3.2测点布置-中国力学学会.doc

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3.2测点布置-中国力学学会.doc

核电厂管系和旋转设备振动故障诊断技术及其应用谢永诚 梁星筠 杨仁安 姚伟达 核电厂中管系和旋转设备的振动问题是普遍存在的,振动故障诊断技术就是针对核电厂管和设备振动的不同特点,采用各种有效的测量方法,通过稳态和瞬态信号分析、旋转机械振动分析,以及结构动力学计算和试验、计算流体动力学分析、声学、振动疲劳失效等,专家诊断技术组成现代振动故障诊断技术,对核电厂管进行振动故障诊断,找出振动过大的主要原因,提出相应的改进措施。 。 关键词:核电厂,旋转机械,管,振动故障诊断,信号分析,结构动力学 前言 核电厂在调试和投入商业运行后,其管道和设备均有可能出现各种各样的故障,其中相当一部分故障会使管道和设备的振动出现异常。因此,振动故障诊断技术在核电厂故障原因分析和处理过程中是广泛采用的有效方法之一。 核电厂中设备和管道的振动之所以日益受到人们的重视,除了核安全方面的原因外,其中所蕴含的巨大经济效益也是一个重要的因素。核电厂调试和在役运行过程中设备和管道的振动超限是时有发生的,严重的会引起设备损坏和管道断裂,造成核电厂计划外停堆。由于核电厂特殊的放射性环境给维修工作带来很大的不便,一旦产生放射性泄漏,后果就相当严重,所以在核电厂预运行调试和在役运行过程中出现的设备和管道振动问题需要及时处理,对设备进行状态分析和故障诊断,从而找到振动过大的原因,提出解决问题的方法。 振动故障诊断的目的是依据相关规范,通过振动测量和系统性的诊断工作,验证管系、约束件、部件、支撑件和设备等能否承受电站运行期间预期的稳态工况和运行瞬态工况下产生的动力载荷,从而确定设计是否合理,管道、设备及其支撑的质量和安装是否满足设计要求。通过本研究达到建立完整的核电厂管道、设备现代振动故障诊断技术和系统方法的目的。 研究流程 对于需要作振动诊断的核电厂管道和设备,通常要对振动测量结果作详细分析,必要时还应作流体分析和结构动态分析,从而找出振动过大的主要原因,有针对性地采取改进措施,在整治后,再次进行试验,直到振动满足设计要求为止。振动故障诊断流程如图2-1所示。 图2-1 管道和设备振动试验与现代故障诊断研究流程 核电厂自投入运行后其1号机组环主蒸汽管线的振动和噪声一直偏大,大修中对该管线隔离阀进行解体检查时,发现其内件存在磨损,虽经整治但管线振动仍偏高。为找出振动过大的原因,需在1、2号机组 主蒸汽管线振动试验范围为安全壳外连接厂房内的主蒸汽管线及安装在管道上的主蒸汽隔离阀和安全阀。在两台机组四条主蒸汽管线中,重点选择振动最大的1号机组Ⅱ环和振动最小的2号机组Ⅱ环进行固定式测量,同时对全部四条主蒸汽管线用便携式仪器进行振动测量。试验工况条件包括在机组满功率时,主蒸汽隔离阀全开和90%开度两种工况,两种工况由主控室根据规定实施。 固定测点位置为:1)主蒸汽管线隔离阀侧第一个安全阀中心线向隔离阀方向1500mm处主蒸汽管道上水平、垂直和轴向各一点;2)隔离阀外壳顶部水平两向和垂直方向;3)振动最大的安全阀顶部水平两向各一点。管线单线立体图和固定测点布置见图3.2-1,隔离阀和安全阀上的固定测点见图3.2-1~3.2-2。 3.3 结论 (1) 从满功率正常运行时固定测点测量结果可以看出,1号机组Ⅱ环振动最大部位在安全阀顶部,水平方向(H2)加速度峰值达到9.09g,位移峰值达到220(m,主蒸汽管道上水平(H2)方向最大加速度峰值为4.88g,位移峰值为162(m。而2号机组Ⅱ环在安全阀顶部水平方向的最大加速度峰值为4.56g,位移峰值为166(m,主蒸汽管道的最大加速度峰值为5.51g,位移峰值为102(m。 因此从总体上来说,1号机组Ⅱ环的振动比2号机组Ⅱ环的振动大,但基本还是处于同一量级范围。 隔离阀定期试验的分析结果表明,隔离阀开度90%时1号机组Ⅱ环的振动值下降,其中安全阀表现得最明显,加速度峰值从9.09g下降到1.55g,位移峰值从220(m下降到95(m。其它测点的加速度峰值均有所下降,但位移峰值下降不明显。而2号机组Ⅱ环的振动值差别不大,部分还有增加。 从隔离阀100%开度~90%开度定期试验加速度时程变化可以发现,在隔离阀关闭过程中2号机组Ⅱ环部分加速度峰值增加,但1号机组Ⅱ环无此现象。 从1号机组Ⅱ环隔离阀定期试验时振动加速度信号的频率变化谱阵图可观察到,在隔离阀100%开度时的主频为125Hz、250Hz和375Hz,在从开度100%~90%的过程中,这三个主频所对应的幅值逐渐减小,当到达90%开度时出现440Hz的频率成份,而回到100%开度时则恢复原来的三个主频。 2号机组Ⅱ环主蒸汽管线在隔离阀100%开度时的主频为118Hz、255Hz、373Hz和490Hz,在从开度100%~90%的过程中和90%开度时,频率成份无变化,仅是每

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