探究核电厂调试阶段旋转设备振动测量与故障

李鸿山　张剑　白旋

摘要：为核电厂机组构建旋转机械离线振动监测系统非常必要，因为它能够依托专业测量仪器及分析软件，配合振动分析对振动超标设备进行全面故障排查处理。本文简要论述了核电厂中核电振动测量的基本分析原理，并围绕案例解读了核电振动过程中旋转设备振动测量的故障要点问题。

关键词：旋转设备：振动监测系统：推动测量：核电厂：故障

核电厂的机电设备故障诊断技术目前越来越丰富，且技术本身研究深度也不断被深化，但随之而来的还有故障问题的日趋复杂化。例如厂内在设备调试阶段中旋转设备的测量与故障排查工作就主要基于振动展开，它也是设备运行状态的一项重要评价指标。对于连续生产的核电厂设备，厂内所采用的便是振动测量技术。

一、振动测量的基本原理分析

基于核电厂调试阶段旋转设备的振动测量原理主要包含了对数据的采集与分析，包括机械状态分析仪的旋转机械振动测量分析。

（一）机械状态分析仪的振动测量

在核电厂中，旋转机械振动测量主要依靠机械状态分析仪来完成，它能够实现数据采集功能，配合应用配套管理软件来对旋转设备振动进行分析。就目前比较常见的是爱默生所制造的CS12130，该设备能够实现低频振动监测过程，同时也支持高频振动分析，具有Peakvue分析专利技术。具体来讲，Peakvue所侧重的就是由轴承金属刮擦、研磨或冲击所造成的压力波形变化，所以在监测超低速旋转机与高速旋转机轴承故障方面有一定作用。

（二）CS12130设备的振动测量原理简析

CS12130主要负责数据采集与分析工作，它是基于设备状态监测与故障诊断基础上所展开的重要环节，考虑到它所采集到的数据质量会影响到后续信号分析结果精度，例如传感器对象特性、加速度物理量等等，所以要对它进行检出并转换为电量应用。设备的测量计算主要基于A/D变换软件展开，再配合处理结果来进行配合电信号与数字信号的数据传输与记录，最后记录装置将显示测量结果，为核电厂人员提供技术支持。

当然，CS12130机械状态分析仪也同时采用了压电式加速度传感器技术，它能够将原始振动信号转变为电压信号，并针对时域、频域以及幅值展开分析。客观讲该技术能够配合Peakvue峰值分析法与CS12130低速技术展开，可用于监测旋转设备轴承故障问题。

二、核电厂调试阶段旋转设备振动的案例分析

某核电厂目前正处于调试阶段，调试中发现旋转设备存在振动问题，它主要是由于设备安装不到位以及设备制造工艺不够合理所造成的，例如重要厂用水泵、轴承端盖螺栓等等都存在固定不紧缺陷，而主送风风机地脚也存在不平衡问题，这些因素都导致了旋转设备整体振动超标。为了明确该核电厂旋转设备的调试阶段故障，有必要利用CS12130对其进行振动推量测试，并展开Peakvue峰值分析。

（一）基于CS12130的常規频谱振动分析.

某核电厂重要厂用水泵在首次试运行阶段，其联轴器下泵推力轴最大振动偏差达到7.0mm/s，超出标准验收值6.3mm/s偏多。泵转方面则为994r/min，基于振动频谱规律可以看到它的振动值在1倍速下的分量偏小，这说明设备中不存在转子不对中状况，却具有较小的高频谐波现象，基本符合松动频谱特征。考虑到该水泵为立式核级泵，所以根据它的振动故障可以判断联轴器下方轴承处为泵驱动端轴承安装故障，轴承盖螺旋力矩未能满足安装要求，在处理后希望将其振动降低到4.0minis。

（二）针对Peakvue峰值的实际分析

某核电厂还基于Peakvxte峰值来进行轴承金属冲击、研磨与刮擦所造成压力波形的分析，强调监测过程从超低速旋转机到高速旋转机轴承故障的有效分析。相比于传统的检波分析方法，该峰值分析方法不会利用到低通滤波器，特别是在低速旋转分析过程中，峰值分析相比于检波分析它的分析度结果精度更高更有效。

以该核电厂的机组余热排出泵中的核二级卧式泵为主，它的额定流量为910m³/h，扬程为77m，最小流量达到130m3/h，振动复制为3.0mm/s，对该二级卧式泵电机进行空载试验，空载试验中振动速度值保持在0.3mm/s。但是在进行Peakvue峰值集中测试.过程中发现其有效值在2.8g·s，峰值为3g·s，且其频谱图中出现了若干频率段的尖峰能量状况，这些都表明该电机在运行过程中轴承存在冲击现象。

在进行电力连泵带载的测量过程中，应该基于驱动端轴承监测数据Peakvue值异常状况扩大问题进行再次测量，测量后发现振动能量为6g·s～10g·s范围，有效值为9.1g·s，峰值为22g·s，该数值高于标准项监测值的3g·s。为了进一步对所存在问题进行确认，技术人员决定对高频段振动速度进行测量，测量后发现在4KHz状况下高频后振动速度总值能够达到3.0mm/s，而Peakvue尖峰峰值能量频率与机组余热排出泵中的核二级卧式泵轴承内圈故障频率也处于重合状态。

经过该测试试验也发现，基于核二级卧式泵电机的高频振动，可判断轴承早期故障中存在高频能量，可能是润滑油脂存在污染或油脂不足等问题。所以对轴承运行状态进行改善，为其更换油脂，然后再启动泵，此时Peakvue值会降到1.5g·s以内，轴承状态分析数据也会被控制在可接受范围内。

总结：如本文所述，核电厂在调试阶段其旋转设备安装与功能完善必须配合振动测量，发现振动问题，利用诸如Peakvue技术来分析旋转设备的轴承状态，并尽早发现设备其中故障隐患，确保核电厂设备运转安全，时刻处于运行可控范围之内。