胡 偉

（陽江核電有限公司，廣東陽江 529941）

0 引言

核電廠利用核裂變反應(yīng)產(chǎn)生的能量來發(fā)電，其眾多的機(jī)械設(shè)備大致可分為旋轉(zhuǎn)機(jī)械和靜止機(jī)械兩大類。旋轉(zhuǎn)機(jī)械在核電廠的生產(chǎn)運行過程中占有重要位置，大到汽輪發(fā)電機(jī)組、一回路冷卻劑泵，小到各種類型的泵與風(fēng)機(jī)，無處不在。為了使核電廠安全、穩(wěn)定地運行，保證旋轉(zhuǎn)機(jī)械的安全穩(wěn)定運行就尤為重要。在眾多的旋轉(zhuǎn)機(jī)械監(jiān)測參數(shù)中，振動是重中之重。同樣，靜止機(jī)械連接著電廠各個系統(tǒng)設(shè)備，其作用也不容小覷。如果把旋轉(zhuǎn)機(jī)械比作心臟的話，那么靜止機(jī)械就是連接整個血液回路的血管，兩者中任何一個出現(xiàn)問題都會造成巨大傷害。因此，對核電廠設(shè)備進(jìn)行振動監(jiān)測分析的工作十分重要。

本文以陽江核電廠為例，對核電廠生產(chǎn)準(zhǔn)備期間的振動管理工作進(jìn)行深入的總結(jié)分析，以期做好經(jīng)驗傳承，為振動管理工作的優(yōu)化完善提供依據(jù)。

1 振動管理體系的建立

1.1 提前謀劃，開展針對性的專業(yè)技能培訓(xùn)

良好的人員技能培訓(xùn)是做好工作的前提，是保障機(jī)組安全穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)。在生產(chǎn)準(zhǔn)備階段提前謀劃，針對專業(yè)人員進(jìn)行系統(tǒng)化培訓(xùn)，組織人員參與成熟基地的日常生產(chǎn)、移交接產(chǎn)及大修工作，學(xué)習(xí)成熟電站的工作模式。經(jīng)過一至兩年的成熟電站在崗培訓(xùn)后，返回所在電廠開展生產(chǎn)準(zhǔn)備前期工作，制定振動監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)體系，采購振動監(jiān)測儀表，搭建振動監(jiān)測數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。

從實際情況來看，安排人員到成熟運行電站和移交接產(chǎn)電站進(jìn)行培訓(xùn)，是最直接也是最好的人員培訓(xùn)方式，可以更好地了解本專業(yè)的工作模式，對于后續(xù)人員的成長有很好的幫助，同時可以與成熟電廠的專業(yè)人員建立良好的人際關(guān)系，為后續(xù)新電廠的后援技術(shù)支持和經(jīng)驗反饋等搭架良好的溝通平臺。安排人員去外部參加專項培訓(xùn)不僅可以很好地提高人員的專業(yè)技能，也可以接觸到其他外部單位的人員，了解外部單位的工作模式及經(jīng)驗反饋等信息。安排人員深度參與工程安裝、調(diào)試工作，可以更好地了解現(xiàn)場的設(shè)備。上述培訓(xùn)方式都是人員培訓(xùn)的很好選擇。

1.2 早做準(zhǔn)備，提前進(jìn)行設(shè)備采購配置

“工欲善其事必先利其器”，振動檢測分析儀表及數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)就是振動專業(yè)的“器”。振動參數(shù)是現(xiàn)場設(shè)備運行狀態(tài)的一個重要指標(biāo)，振動監(jiān)測數(shù)據(jù)庫是為了對陽江核電現(xiàn)場旋轉(zhuǎn)機(jī)械、靜止機(jī)械等設(shè)備的振動情況進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲、趨勢分析、故障診斷等工作的開展而建立起來的，對現(xiàn)場設(shè)備運行狀態(tài)及故障原因分析有著深刻意義。振動監(jiān)測系統(tǒng)的建立，既為現(xiàn)場監(jiān)測工作的全面開展打下了堅實基礎(chǔ)，同時也為核電設(shè)備的健康、穩(wěn)定運行提供了技術(shù)支持。以陽江核電廠為例，2012 年8 月3 日陽江振動專業(yè)在相關(guān)IT 技術(shù)人員及廠家人員的協(xié)助下，成功實現(xiàn)了陽江核電站振動監(jiān)測數(shù)據(jù)庫的服務(wù)器、客戶端軟件的安裝與調(diào)試工作，正式部署到陽江本地服務(wù)器的環(huán)境中進(jìn)入運行階段。陽江核電廠至此具備了自主進(jìn)行現(xiàn)場設(shè)備振動測量分析的能力，此時距離陽江1 號機(jī)冷態(tài)試驗開始時間（2013 年3 月25 日）尚有近8 個月的時間。

除了日常振動測量設(shè)備儀表的采購，一些專有儀表的采購工作也需提前進(jìn)行，如汽輪發(fā)電機(jī)組振動監(jiān)測設(shè)備、動平衡儀專用儀表等，做好儀器使用培訓(xùn)，以確保在機(jī)組調(diào)試開始之前具備現(xiàn)場使用條件。

1.3 收集設(shè)備信息，制定振動監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)管理體系

設(shè)備的振動標(biāo)準(zhǔn)制定、振動測量方案以及測量數(shù)據(jù)分析都需要設(shè)備信息，因此收集設(shè)備重要信息在振動監(jiān)測體系中有著重要作用。收集各系統(tǒng)設(shè)備的運行維修手冊，進(jìn)行關(guān)鍵設(shè)備振動信息提取，是準(zhǔn)備階段需要執(zhí)行的最重要的工作之一。設(shè)備的安裝布置、詳細(xì)結(jié)構(gòu)、軸承信息、聯(lián)接型式、運行模式等都會影響后續(xù)的振動測量分析工作。以陽江核電廠為例，陽江1 號機(jī)在冷試前完成近200 臺重要設(shè)備的信息收集、標(biāo)準(zhǔn)制定工作，大大提高了移交接產(chǎn)過程中的工作效率，提高了工作便捷度。同樣在陽江2 號～6 號機(jī)一直在延續(xù)這種做法，并同步進(jìn)行各機(jī)組設(shè)備不同點的識別，以便后續(xù)設(shè)備狀態(tài)的橫向?qū)Ρ?，更好地積累運行經(jīng)驗。

振動標(biāo)準(zhǔn)的制定是一門很深的學(xué)問，核電廠獲取振動標(biāo)準(zhǔn)的來源可能有多種渠道，設(shè)備運行維修手冊、國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、采購技術(shù)規(guī)格書等，都可能給出一個設(shè)備的振動標(biāo)準(zhǔn)。這同時也帶來了一個問題，從不同渠道獲得的振動標(biāo)準(zhǔn)之間會存在一定的沖突，由于大多數(shù)振動標(biāo)準(zhǔn)文件是推薦性的、并非強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)，因此在眾多標(biāo)準(zhǔn)中選擇一個合適的標(biāo)準(zhǔn)就顯得尤為重要。結(jié)合陽江核電廠多年的經(jīng)驗來看，國家標(biāo)準(zhǔn)為標(biāo)準(zhǔn)制定的最低要求，所有標(biāo)準(zhǔn)的制定必須嚴(yán)于國家標(biāo)準(zhǔn)，在滿足國家標(biāo)準(zhǔn)的前提下首推設(shè)備運行維修手冊提供的標(biāo)準(zhǔn)，因為設(shè)備運行維修手冊的編寫工作是由設(shè)備制造廠家編寫的，設(shè)備廠家對自己設(shè)計生產(chǎn)的設(shè)備給出的振動控制標(biāo)準(zhǔn)普遍具有更強(qiáng)的針對性。

1.4 深度參與工程安裝、調(diào)試工作，獨立監(jiān)督驗收設(shè)備振動

在移交接產(chǎn)過程中，及早介入，參與工程安裝、調(diào)試工作，便于熟悉現(xiàn)場設(shè)備安裝運行工作，有利于后期故障診斷能力的提升。振動專業(yè)人員進(jìn)過專業(yè)的培訓(xùn)，建立旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動管理體系，深度介入移交接產(chǎn)過程中，獨立監(jiān)督旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動狀態(tài)。以陽江核電廠為例，6 臺機(jī)組調(diào)試期間共自主完成旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動測量分析評價設(shè)備近2500 臺/次，出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動問題的設(shè)備近100 臺，并主動參與旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動問題的處理工作，確保設(shè)備移交良好狀態(tài)的同時也提升了隊伍能力，為機(jī)組商運后穩(wěn)定運行打下堅實的基礎(chǔ)。

1.5 參與調(diào)試期間振動問題解決，提升隊伍能力

在機(jī)組調(diào)試期間不可避免會出現(xiàn)很多問題，有些問題可能不會在后續(xù)機(jī)組商運過程中出現(xiàn)，因此這些鍛煉隊伍的機(jī)會是難能可貴的。由于陽江項目調(diào)試期間設(shè)備振動采取自主測量分析的形式，所以參與到問題處理的機(jī)會就會多一些、話語權(quán)會更重一些。在機(jī)組的調(diào)試期間，處理過EAS/RIS 電機(jī)振動問題、APA 電機(jī)振動問題、RCV 齒輪箱振動問題、RRM/DVK 等風(fēng)機(jī)振動問題等，每個問題的處理過程均有一定難度，但是在整個問題的處理過程中人員可以增長經(jīng)驗拓寬視野，對后續(xù)隊伍能力的提升有很大幫助。

1.6 生產(chǎn)準(zhǔn)備期間的小支管普查工作

在核電廠管線眾多的老化問題中，疲勞是主要失效機(jī)理之一，其中尤以振動疲勞最為突出。根據(jù)國內(nèi)外核電站運行經(jīng)驗反饋，核電站有很多公稱直徑等于或小于2 英寸（5.08 cm）的小支管，當(dāng)管線振動較大時小支管與主管連接處的焊縫容易出現(xiàn)振動疲勞失效，導(dǎo)致焊縫處出現(xiàn)裂紋甚至斷裂。裂紋產(chǎn)生的主要原因是小支管的布置方式容易導(dǎo)致應(yīng)力集中，在有激振源的情況下會出現(xiàn)較大振動、進(jìn)而振動疲勞失效。這類可能因振動疲勞而導(dǎo)致失效的小支管被稱為振動疲勞敏感小支管，簡稱“敏感管”。因此，在機(jī)組商運前，必須對電廠敏感小支管進(jìn)行篩選及普查治理工作，在冷試、熱試和機(jī)組沖轉(zhuǎn)啟動階段分別對核島、常規(guī)島的小支管進(jìn)行振動普查。

在現(xiàn)場測量前，提前進(jìn)行管線清單梳理、現(xiàn)場踩點，現(xiàn)場測量后進(jìn)行計算分析、問題處理。以陽江4 號機(jī)為例，具體情況見表1。

表1 陽江4 號機(jī)小支管現(xiàn)場測量情況匯總 根

發(fā)現(xiàn)的問題優(yōu)先推動在工程期間完成處理，如果拖到商運后處理不僅會很難尋找處理窗口，而且會成為機(jī)組安全運行的隱患。

由于生產(chǎn)準(zhǔn)備期間工作的特殊性，主線工作以工程為指導(dǎo)，因此需提前與工程做好溝通，落實普查的保溫腳手架等前提條件及測量窗口等要求，以保證此工作的正常開展。

1.7 重大設(shè)備的調(diào)試參與

核電廠的重大設(shè)備很多，應(yīng)高度重視主泵、汽輪發(fā)電機(jī)組、柴油機(jī)等設(shè)備，因此很有必要參與到這些設(shè)備的調(diào)試過程，及早發(fā)現(xiàn)問題，避免留下隱患。同時參與過程也是經(jīng)驗積累的過程，對人員培養(yǎng)也很重要。

主泵是核電廠中唯一的核安全一級和質(zhì)量一級轉(zhuǎn)動設(shè)備，在一回路溫度由冷態(tài)至熱態(tài)變化過程中振動幅值變化明顯，存在一定的熱不平衡量，這必然會導(dǎo)致主泵振動速度及軸位移偏高，影響主泵及機(jī)組的安全穩(wěn)定運行，因此對主泵的振動監(jiān)測及動平衡處理是每個振動專業(yè)人員必備的核心技能。陽江6 臺機(jī)組共有主泵18 臺，有10 臺在調(diào)試期間進(jìn)行過動平衡試驗，進(jìn)行動平衡的概率超過50%，動平衡后主泵振動都達(dá)到了優(yōu)秀水平，確保在商運之前將主泵振動降低至一個較低的范圍內(nèi)，為后續(xù)機(jī)組商運打下良好的基礎(chǔ)。由于CPR1000 主泵設(shè)計上沒有泵振動相位信號測量，給主泵動平衡的現(xiàn)場實施帶來了很大不便，陽江核電廠采用自主設(shè)計臨時支架加裝軸位移和鍵相傳感器進(jìn)行測量分析，新機(jī)組可以考慮在設(shè)計階段增加鍵相測量裝置或采用轉(zhuǎn)速信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換，結(jié)合在線軸位移探頭的方式進(jìn)行振動相位測量，不僅可以大大減少主泵動平衡的現(xiàn)場工作量和現(xiàn)場工業(yè)安全及輻射防護(hù)風(fēng)險，且日常期間可持續(xù)監(jiān)測主泵振動相位也會提升重大設(shè)備的運行管理質(zhì)量。

同樣，在汽輪發(fā)電機(jī)組調(diào)試、柴油機(jī)調(diào)試期間，也發(fā)現(xiàn)了很多重大缺陷，如汽輪機(jī)1#、2#和3#瓦的振動問題以及柴油機(jī)進(jìn)回油管、202PO 進(jìn)出口管道振動問題等，經(jīng)過不斷的分析也已得到妥善處理。

1.8 KIR 系統(tǒng)提前移交管理

核反應(yīng)堆壓力容器內(nèi)部包括堆內(nèi)構(gòu)件和燃料組件，堆內(nèi)構(gòu)件主要由壓緊組件、吊籃組件、堆芯下支承組件等組成，各組件的部件和零件大部分通過螺釘、銷釘?shù)冗B接，盡管這些連接件采取了防松、防脫措施，但在堆長期連續(xù)運行條件下，因水流沖擊和流致振動的影響，可能會使某些零件產(chǎn)生松動甚至脫落，從而在一回路中形成松脫部件，在施工、換料或維修時，也有在一回路系統(tǒng)內(nèi)遺留金屬件（稱外來件）的可能性。設(shè)備發(fā)生部件松動，將使設(shè)備完整性受到破壞，影響其正常工作，松動部件脫落后將隨流道運動、撞擊設(shè)備和器壁，使設(shè)備和器壁受損，嚴(yán)重時導(dǎo)致反應(yīng)堆不能正常運行。

KIR 系統(tǒng)即一回路松脫部件和振動監(jiān)測系統(tǒng)，為臨界最小系統(tǒng)，要求主泵啟動前投入運行。為更好地監(jiān)控一回路松脫部件情況，陽江項目將KIR 系統(tǒng)改為冷試最小系統(tǒng)，在冷試前完成系統(tǒng)移交，制定調(diào)試期間KIR 系統(tǒng)巡檢及異常響應(yīng)制度，從機(jī)組冷試開始就聯(lián)合調(diào)試人員每日進(jìn)行KIR 系統(tǒng)狀態(tài)巡檢，持續(xù)監(jiān)測一回路松脫部件。

1.9 二回路異物監(jiān)測的嘗試

在陽江6 號機(jī)調(diào)試期間，為提前發(fā)現(xiàn)監(jiān)測二回路可能出現(xiàn)的異物事件，根據(jù)水流狀態(tài)及異物可能通過或者滯留的區(qū)域，最終選取ARE 主給水管道上的孔板和彎管位置進(jìn)行監(jiān)測。監(jiān)測原理及方法則是，以KIR 系統(tǒng)監(jiān)測原理為基礎(chǔ)，通過敲擊試驗、觸發(fā)設(shè)置調(diào)整等現(xiàn)場模擬方式進(jìn)行適應(yīng)性修改，最終確定采用加速度傳感器拾取撞擊信號用以監(jiān)測可能出現(xiàn)的異物撞擊，同時為排除現(xiàn)場人員工作或誤碰導(dǎo)致的干擾信息，現(xiàn)場對監(jiān)測區(qū)域加裝攝像頭以監(jiān)測現(xiàn)場狀態(tài)。最終整個陽江核電廠6 號機(jī)二回路轉(zhuǎn)水至滿功率期間，系統(tǒng)觸發(fā)了167 組信號，對每個信號進(jìn)行識別后未發(fā)現(xiàn)有異物撞擊信號，信號觸發(fā)主要原因是人員現(xiàn)場作業(yè)、閥門動作還有流體擾動。這次二回路異物監(jiān)測的嘗試也為后續(xù)異物撞擊監(jiān)測的思路方法提供了很好實踐依據(jù)。

2 結(jié)束語

隨著整個核電大環(huán)境設(shè)備管理水平和理念的提升，對于組織和人員的要求也會逐漸增加。本文對陽江核電廠6 臺機(jī)組的設(shè)備振動管理經(jīng)驗進(jìn)行總結(jié)，并列舉一些現(xiàn)場實際案例，對新建核電廠的振動管理體系建立具有一定的借鑒和指導(dǎo)作用。