，進一步形成了嚴密的數據文件歸檔制度。主要從以下方面進行約束：振動檢測的輸入文件和輸出文件，僅是調試報告的輸入文件，文檔部門是不進行存檔的。況且這些文件是伴隨日常工作不斷產生的，容易遺失和損壞，振動專業人員必須設置兼職的文檔管理員，自主做好文件存檔工作，以備調試報告審查出問題后，及時給予技術支撐。

5 結論

中國正在從核電大國向核電強國轉變，因此，不僅要研究先進的科學技術挺進高端市場，更要配備完善的管理體系維護品牌形象。核電廠的建設是一項龐大的工程，管道測振僅是其中一個微小的環節，未曾得到足夠的重視，但歷史的經驗和教訓告訴人們，管道的振動時刻關系著核電系統能否長期穩定、安全運行。

以為中國核電技術的出海保駕護航為宗旨，本文對核電廠MPV管道振動檢測工作進行了全過程分析，提出了管道振動檢測的標準化管理體系，要求文件體系的標準化頂層設計，施工管理的標準化質量控制，檢測試驗的標準化組織過程，振動故障的標準化處理反饋。