尤凌祎

(遼寧紅沿河核電有限公司，遼寧 大連 116000)

1 定子冷卻系統(tǒng)及振動(dòng)

核電廠發(fā)電機(jī)定子冷卻水系統(tǒng)(GST)的功能是通過(guò)一個(gè)閉式低電導(dǎo)率水的循環(huán)回路帶走發(fā)電機(jī)定子線圈在帶負(fù)荷運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的熱量。定子冷卻水由水泵GST101/201PO提供循環(huán)動(dòng)力。正常運(yùn)行時(shí)1臺(tái)工作，1臺(tái)備用。當(dāng)檢測(cè)到流量低于150 m3/h或者工作泵電源跳閘信號(hào)時(shí)，備用泵自動(dòng)啟動(dòng)并投入運(yùn)行。自該核電廠各機(jī)組調(diào)試至今，各臺(tái)機(jī)組GST系統(tǒng)的電機(jī)或泵端多次出現(xiàn)振動(dòng)超標(biāo)現(xiàn)象。

GST泵日常運(yùn)行期間一直存在振動(dòng)頻繁超標(biāo)現(xiàn)象，前期在未改變?cè)O(shè)備本身結(jié)構(gòu)的情況下，進(jìn)行了基礎(chǔ)虛角增加墊片、調(diào)整軸承室支架等諸多在線設(shè)施的改造工作，均未能從根本上解決設(shè)備振動(dòng)問(wèn)題?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)整合格后運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后振動(dòng)偏高現(xiàn)象會(huì)再次出現(xiàn)。為確定振動(dòng)原因，專門開展了一系列查找原因的驗(yàn)證試驗(yàn)，同時(shí)結(jié)合電廠設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，制定了電機(jī)振動(dòng)超標(biāo)處理方案。

GST系統(tǒng)2臺(tái)100%容量的定子水電動(dòng)泵都為離心泵，電壓380 V，功率75 kW，轉(zhuǎn)速2 980 r/min。泵轉(zhuǎn)子由2個(gè)深溝球軸承支撐。支撐方式為懸臂式。軸承室下部有三腳架支撐。彈性柱銷聯(lián)軸器、電機(jī)和泵，通過(guò)中間框架坐落在基礎(chǔ)臺(tái)板上。改造前，該核電廠GST泵振動(dòng)超標(biāo)情況如表1所示，表1中MBD-H表示電機(jī)驅(qū)動(dòng)端水平向，PBD-H表示泵驅(qū)動(dòng)端水平向。設(shè)備簡(jiǎn)圖及現(xiàn)場(chǎng)布置圖見(jiàn)圖1和圖2。

表1 GST系統(tǒng)振動(dòng)超標(biāo)數(shù)據(jù) 單位：mm/s

圖1 設(shè)備簡(jiǎn)圖

圖2 設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)布置圖

2 振動(dòng)信號(hào)及原因分析

振動(dòng)出現(xiàn)異常后，對(duì)該泵進(jìn)行了數(shù)據(jù)采集和頻譜分析，測(cè)點(diǎn)見(jiàn)圖1 中的標(biāo)注，頻譜如圖3所示。振動(dòng)超標(biāo)方向頻譜成分主要為49.68Hz 和99.46Hz，分別為工頻(1X)和二倍頻(2X)成分，其中49.68Hz占主要成分(約80%)。結(jié)合振動(dòng)產(chǎn)生機(jī)理和前期經(jīng)驗(yàn)，對(duì)泵振動(dòng)頻繁超標(biāo)問(wèn)題進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整和振動(dòng)分析。

圖3 3GST201PO泵端水平向振動(dòng)頻譜圖

遵循從易到難的處理原則對(duì)該泵進(jìn)行了相關(guān)在線調(diào)整分析：

1) 基礎(chǔ)松動(dòng)。在設(shè)備不停機(jī)的情況下，對(duì)電機(jī)、泵基礎(chǔ)螺栓及基礎(chǔ)框架螺栓依次進(jìn)行力矩校驗(yàn)，未見(jiàn)異常，基礎(chǔ)松動(dòng)因素可以排除。

2) 基礎(chǔ)框架變形。通過(guò)塞尺對(duì)框架基礎(chǔ)與臺(tái)板結(jié)合面進(jìn)行全面測(cè)量，發(fā)現(xiàn)框架兩緊固螺栓中間區(qū)域存在0.2 mm間隙，且框架為整體框架，長(zhǎng)度1 480 mm，兩邊肋板偏薄(8 mm)，且分布不合理，長(zhǎng)期處于高振動(dòng)運(yùn)行，導(dǎo)致基礎(chǔ)框架兩頭存在明顯翹曲變形，加劇泵體振動(dòng)。具體翹曲變形見(jiàn)圖4。

圖4 框架基礎(chǔ)翹曲變形

3) 基礎(chǔ)虛角墊片調(diào)整。該泵前期曾出現(xiàn)過(guò)振動(dòng)超標(biāo)現(xiàn)象，通過(guò)對(duì)框架基礎(chǔ)增加墊片將振動(dòng)降至合理區(qū)域。結(jié)合經(jīng)驗(yàn)反饋在線對(duì)泵組框架基礎(chǔ)虛角處進(jìn)行了墊片調(diào)整，泵端水平向振動(dòng)有小幅下降(調(diào)整前4.1 mm/s，調(diào)整后3.35 mm/s)。

4) 泵軸承室支架應(yīng)力。在線對(duì)泵軸承室下部支架緊固螺栓進(jìn)行依次松緊調(diào)整，以釋放應(yīng)力。泵水平向振動(dòng)變化不明顯，該因素可基本排除。

5) 對(duì)中檢查。借機(jī)組臨停窗口，停機(jī)對(duì)聯(lián)軸器本體及軸系對(duì)中進(jìn)行復(fù)查，發(fā)現(xiàn)對(duì)中偏差較大，電機(jī)較泵高0.285 mm，電機(jī)較泵偏左0.23 mm；張口0.13 mm(標(biāo)準(zhǔn)為0.05 mm)，且聯(lián)軸器柱銷存在不同程度的磨損。聯(lián)軸器柱銷磨損見(jiàn)圖5。

圖5 聯(lián)軸器柱銷磨損

表2給出了調(diào)整與測(cè)試的分析結(jié)果。

表2 GST泵頻繁振動(dòng)高可能存在的故障模式及可能性分析[1]

根據(jù)檢查和分析可以得出：引起GST泵振動(dòng)頻繁超標(biāo)的直接原因?yàn)檫\(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中軸系對(duì)中出現(xiàn)偏差，導(dǎo)致這一現(xiàn)象發(fā)生的根本原因是基礎(chǔ)框架剛度不足，局部基礎(chǔ)存在變形和虛角。

3 減振方案與實(shí)施

根據(jù)前面的分析，從提高支架剛度這個(gè)基本目標(biāo)出發(fā)，對(duì)泵基礎(chǔ)框架實(shí)施加固和基礎(chǔ)調(diào)平方案。首先對(duì)基礎(chǔ)框架進(jìn)行肋板焊接加固，在框架兩邊對(duì)稱增加20mm肋板，單側(cè)5塊，兩側(cè)共10塊。焊接位置及肋板如圖6所示。然后對(duì)肋板與基礎(chǔ)結(jié)合處采用點(diǎn)焊方式進(jìn)行焊接，現(xiàn)場(chǎng)焊接執(zhí)行情況見(jiàn)圖7。最后對(duì)虛腳處采用塞尺測(cè)量，并增加相應(yīng)厚度的墊片進(jìn)行虛角補(bǔ)償，同時(shí)架設(shè)百分表觀察螺栓緊固后基礎(chǔ)變形量，保證基礎(chǔ)框架不發(fā)生變形，并用數(shù)字機(jī)水平儀進(jìn)行校準(zhǔn)。

圖6 框架肋板加固圖

圖7 現(xiàn)場(chǎng)焊接實(shí)際圖

4 實(shí)施結(jié)果分析

通過(guò)對(duì)泵組基礎(chǔ)框架實(shí)施肋板焊接加固，提高了基礎(chǔ)框架的支撐剛度，并針對(duì)框架變形引起的基礎(chǔ)虛角進(jìn)行了局部墊片補(bǔ)償優(yōu)化，減輕了因基礎(chǔ)剛性薄弱、基礎(chǔ)局部接觸不實(shí)變形后導(dǎo)致的機(jī)組安裝平面變化程度，使泵組基礎(chǔ)框架情況大幅改善，提高了泵組運(yùn)行中對(duì)外部激振力的抗干擾能力[2]；后統(tǒng)一更換聯(lián)軸器柱銷，重新對(duì)中，泵執(zhí)行連軸帶載試驗(yàn)，降振效果良好，發(fā)電機(jī)定子冷卻水泵振動(dòng)反復(fù)超標(biāo)問(wèn)題得到了徹底、有效治理。具體振動(dòng)數(shù)據(jù)見(jiàn)表3，框架基礎(chǔ)加固前后振幅對(duì)比情況見(jiàn)圖8。

表3 3GST201PO框架基礎(chǔ)改造處理后振動(dòng)數(shù)據(jù) 單位：mm/s

圖8 框架基礎(chǔ)實(shí)施前后平均振幅對(duì)比

5 結(jié)語(yǔ)

框架基礎(chǔ)剛度差、局部變形等基礎(chǔ)類故障是引起設(shè)備振動(dòng)異常的一個(gè)主要原因，而且在設(shè)備運(yùn)行中對(duì)常規(guī)不平衡、不對(duì)中等故障起到一定的放大作用[3]，也是解決振動(dòng)問(wèn)題時(shí)首要排除因素；本文根據(jù)框架異常實(shí)際情況，進(jìn)行了較為經(jīng)濟(jì)、有效、便捷的改造和嘗試，效果尤為明顯，處理該問(wèn)題的一系列試驗(yàn)過(guò)程和措施可為同類電廠類似問(wèn)題的處理提供借鑒和參考。