鮑宇

摘 要：作為力學(xué)的一個(gè)分支，目前，振動(dòng)監(jiān)測(cè)與分析技術(shù)無(wú)論是在應(yīng)用還是實(shí)踐方面，均取得較為快速的發(fā)展。本文從核安全保障、核電經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平提升、預(yù)測(cè)性維修與重大問(wèn)題解決等四大方面，對(duì)振動(dòng)監(jiān)測(cè)與分析技術(shù)在核電站中的實(shí)踐與應(yīng)用進(jìn)行探究，并以大亞灣核電站為例，來(lái)對(duì)振動(dòng)監(jiān)測(cè)與分析技術(shù)具體應(yīng)用做出探究與分析。

關(guān)鍵詞：振動(dòng)監(jiān)測(cè)；分析技術(shù)；核電站

中圖分類號(hào)： TM623.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673-1069（2016）18-154-2

1 振動(dòng)分析在核安全保障中起到的作用

自從核電站誕生以來(lái)發(fā)生的種種事故表明，核的安全使用，需做到充分重視起來(lái)。大亞灣核電站在對(duì)核的使用，是在國(guó)家核安全局的監(jiān)督下進(jìn)行的，同時(shí)，在大亞灣核電站，凡是與核安全存在聯(lián)系的設(shè)備，均在相關(guān)要求規(guī)定下，定期來(lái)開展切換試驗(yàn)。在定期試驗(yàn)開展時(shí)，借助振動(dòng)頻譜分析技術(shù)，能夠?qū)鋮s水系統(tǒng)、安全殼事故噴淋系統(tǒng)等決定核安全的系統(tǒng)存在問(wèn)題做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)，進(jìn)而對(duì)水泵、管道裂紋等隱患做到及時(shí)處理。筆者借助實(shí)例分析，來(lái)對(duì)振動(dòng)分析在核安全保障中起到的作用，作出分析。

安全殼事故噴淋系統(tǒng)作為大亞灣核電站三大核安全系統(tǒng)中的一種，該系統(tǒng)對(duì)核的安全使用，起到重大作用，當(dāng)這個(gè)系統(tǒng)當(dāng)中，任何一個(gè)回路出現(xiàn)破損時(shí)，系統(tǒng)便向安全殼內(nèi)進(jìn)行噴淋水，從而使得安全殼當(dāng)中的壓力與溫度得以減少，從而使核安全屏障完整性得到保證。因?yàn)楫?dāng)處于安全運(yùn)行階段時(shí)，不會(huì)對(duì)安全殼中噴淋水，因此安全殼事故噴淋系統(tǒng)按照運(yùn)行導(dǎo)則的要求，定期完成試驗(yàn)時(shí)，將泵出口含硼水利用細(xì)小的試驗(yàn)管路輸送到含硼水箱循環(huán)回路中。在核電站運(yùn)行以來(lái)，在試驗(yàn)管道上小支管和母管焊縫焊接熱影響區(qū)域內(nèi)，出現(xiàn)過(guò)很多次裂紋。對(duì)于每一次裂紋的出現(xiàn)措施，均是利用相同尺寸與型號(hào)的管子來(lái)對(duì)其進(jìn)行更換，同時(shí)對(duì)支管重新進(jìn)行焊接。然而，單純憑靠定期檢查焊縫，并完成母管更換的措施，難以對(duì)根本問(wèn)題做出解決，因此需要對(duì)管道出現(xiàn)裂紋的根本原因做出研究。

一是，被檢查的為焊縫質(zhì)量與管道壁厚，檢查得到的結(jié)果沒(méi)有任何異常問(wèn)題，然而對(duì)系統(tǒng)管道、水泵，實(shí)施振動(dòng)與噪音測(cè)量之后，便得出了不一樣結(jié)果。水泵振動(dòng)水平較為良好，然而振動(dòng)水平卻存在巨大偏差。根據(jù)噪音測(cè)出來(lái)的數(shù)據(jù)顯示，管系最高噪音值達(dá)到120dB，該值已經(jīng)大大超出在系統(tǒng)設(shè)計(jì)當(dāng)中所要求的105dB。并且，不管是從振動(dòng)還是噪音分析的結(jié)果來(lái)看，均說(shuō)明管系測(cè)點(diǎn)6是出現(xiàn)劇烈振動(dòng)與噪音的位置。

管道在出現(xiàn)劇烈振動(dòng)之后，為了能夠?qū)φ裨醋龀鰧ふ?，需要?duì)管系工作狀態(tài)與停運(yùn)狀態(tài)時(shí)的第6點(diǎn)頻譜、激振譜進(jìn)行采集，從采集得到的圖可以看出，當(dāng)工作狀態(tài)下的頻譜處于220Hz頻譜時(shí)，是管道發(fā)生振動(dòng)的關(guān)鍵部位，處于停運(yùn)狀態(tài)時(shí)，管道自身共振頻率也為220Hz。這就能夠得出，管道上裂紋的產(chǎn)生，與劇烈振動(dòng)存在緊密的聯(lián)系，同時(shí)振動(dòng)與噪音的源頭，都是從管道產(chǎn)生的。但是，試驗(yàn)管道中，水流產(chǎn)生頻率的220Hz，會(huì)對(duì)管道自激共振造成干擾，這種干擾便是管道焊口出現(xiàn)破損的內(nèi)在原因。管道共振措施的應(yīng)用，為系統(tǒng)試驗(yàn)管道的再次設(shè)計(jì)，提供了依據(jù)。

在這個(gè)案例當(dāng)中，我們也能夠得知，振動(dòng)測(cè)量與分析在運(yùn)用時(shí)，能夠有效發(fā)現(xiàn)故障來(lái)源，也對(duì)振動(dòng)分析與診斷能夠成為核安全保障與設(shè)備安全保障的有效措施做出了證明。

2 能夠提升核電機(jī)組經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運(yùn)行水準(zhǔn)

根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)公司要求，當(dāng)前已經(jīng)完成網(wǎng)廠分家，在電價(jià)上，也實(shí)現(xiàn)了競(jìng)爭(zhēng)上網(wǎng)的機(jī)制。而對(duì)于核電站來(lái)說(shuō)，在該背景下，應(yīng)當(dāng)對(duì)怎樣降低成本，降低電價(jià)問(wèn)題做出有效解決。對(duì)于大亞灣核電站來(lái)講，由于早就投入使用，因此，維修時(shí)間與費(fèi)用的控制，是其成本降低的重要措施。然而，振動(dòng)監(jiān)測(cè)與分析技術(shù)的運(yùn)用，可以對(duì)核電站機(jī)組旋轉(zhuǎn)機(jī)械所處的工作狀態(tài)做到實(shí)時(shí)監(jiān)控，并能夠發(fā)現(xiàn)機(jī)組設(shè)備存在的問(wèn)題，并對(duì)問(wèn)題做到有效處理，讓核電站能夠安全運(yùn)行，這一舉措，為核電站經(jīng)濟(jì)效益的提升，起到至關(guān)重要的作用。

3 能夠?qū)穗娬局卮蠹夹g(shù)問(wèn)題做出解決

根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)可以看出，旋轉(zhuǎn)機(jī)出現(xiàn)劇烈振動(dòng)的原因在于摩擦、不對(duì)中、質(zhì)量不均衡等方面造成的。而質(zhì)量不均衡又是造成旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)超標(biāo)的關(guān)鍵影響因素。然而，振動(dòng)監(jiān)測(cè)與分析技術(shù)在應(yīng)用時(shí)，能夠確定，振動(dòng)超標(biāo)是否以為質(zhì)量不均衡造成的，并能夠?qū)Τ霈F(xiàn)的問(wèn)題做到有效處理，而單機(jī)容量較大的核電機(jī)組，當(dāng)旋轉(zhuǎn)機(jī)械出現(xiàn)故障之后，機(jī)組便可能停止工作，從而導(dǎo)致重大經(jīng)濟(jì)損失的出現(xiàn)。對(duì)于大亞灣核電站來(lái)說(shuō)，也出現(xiàn)過(guò)反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)主泵振動(dòng)較高，循環(huán)水冷卻系統(tǒng)電機(jī)振動(dòng)較高等一系列問(wèn)題，但是在運(yùn)用振動(dòng)頻譜進(jìn)行分析來(lái)看，這些問(wèn)題都是質(zhì)量不均衡所導(dǎo)致的。然而立即運(yùn)用動(dòng)平衡技術(shù)，經(jīng)過(guò)有效處理，便能夠?qū)υO(shè)備故障做出有效解決，從而有效防止由于設(shè)備故障造成的停機(jī)問(wèn)題出現(xiàn)。

在每一臺(tái)機(jī)組當(dāng)中，均配置了兩臺(tái)循環(huán)水冷卻循環(huán)水泵，而該水泵的主要功能，是讓核電站中的冷源海水得到流動(dòng)。通過(guò)定期試驗(yàn)?zāi)軌虻贸觯?號(hào)機(jī)組上的1號(hào)循環(huán)水泵電機(jī)，所對(duì)應(yīng)的非驅(qū)動(dòng)端，其振動(dòng)位移峰值為140μm，該值已經(jīng)超出120μm的極限，因此，循環(huán)水泵振動(dòng)高的問(wèn)題，也成為了核電站安全運(yùn)行的重大威脅，需做出有效處理。

4 完成旋轉(zhuǎn)機(jī)械預(yù)測(cè)性維修

通過(guò)對(duì)振動(dòng)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)的運(yùn)用，來(lái)對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)數(shù)據(jù)與頻譜做出分析，能夠?qū)C(jī)械設(shè)備的工作狀態(tài)做出有效評(píng)價(jià)，進(jìn)而使故障的問(wèn)題得到及時(shí)發(fā)現(xiàn)，并對(duì)其做到及時(shí)安排與維修。這些工作，在旋轉(zhuǎn)機(jī)械預(yù)測(cè)性修為當(dāng)中，發(fā)揮了極為重要的作用。從實(shí)際角度來(lái)看，之前所提到的一些實(shí)際案例。例如，對(duì)于核反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)中主泵振動(dòng)問(wèn)題的處理，同時(shí)也是對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械預(yù)測(cè)性維修要求的一種反饋。對(duì)于這一案例，當(dāng)機(jī)組換料大修完成之后，向核反應(yīng)堆的臨界狀態(tài)實(shí)施過(guò)渡時(shí)，當(dāng)看到主泵振動(dòng)水平，與警報(bào)值十分接近時(shí)，就需要對(duì)主泵頻譜做出分析，同時(shí)運(yùn)用現(xiàn)場(chǎng)的動(dòng)平衡，來(lái)使主泵產(chǎn)生的振動(dòng)，得到很好的降低，讓主泵能夠以正常的狀態(tài)，在下一燃料循環(huán)運(yùn)行當(dāng)中，得以運(yùn)用，避免功率在運(yùn)行時(shí)，由于主泵出現(xiàn)問(wèn)題，而影響正常工作。

旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障預(yù)測(cè)工作在開展中，要想對(duì)振動(dòng)監(jiān)測(cè)與分析技術(shù)做好更好的運(yùn)用，就需要利用以往數(shù)據(jù)與先進(jìn)儀器做出分析。而對(duì)于大亞灣核電站來(lái)講，早就將機(jī)械設(shè)備的振動(dòng)狀態(tài)記錄在檔案當(dāng)中。同時(shí)振動(dòng)測(cè)量軟件與硬件設(shè)備，均是使用美國(guó)進(jìn)口的。核電站機(jī)組在工作時(shí)，需按月、按季度發(fā)布核電站機(jī)械設(shè)備工作狀態(tài)與發(fā)展趨勢(shì)報(bào)告，從而為核電站的管理者，提供參考依據(jù)。機(jī)組換料大修之前，對(duì)機(jī)組在一年工作當(dāng)中，出現(xiàn)設(shè)備故障與可能存在的問(wèn)題進(jìn)行提出，同時(shí)給出維修意見，來(lái)對(duì)大修活動(dòng)提供參考。由此可見，診斷檢測(cè)與分析，目前，已是旋轉(zhuǎn)機(jī)械預(yù)測(cè)性維修當(dāng)中的一大關(guān)鍵措施，對(duì)核電站安全運(yùn)行有著不可磨滅的貢獻(xiàn)。

5 總結(jié)

近年來(lái)，在對(duì)核電站的安全進(jìn)行維護(hù)，對(duì)核電站設(shè)備利用率進(jìn)行提升等過(guò)程中，通過(guò)對(duì)振動(dòng)監(jiān)測(cè)與分析技術(shù)的有效運(yùn)用，使相關(guān)問(wèn)題得到了有效解決。未來(lái)，對(duì)該技術(shù)進(jìn)行運(yùn)用時(shí)，仍需在實(shí)踐過(guò)程中，對(duì)經(jīng)驗(yàn)做到不斷積累，同時(shí)，在該技術(shù)運(yùn)用時(shí)，也可與溫度測(cè)量等技術(shù)做到結(jié)合使用，從而對(duì)核電站存在的問(wèn)題，做到全面分析與解決。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 張明，姚偉達(dá)，林紹萱，朱麗兵.核電廠反應(yīng)堆部件及構(gòu)筑物的三維流場(chǎng)數(shù)值模擬[A].第五屆中國(guó)CAE工程分析技術(shù)年會(huì)論文集[C].2009.

[2] 王慶田，許斌，何大明，李燕.核反應(yīng)堆堆內(nèi)構(gòu)件吊籃筒體焊接變形的分析與控制[A].中國(guó)核科學(xué)技術(shù)進(jìn)展報(bào)告——中國(guó)核學(xué)會(huì)2009年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（第一卷·第3冊(cè)）[C].2009.

[3] 田揚(yáng)捷，鮑中林.不同轉(zhuǎn)速水泵實(shí)現(xiàn)相同流量揚(yáng)程的差異分析[J].給水排水，2009（07）.

[4] 肖顯靜.核電站決策中的科技專家：技治主義還是誠(chéng)實(shí)代理人？[J].山東科技大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2011（04）.

[5] 陳志高，黃俊.累積絕對(duì)速度CAV在中國(guó)三代核電站地震監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用[J].大地測(cè)量與地球動(dòng)力學(xué)，2016（05）.