管道振动检测管理的标准化

赵彩云，雷晓东

（中国核电工程有限公司，北京100840）

1 概述

机械管道系统运行时，受到动力设备作用力的传递和流体介质冲击的影响，必然存在振动。管道振动状态直接反映了系统的运行情况，过大的管道振动不仅会引起管道屈服、疲劳，从而带来极大的安全隐患，还会影响相连设备的正常运行，同时过大的管道振动会并发明显的噪声污染环境，因此，通过振动诊断和处理将管道振动控制在优良的水平，对于核电厂系统长期稳定、设备安全运行、人员安全作业至关重要。

管道振动检测管理既要在技术上快速消除故障，又要在工作程序上做到标准统一，其与系统设计、管道安装、振动检测、故障处理等环节密切相关，对此下文梳理了现场检测管理的影响因素，并提出了优化方案。

2 设计策划标准化

核电厂管道振动检测分为有计划和无计划两类。MPV调试规程中规定了需要检测的管道范围，无计划的振动检测是指没有测量计划，在收到通知后临时开展的工作。上游设计文件的缺失，是核电厂管道振动检测管理中一直存在问题，核安全监督部门提出要明确管道测振的试验工况。

2.1 标准规范为纲

国内外提到管道振动的标准主要有RCC-M[1]、ASME规范[2]、DL/T 1103[3]以及NB/T 20242[4]，本文对常用标准在振动测试范围、测试方法和验收准则等方面进行了归纳。

RCC-M 2007明确提出了不同安全级别管道的振动检测手段，对核一级管道要求采取必要的监测措施，对核二/三级管道要求通过有效的观察（或可能的测量），以保证管道系统的振动在允许的水平范围内。但RCC-M规范仅提出了管道一次应力强度限制，而未明确给出管道振动位移、振动速度或振动加速度的验收标准，这对于核电现场振动检测和诊断不利。

ASME 2003将管道振动分为三种级别，并按相关流程进行管道检测范围筛选、明确检测方法。与RCC-M不同，AMSE规范中给出的管道检测范围与管道安全级别无关，与管道的振动级别直接相关，另一方面，ASME规范中给出了最大交变应力强度、振动位移限值，并详细介绍了振动速度限值的计算方法。

DL/T1103与NB/T20242是参照AMSE编制，因此本文明确了以RCC-M和ASME规范作为纲要开展核电厂振动检测工作。

2.2 振动导则为领

管道振动检测的初始范围制定和振动限值计算参数取值，受到工作人员经验和技能的影响。振动检测是核安全监督部门较为关注的试验项目，应尽量减少主观因素的影响，因此必须在RCC-M和ASME规范纲要的框架下，发布更加确定的引领性文件，进一步固化调试规程对管道振动检测范围、检测工况和验收准则的要求。其应至少明确以下事项：①核电现场管道振动测量的范围；②核电现场管道振动测量范围内各管道测振的工况；③核电现场管道振动测量的试验方法、各待测管道的振动限值和验收准则；④范围内振动不合格管道的检查和处理要求。

3 施工检查标准化

3.1 施工前设计文件检查

管道的振动情况只有在管道和支架安装完成、相应工况投运才能真实地检测出来。在核电厂带核运行前，必须保证各系统能够安全稳定运行，但系统的安装和调试是根据整体节点有序推进的，如ASG管道以及常规岛的多数管道只有在热试阶段才开始调试，由于距离机组临界时间短，此阶段发现振动问题存在影响核电进度的风险。

3.2 管道支架安装状态检查

预留支架间隙将会失去限制管道振动的作用，主要体现在以下两个方面：①经现场排查发现，安装单位预留的管道和支吊架间隙普遍偏大，这对人眼可见的低频振动位移限制是不利的；②对于布置复杂、系统运行工况恶劣的管道，支吊架预留安装间隙，对由于管内流体冲击而产生的中高频振动速度和振动加速度是没有任何限制作用的。上文提到的汽动给水泵入口管道小流量工况下振动超标，就是由于小流量流体激振产生振动未受到抑制。

管道与支架间预留间隙，是为了防止管道变形引起应力集中，但带来较大的振动风险。根据《标准支吊架手册》中提供的支吊架功能表，支吊架的作用可分为固定、滑动、导向、限位等，对于表中提出固定要求的方向，应当尽量消除间隙，甚至在管道应力计算允许的情况下附加适当的约束力。支吊架设计类型为GL，因此最终添加垫板消除了间隙。

4 检测试验标准化

本文根据管道振动检测管理经验，总结出了一套标准的工作流程，从试验准备、过程控制和文件管理三个方面对管道振动检测试验进行全方位管理。

4.1 充分的试验准备

4.1.1 试验规程准备

对于有计划的由测振专业人员编制调试规程，管道振动测量试验导则对检测范围和检测要求进行规定，同时加入导则中未涉及但其他电厂或机组有振动故障经验反馈的管线，应在检测试验开始前发布管道振动测量试验规程。

对于原型堆，编制管道振动目视检查试验规程，由振动检测专业人员开展核级管道筛查。对于原型堆中的非核级管道或非原型堆等无检测计划的管道，由各系统负责人进行筛查，进行管道运行状态目视检查并结合现场振动噪声情况判断是否提出检测申请，各系统负责人应确保将管道振动目视检查写入调试规程。

4.1.2 检测过程模拟

应每周对数据采集系统进行一次状态检查，对新加入的试验人员进行资质授权检查。对于已确定的待检测管道，系统负责人应尽早带领检测人员熟悉现场环境和布置待测系统管道，及早提出管道振动检测的环境需求，如拆除保温层、搭建脚手架等。

正式的检测试验开始前，检查数据采集系统防水、防碰、防断电等防护措施，按照试验规程核对管线或测点位置准确无误。进行管道振动检测模拟，采集至少1组环境数据。

4.2 精细的过程控制

对管道振动测量规程中规定待测管道和经目视检查筛选后需进一步检测的管道，开展精细的过程控制，主要参考《压水堆M310机组调试振动测量的创新管理》（下简称“《创新管理》”）中的管理思路。

4.2.1 试验计划制定

试验准备阶段，在每个核电机组试验规程确定后，振动检测人员应根据各系统管道测振需求，研究工艺系统各试验规程，确定与测振需求工况相符的工艺系统试验规程，形成测振试验各工况时间窗口表。

管道振动检测试验计划制定的目标是所有的管道测振工况与系统试验规程关联，不额外提出启泵需求。

4.2.2 试验进度控制

可分为以下几个关键环节：①通过振动测量试验规程确定初始检测范围，后续根据目视检查结果和新获知的经验反馈补充范围；②分析检测范围中的每条管道、工况，明确系统负责人，制定振动试验窗口表；③定期发布管道振动检测需求和进展报告，通报系统负责人协作信息；④收到系统负责人对应工况试验启动的通告后测振人员进行振动检测和分析，记录振动检测日志；⑤通报检测结果，根据检测情况更新需求进展报告。

4.2.3 测点布置纠正

通过对现场管道振动检测过程的调查发现，测点的布置方式与ASME规范不符。查阅任一核电厂的管道振动测量试验规程，不难发现都在试验规程中明确指出了测点位置，甚至有的核安全监督部门要求检测人员必须严格按照试验规程管线图中的管段比例布置测点，偏离了管道振动检测的规范要求。

4.3 严密的文件制度

核电厂调试期间的管道振动检测从冷试准备阶段首条管线投运开始，一直持续到100%核功率运行结束，贯穿整个试行周期，而且在机组正式投运后，核电运行单位仍然会定期开展该项任务。工作的长期性和持续性，导致文件丢失、数据不全、支撑不足等质量问题突出，因此，在控制进度的同时，必须通过规范的管理保证质量。《创新管理》中曾介绍了统一管理、多级验证的质控措施，本文也是在此基础上，进一步形成了严密的数据文件归档制度。主要从以下方面进行约束：振动检测的输入文件和输出文件，仅是调试报告的输入文件，文档部门是不进行存档的。况且这些文件是伴随日常工作不断产生的，容易遗失和损坏，振动专业人员必须设置兼职的文档管理员，自主做好文件存档工作，以备调试报告审查出问题后，及时给予技术支撑。

5 结论

中国正在从核电大国向核电强国转变，因此，不仅要研究先进的科学技术挺进高端市场，更要配备完善的管理体系维护品牌形象。核电厂的建设是一项庞大的工程，管道测振仅是其中一个微小的环节，未曾得到足够的重视，但历史的经验和教训告诉人们，管道的振动时刻关系着核电系统能否长期稳定、安全运行。

以为中国核电技术的出海保驾护航为宗旨，本文对核电厂MPV管道振动检测工作进行了全过程分析，提出了管道振动检测的标准化管理体系，要求文件体系的标准化顶层设计，施工管理的标准化质量控制，检测试验的标准化组织过程，振动故障的标准化处理反馈。