鮑宇

摘 要：作為力學(xué)的一個分支，目前，振動監(jiān)測與分析技術(shù)無論是在應(yīng)用還是實踐方面，均取得較為快速的發(fā)展。本文從核安全保障、核電經(jīng)濟運行水平提升、預(yù)測性維修與重大問題解決等四大方面，對振動監(jiān)測與分析技術(shù)在核電站中的實踐與應(yīng)用進行探究，并以大亞灣核電站為例，來對振動監(jiān)測與分析技術(shù)具體應(yīng)用做出探究與分析。

關(guān)鍵詞：振動監(jiān)測；分析技術(shù)；核電站

中圖分類號： TM623.7 文獻標(biāo)識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）18-154-2

1 振動分析在核安全保障中起到的作用

自從核電站誕生以來發(fā)生的種種事故表明，核的安全使用，需做到充分重視起來。大亞灣核電站在對核的使用，是在國家核安全局的監(jiān)督下進行的，同時，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，定期來開展切換試驗。在定期試驗開展時，借助振動頻譜分析技術(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)存在問題做到及時發(fā)現(xiàn)，進而對水泵、管道裂紋等隱患做到及時處理。筆者借助實例分析，來對振動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)對核的安全使用，起到重大作用，當(dāng)這個系統(tǒng)當(dāng)中，任何一個回路出現(xiàn)破損時，系統(tǒng)便向安全殼內(nèi)進行噴淋水，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。因為當(dāng)處于安全運行階段時，不會對安全殼中噴淋水，因此安全殼事故噴淋系統(tǒng)按照運行導(dǎo)則的要求，定期完成試驗時，將泵出口含硼水利用細小的試驗管路輸送到含硼水箱循環(huán)回路中。在核電站運行以來，在試驗管道上小支管和母管焊縫焊接熱影響區(qū)域內(nèi)，出現(xiàn)過很多次裂紋。對于每一次裂紋的出現(xiàn)措施，均是利用相同尺寸與型號的管子來對其進行更換，同時對支管重新進行焊接。然而，單純憑靠定期檢查焊縫，并完成母管更換的措施，難以對根本問題做出解決，因此需要對管道出現(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)果沒有任何異常問題，然而對系統(tǒng)管道、水泵，實施振動與噪音測量之后，便得出了不一樣結(jié)果。水泵振動水平較為良好，然而振動水平卻存在巨大偏差。根據(jù)噪音測出來的數(shù)據(jù)顯示，管系最高噪音值達到120dB，該值已經(jīng)大大超出在系統(tǒng)設(shè)計當(dāng)中所要求的105dB。并且，不管是從振動還是噪音分析的結(jié)果來看，均說明管系測點6是出現(xiàn)劇烈振動與噪音的位置。

管道在出現(xiàn)劇烈振動之后，為了能夠?qū)φ裨醋龀鰧ふ?，需要對管系工作狀態(tài)與停運狀態(tài)時的第6點頻譜、激振譜進行采集，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，是管道發(fā)生振動的關(guān)鍵部位，處于停運狀態(tài)時，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，與劇烈振動存在緊密的聯(lián)系，同時振動與噪音的源頭，都是從管道產(chǎn)生的。但是，試驗管道中，水流產(chǎn)生頻率的220Hz，會對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)試驗管道的再次設(shè)計，提供了依據(jù)。

在這個案例當(dāng)中，我們也能夠得知，振動測量與分析在運用時，能夠有效發(fā)現(xiàn)故障來源，也對振動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 能夠提升核電機組經(jīng)濟穩(wěn)定運行水準(zhǔn)

根據(jù)國家電網(wǎng)公司要求，當(dāng)前已經(jīng)完成網(wǎng)廠分家，在電價上，也實現(xiàn)了競爭上網(wǎng)的機制。而對于核電站來說，在該背景下，應(yīng)當(dāng)對怎樣降低成本，降低電價問題做出有效解決。對于大亞灣核電站來講，由于早就投入使用，因此，維修時間與費用的控制，是其成本降低的重要措施。然而，振動監(jiān)測與分析技術(shù)的運用，可以對核電站機組旋轉(zhuǎn)機械所處的工作狀態(tài)做到實時監(jiān)控，并能夠發(fā)現(xiàn)機組設(shè)備存在的問題，并對問題做到有效處理，讓核電站能夠安全運行，這一舉措，為核電站經(jīng)濟效益的提升，起到至關(guān)重要的作用。

3 能夠?qū)穗娬局卮蠹夹g(shù)問題做出解決

根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計可以看出，旋轉(zhuǎn)機出現(xiàn)劇烈振動的原因在于摩擦、不對中、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)機械振動超標(biāo)的關(guān)鍵影響因素。然而，振動監(jiān)測與分析技術(shù)在應(yīng)用時，能夠確定，振動超標(biāo)是否以為質(zhì)量不均衡造成的，并能夠?qū)Τ霈F(xiàn)的問題做到有效處理，而單機容量較大的核電機組，當(dāng)旋轉(zhuǎn)機械出現(xiàn)故障之后，機組便可能停止工作，從而導(dǎo)致重大經(jīng)濟損失的出現(xiàn)。對于大亞灣核電站來說，也出現(xiàn)過反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)主泵振動較高，循環(huán)水冷卻系統(tǒng)電機振動較高等一系列問題，但是在運用振動頻譜進行分析來看，這些問題都是質(zhì)量不均衡所導(dǎo)致的。然而立即運用動平衡技術(shù)，經(jīng)過有效處理，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)備故障造成的停機問題出現(xiàn)。

在每一臺機組當(dāng)中，均配置了兩臺循環(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。通過定期試驗?zāi)軌虻贸觯?號機組上的1號循環(huán)水泵電機，所對應(yīng)的非驅(qū)動端，其振動位移峰值為140μm，該值已經(jīng)超出120μm的極限，因此，循環(huán)水泵振動高的問題，也成為了核電站安全運行的重大威脅，需做出有效處理。

4 完成旋轉(zhuǎn)機械預(yù)測性維修

通過對振動監(jiān)測與故障診斷技術(shù)的運用，來對旋轉(zhuǎn)機械振動數(shù)據(jù)與頻譜做出分析，能夠?qū)C械設(shè)備的工作狀態(tài)做出有效評價，進而使故障的問題得到及時發(fā)現(xiàn)，并對其做到及時安排與維修。這些工作，在旋轉(zhuǎn)機械預(yù)測性修為當(dāng)中，發(fā)揮了極為重要的作用。從實際角度來看，之前所提到的一些實際案例。例如，對于核反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)中主泵振動問題的處理，同時也是對旋轉(zhuǎn)機械預(yù)測性維修要求的一種反饋。對于這一案例，當(dāng)機組換料大修完成之后，向核反應(yīng)堆的臨界狀態(tài)實施過渡時，當(dāng)看到主泵振動水平，與警報值十分接近時，就需要對主泵頻譜做出分析，同時運用現(xiàn)場的動平衡，來使主泵產(chǎn)生的振動，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)運行當(dāng)中，得以運用，避免功率在運行時，由于主泵出現(xiàn)問題，而影響正常工作。

旋轉(zhuǎn)機械故障預(yù)測工作在開展中，要想對振動監(jiān)測與分析技術(shù)做好更好的運用，就需要利用以往數(shù)據(jù)與先進儀器做出分析。而對于大亞灣核電站來講，早就將機械設(shè)備的振動狀態(tài)記錄在檔案當(dāng)中。同時振動測量軟件與硬件設(shè)備，均是使用美國進口的。核電站機組在工作時，需按月、按季度發(fā)布核電站機械設(shè)備工作狀態(tài)與發(fā)展趨勢報告，從而為核電站的管理者，提供參考依據(jù)。機組換料大修之前，對機組在一年工作當(dāng)中，出現(xiàn)設(shè)備故障與可能存在的問題進行提出，同時給出維修意見，來對大修活動提供參考。由此可見，診斷檢測與分析，目前，已是旋轉(zhuǎn)機械預(yù)測性維修當(dāng)中的一大關(guān)鍵措施，對核電站安全運行有著不可磨滅的貢獻。

5 總結(jié)

近年來，在對核電站的安全進行維護，對核電站設(shè)備利用率進行提升等過程中，通過對振動監(jiān)測與分析技術(shù)的有效運用，使相關(guān)問題得到了有效解決。未來，對該技術(shù)進行運用時，仍需在實踐過程中，對經(jīng)驗做到不斷積累，同時，在該技術(shù)運用時，也可與溫度測量等技術(shù)做到結(jié)合使用，從而對核電站存在的問題，做到全面分析與解決。

參 考 文 獻

[1] 張明，姚偉達，林紹萱，朱麗兵.核電廠反應(yīng)堆部件及構(gòu)筑物的三維流場數(shù)值模擬[A].第五屆中國CAE工程分析技術(shù)年會論文集[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].中國核科學(xué)技術(shù)進展報告——中國核學(xué)會2009年學(xué)術(shù)年會論文集（第一卷·第3冊）[C].2009.

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

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

[5] 陳志高，黃俊.累積絕對速度CAV在中國三代核電站地震監(jiān)測中的應(yīng)用[J].大地測量與地球動力學(xué)，2016（05）.