呂永飛

（中國(guó)核電工程有限公司 北京）

一、概述

在核電工程項(xiàng)目中，汽輪機(jī)、泵組、柴油機(jī)、空調(diào)機(jī)組、壓縮機(jī)及風(fēng)機(jī)等旋轉(zhuǎn)設(shè)備占設(shè)備總數(shù)相當(dāng)大的比例，由于旋轉(zhuǎn)設(shè)備與靜止設(shè)備相比，其安裝調(diào)試有更嚴(yán)格的技術(shù)要求，因此，其安裝質(zhì)量直接影響著核電廠整個(gè)工藝系統(tǒng)正常運(yùn)行，甚至整個(gè)項(xiàng)目的生產(chǎn)和收益。

先后參加了田灣核電站工藝設(shè)備調(diào)試技術(shù)支持，中國(guó)實(shí)驗(yàn)快堆等核電項(xiàng)目工藝系統(tǒng)的安裝監(jiān)理工作。在旋轉(zhuǎn)設(shè)備調(diào)試過程中，曾出現(xiàn)過設(shè)備軸承溫度異常、噪聲超標(biāo)、電機(jī)啟動(dòng)電流過大、設(shè)備振動(dòng)超差等各種各樣的缺陷，其中設(shè)備振動(dòng)超差現(xiàn)象最為嚴(yán)重。結(jié)合調(diào)試過程中出現(xiàn)的各種振動(dòng)超差問題以及處理方法，對(duì)振動(dòng)超差產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，為今后工程項(xiàng)目中的旋轉(zhuǎn)設(shè)備在安裝過程中需要加強(qiáng)質(zhì)量控制的幾個(gè)方面提供技術(shù)參考。

二、旋轉(zhuǎn)設(shè)備振動(dòng)超差的原因

在調(diào)試過程中，旋轉(zhuǎn)設(shè)備產(chǎn)生振動(dòng)超差的癥狀和原因很多，通過處理田灣核電站淡水廠的生產(chǎn)給水泵、核島主送風(fēng)系統(tǒng)的離心風(fēng)機(jī)、應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組以及中國(guó)實(shí)驗(yàn)快堆工程的部分風(fēng)機(jī)等旋轉(zhuǎn)設(shè)備的振動(dòng)異常現(xiàn)象。經(jīng)總結(jié)分析，導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)設(shè)備振動(dòng)超差的原因主要包括6個(gè)方面。

1.基礎(chǔ)剛度不夠

旋轉(zhuǎn)設(shè)備基礎(chǔ)的牢固性對(duì)設(shè)備的安全運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用，若設(shè)備基礎(chǔ)剛度不夠，即使再好的設(shè)備，其運(yùn)行壽命和維修周期必然受到影響。譬如在田灣核電站俄方設(shè)計(jì)的風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)均為型鋼支架基礎(chǔ)，且部分支架結(jié)構(gòu)單薄。在風(fēng)機(jī)調(diào)試過程中，部分風(fēng)機(jī)和基礎(chǔ)產(chǎn)生了共振，從而導(dǎo)致風(fēng)機(jī)振動(dòng)超差；在淡水廠生產(chǎn)給水泵安裝過程中，由于設(shè)備基礎(chǔ)灌漿不密實(shí)，導(dǎo)致5臺(tái)泵組在調(diào)試運(yùn)行過程中有4臺(tái)出現(xiàn)振動(dòng)異常。

2.聯(lián)軸器連接不對(duì)中

對(duì)于部分離心風(fēng)機(jī)、泵組和柴油機(jī)組，電機(jī)和設(shè)備均采用聯(lián)軸器連接，聯(lián)軸器的安裝質(zhì)量會(huì)直接影響到設(shè)備的軸向振動(dòng)狀態(tài)，聯(lián)軸器不對(duì)中表現(xiàn)為軸向不對(duì)中和端面不對(duì)中兩種情況。值得注意的是，在消除電機(jī)空轉(zhuǎn)的振動(dòng)時(shí)，一定要考慮后續(xù)聯(lián)軸器的對(duì)中工作，以免出現(xiàn)一味通過增減地腳墊片找平電機(jī)地腳的水平度來(lái)降低電機(jī)的振動(dòng)，而忽視了電機(jī)的標(biāo)高的改變，從而影響后續(xù)聯(lián)軸器的對(duì)中，造成不必要的重復(fù)工作。如田灣核電站2#機(jī)組的消防穩(wěn)壓泵，電機(jī)驅(qū)動(dòng)端軸向振動(dòng)不穩(wěn)定，經(jīng)對(duì)聯(lián)軸器重新對(duì)中并調(diào)整連接螺栓，使振動(dòng)異常情況得以消除。

3.設(shè)備底座和基礎(chǔ)接觸不良

在旋轉(zhuǎn)設(shè)備調(diào)試過程中，曾多次通過調(diào)整電機(jī)的地腳與基礎(chǔ)的接觸狀態(tài)使設(shè)備的振動(dòng)狀態(tài)得到明顯好轉(zhuǎn)。設(shè)備底座和基礎(chǔ)接觸不良主要表現(xiàn)為電機(jī)地腳或基礎(chǔ)預(yù)埋鋼板表面凹凸不平。在地腳螺栓擰緊時(shí)，致使設(shè)備的地腳四角不在同一水平面上，致使設(shè)備振動(dòng)超差?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)常會(huì)出現(xiàn)在地腳螺栓全部緊固時(shí)設(shè)備振動(dòng)很大，但松開電機(jī)一個(gè)或兩個(gè)地腳螺栓設(shè)備振動(dòng)會(huì)明顯下降的現(xiàn)象，這充分說明地腳的不平度對(duì)設(shè)備振動(dòng)狀態(tài)的影響。如田灣核電站1#機(jī)組的KPL系統(tǒng)的壓縮機(jī)，電機(jī)曾出現(xiàn)垂直方向振動(dòng)超差現(xiàn)象，通過調(diào)整地腳彈簧螺栓的松緊度和在地腳下加設(shè)墊片找平的方法，使電機(jī)運(yùn)行正常。

4.機(jī)械松動(dòng)

機(jī)械松動(dòng)也是設(shè)備振動(dòng)超差的常見原因之一。機(jī)械松動(dòng)主要表現(xiàn)為設(shè)備的地腳螺栓松動(dòng)、電機(jī)端蓋螺栓松動(dòng)、聯(lián)軸器連接螺栓松動(dòng)、軸承軸向松動(dòng)致使軸向間隙超差等。如在中國(guó)實(shí)驗(yàn)快堆工程中，曾出現(xiàn)由于風(fēng)機(jī)的幾個(gè)地腳螺栓松緊不一致，導(dǎo)致整臺(tái)空調(diào)機(jī)組振動(dòng)異常現(xiàn)象。

5.設(shè)備轉(zhuǎn)子不平衡

設(shè)備產(chǎn)生不平衡的原因主要有設(shè)備轉(zhuǎn)子在加工或裝配過程中存在偏差導(dǎo)致的不平衡、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)過程中葉輪上粘附灰塵或冷凝水、以及設(shè)備在安裝過程中由于配合偏差（如聯(lián)軸器軸銷配合間隙不一致）導(dǎo)致的不平衡等。如田灣核電站1#機(jī)組的海水冷卻PEB系統(tǒng)的立式泵組、反應(yīng)堆豎井送風(fēng)系統(tǒng)的軸流風(fēng)機(jī)以及控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)送風(fēng)系統(tǒng)的離心風(fēng)機(jī)，均通過動(dòng)平衡進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)處理，達(dá)到了設(shè)備正常運(yùn)行的振動(dòng)限值要求。

6.設(shè)備出入口管道與設(shè)備強(qiáng)行對(duì)中

大部分工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，在旋轉(zhuǎn)設(shè)備的出入口均安裝撓性軟接頭，以避免管道與設(shè)備對(duì)中偏差或者由于管道內(nèi)氣塞等原因產(chǎn)生的振動(dòng)傳遞到設(shè)備上。但是核電工藝設(shè)計(jì)中為了避免管道泄漏，大部分設(shè)備進(jìn)出口與管道均采用焊接且無(wú)彈性連接，因此管道與設(shè)備出入口連接不當(dāng)，往往同樣會(huì)導(dǎo)致設(shè)備振動(dòng)超差。如田灣核電站1#機(jī)組應(yīng)急送風(fēng)系統(tǒng)的軸流風(fēng)機(jī)，由于風(fēng)管強(qiáng)行連接在風(fēng)機(jī)出口，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)水平方向振動(dòng)不滿足運(yùn)行限值要求。

三、旋轉(zhuǎn)設(shè)備安裝過程需加強(qiáng)質(zhì)量控制的幾個(gè)方面

針對(duì)旋轉(zhuǎn)設(shè)備振動(dòng)超差的種種現(xiàn)象，雖然在調(diào)試過程中通過各種手段和方法能夠進(jìn)行消除，但在設(shè)備監(jiān)造和安裝過程中，能夠引起重視并加以質(zhì)量控制，在設(shè)備調(diào)試過程中，一些振動(dòng)超差現(xiàn)象就會(huì)避免發(fā)生。

（1）解決型鋼基礎(chǔ)剛度的最好方法是在設(shè)計(jì)階段就根據(jù)設(shè)備的轉(zhuǎn)速、質(zhì)量、功率等參數(shù)，采用安全可靠的基礎(chǔ)類型，并保留一定的設(shè)計(jì)裕量；一旦在調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)剛度不足，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況采取加設(shè)斜支撐、增加焊接強(qiáng)度等措施進(jìn)行加固，讓設(shè)備基礎(chǔ)的固有頻率與旋轉(zhuǎn)設(shè)備的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率避開。如田灣核電站常規(guī)島大部分軸流風(fēng)機(jī)經(jīng)過基礎(chǔ)加固后，振動(dòng)情況有了明顯的改觀；反應(yīng)堆廠房的應(yīng)急檢修進(jìn)排風(fēng)系統(tǒng)的離心風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)經(jīng)加固3次，風(fēng)機(jī)的振動(dòng)狀態(tài)才滿足限值要求。

對(duì)于混凝土設(shè)備基礎(chǔ)，在土建專業(yè)向安裝專業(yè)移交過程中，除了對(duì)基礎(chǔ)的定位軸線、預(yù)埋螺栓、埋件孔洞進(jìn)行檢查外，設(shè)備就位前一定要對(duì)基礎(chǔ)混凝土試塊強(qiáng)度進(jìn)行檢查，必要時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)鉆芯取樣檢測(cè)或加載試驗(yàn)，確?；A(chǔ)強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求，方可進(jìn)行設(shè)備安裝。對(duì)于需要二次澆筑的設(shè)備地腳，澆筑前一定要復(fù)測(cè)設(shè)備的標(biāo)高及水平偏差，同時(shí)對(duì)澆筑的細(xì)石混凝土質(zhì)量及密實(shí)度應(yīng)該嚴(yán)格控制。

（2）對(duì)于大部分泵組和風(fēng)機(jī)的調(diào)試，一般首先進(jìn)行設(shè)備電機(jī)的單體試車，然后再將電機(jī)與泵組或風(fēng)機(jī)連接起來(lái)進(jìn)行整體調(diào)試。因此，進(jìn)行聯(lián)軸器連接安裝時(shí)，一定要用百分表嚴(yán)格控制聯(lián)軸器徑向跳動(dòng)和端面跳動(dòng)，確保偏差值在規(guī)定的范圍內(nèi)，同時(shí)確保聯(lián)軸器的連接柱銷表面光滑勻稱，連接螺栓松緊度一致。

（3）在設(shè)備安裝過程中一定要保證設(shè)備與基礎(chǔ)的接合部位為面接觸。若在設(shè)備就位前發(fā)現(xiàn)接合面有明顯的凹凸現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)打磨并采用在機(jī)加工面的鋼板上涂紅丹粉的方法進(jìn)行檢查；安裝結(jié)束要認(rèn)真檢測(cè)設(shè)備地腳的水平度和垂直度，必要時(shí)可以加墊薄銅片進(jìn)行找平處理，確保風(fēng)機(jī)底座和設(shè)備基礎(chǔ)處于良好的接觸狀態(tài)。

（4）在設(shè)備安裝過程中，首先保證設(shè)備地腳水平和聯(lián)軸器對(duì)中的基礎(chǔ)上，一定要檢查連接螺栓的松緊度。對(duì)于重要的旋轉(zhuǎn)設(shè)備應(yīng)采用力矩扳手參照設(shè)備出廠技術(shù)文件或設(shè)計(jì)文件的要求對(duì)螺栓的松緊度進(jìn)行檢查。

（5）消除設(shè)備不平衡的方法主要為在設(shè)備制造過程中提高葉輪的加工精度和現(xiàn)場(chǎng)在風(fēng)機(jī)葉輪、聯(lián)軸器或電機(jī)風(fēng)扇部位加質(zhì)量塊進(jìn)行動(dòng)平衡試驗(yàn)。因此，在設(shè)備監(jiān)造過程一定要嚴(yán)格控制轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡試驗(yàn)；在設(shè)備安裝過程要對(duì)系統(tǒng)的清潔度進(jìn)行監(jiān)督控制，避免浮塵或雜物導(dǎo)致設(shè)備葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)不平衡。

（6）在設(shè)備安裝過程中，一定要嚴(yán)格控制設(shè)備出入口與管道對(duì)中的準(zhǔn)確性，嚴(yán)禁強(qiáng)行對(duì)中，以免將管道的應(yīng)力傳遞到旋轉(zhuǎn)設(shè)備上。

四、結(jié)束語(yǔ)

導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)設(shè)備振動(dòng)超差的原因往往是多方面的，消除旋轉(zhuǎn)設(shè)備的振動(dòng)超差也是一門值得探討的學(xué)科。在設(shè)備監(jiān)造及安裝過程中，一定要嚴(yán)格控制，逐一把關(guān)，確保設(shè)備制造和安裝質(zhì)量各方面均處于受控狀態(tài)，才會(huì)為設(shè)備調(diào)試和生產(chǎn)的安全可靠運(yùn)行提供良好的條件。