安全殼噴淋泵振動超標探討

李攀峰++蔡茂生++李彬彬

摘 要：安全殼噴淋系統作為核電站專設安全設施之一，安全殼噴淋泵的正常安全運行舉足輕重。振動超標是安裝調試階段立式泵的突出問題，影響著系統的安全可靠運行，文章通過對比某核電項目四臺機組安噴泵異同，分析振動超標原因及解決方法。

關鍵詞：安噴泵；立式泵；振動超標

1 概述

振動超標是核電廠轉機設備安裝調試階段的突出問題，據國內某核電項目1至4號機組安裝調試階段轉機設備振動超標缺陷統計，風機振動超標63項，泵振動超標37項，其中儀控原因17項，機械原因83項，相對于臥式設備，立式泵處理難度最大，周期最長，如1、2號機組安全殼噴淋/安全注入泵、3號機組重要廠用水泵均存在振動超標問題，其中安噴泵振動超標最為突出，本文以該項目1至4號機組安噴泵對比分析，從國內外電機結構設計差異和安裝精度分析振動超標原因及解決方法。

2 安全殼噴淋泵功能及性能簡介

在核電站發生LOCA（失水事故）或安全殼內蒸汽管道破裂下，安全殼噴淋系統作為唯一排出安全殼內熱量，降低殼內壓力和溫度至可接受水平，并降低殼內氣載放射性水平，確保第三道安全屏障完整性，安噴泵作為系統核心部件作用舉足輕重。噴淋泵為立式離心泵，電機由設備冷卻水系統冷卻。運行工況及重要性能參數：（1）小流量工況：流量300m3/h，壓頭0.06MPa.g≤P≤0.22MPa.g，電機≤2.8mm/s，泵振動≤4.5mm/s；（2）直接噴淋工況：流量850m3/h，壓頭P≥13.1MPa.g，電機/泵振動≤2.8mm/s；（3）再循環噴淋工況：流量1050m3/h，壓頭P≥11.5MPa.g，電機/泵振動≤2.8mm/s。其中1、2號機組兩臺安噴泵采用英國進口的克萊德泵及配套進口電機，電機均出現振動超標問題，3、4號機組采用上海電氣凱士比的泵及配套國內電機，電機均未出現振動超標問題。

3 泵組振動測量方法及測量值

采用CSI 2130機械分析儀采集/分析振動數據，測點分布兩個位置和三個方向（水平、垂直、軸向），電機選頂部軸承處，泵選靠近軸承座或靠近軸承處，以振動的位移（μm）、速度（mm/s）、加速度（mm/s2）表示振動能量。安噴1號泵組測量振動值，電機/泵H：2.9/1.3mm/s、V：2.9/1.5mm/s、A：0.4/1.4mm/s，由此可見，電機H、V方向振動超標。

4 安噴泵振動超標原因分析及解決方法

4.1 國外與國內電機設計差異

本文僅從電機本體高度及底座直徑設計結構差別進行對比，底座直徑Ф800（克萊德）/Ф1150（凱士比），高度1950（克萊德）/1590（凱士比）。質量和剛度是改變固有頻率關鍵因素，增加振動體質量降低固有頻率，增加振動體剛度提高固有頻率[1]。通過測量固有頻率對比，國內電機通過增大底座直徑、降低高度提高電機剛度，使固有頻率更易高于轉動頻率（激振頻率），相反，進口電機更易接近轉動頻率，發生共振概率更大，振動更易超標。

4.2 安裝精度誤差檢查

4.2.1 檢查電機虛角

將百分表架在基礎圓板上，表針打在電機螺栓邊上，通過松緊螺栓，觀察百分表的變化，確認虛角所在位置。

4.2.2 檢查電機、電機基礎圓板、安噴泵水平度

拆掉聯軸器短節，將長聯軸器安裝在泵體靠背輪上，安裝定距環；將合適的提吊裝置連接到驅動電動機上；用記號筆在電機基礎圓板和電機間做好標記；拆下電動機基礎圓板與電機的連接螺栓，將電動機吊到貯存區；把百分表座架在電機靠背輪上，表針打在電機底面圓板上；測量電機底面圓板跳動；使用刀口尺檢查電機底面圓板平整度；使用水平儀電機基礎圓板水平度；使用刀口尺檢查電機底面圓板平整度；用記號筆在基礎圓板和方板間做好標記；拆下電機基礎圓板和方板的連接螺栓，將基礎圓板吊出；清理基礎圓板及方板的連接表面；測量電機基礎方板水平度；使用刀口尺檢查基礎方板平整度；以泵油箱上的加工面為基準，測量泵體水平度；測量泵靠背輪水平面的水平度。

4.2.3 處理電機基礎板并檢查電機軸頭水平度

根據已測量值，如果電機基礎方板的水平度超標，通過在基礎方板上增減克林格墊片處理；用合適的起吊裝置吊入基礎圓板，按規定把緊力矩。測量基礎圓板水平度；如果基礎圓板水平度超標，在基礎圓板的上增減不銹鋼墊片，并在基礎圓板上安裝克林格墊片；吊入電機，按規定把緊力矩。將電機頂部止逆機構螺栓松開，取下頂蓋壓板；以泵電機軸頭的加工面為基準，測量電機軸的水平度；若水平度存在偏差，討論水平度超標原因。

4.2.4 電機空載/帶載試車

連接電機動力電纜和儀控電纜；連接電機冷卻器的設冷水管線，調整到規定流量，進行電機空載試車。如果電機空載試車合格，將中間軸安裝到電機軸上，把緊螺栓，安裝百分表進行對中，對中以泵為基準，同過移動電機進行調整；對中合格后，測量短軸間距；連接聯軸器，測量彈性膜片間隙。安全殼噴淋系統在線充水排氣，進行帶載試車。

4.3 最終解決方案

經檢查電機基礎水平度不夠，通過反復調整，最終采用克林格墊加裝在電機與基座之間，緩解水平度造成振動超差。由于電機冷卻水管道安裝產生的應力，更換為金屬軟管并加裝冷卻水管道吊架，降低應力對電機振動影響，最終電機帶載振動滿足設計要求。

5 振動超標故障分析方法改進

故障樹分析方法是一種將系統故障形成的原因由總體到局部按樹枝形狀細化分析的方法，非常適用于復雜故障分析，通過分析故障發生概率、先后順序、簡易程度，針對安噴泵振動超標案例，優化故障分析的邏輯思路，建立一套切實可行的故障樹分析方法[2]（見圖1）。

6 結束語

泵振動超標直接影響設備運行的壽命，甚至影響機組運行安全，建立有效的泵振動監測和故障分析方法，采用故障樹分析方法更為科學、高效、準確定位故障原因，提高故障解決的經濟性和時效性，確保設備穩定可靠運行，保駕核電機組安全。

參考文獻

[1]R.J.邁耶爾.立式泵振動問題的解決[J].China Academic Journal Electro

nic Publishing House，1994.

[2]郭永姍.探究泵振動的原因及其消除措施[J].科技創新導報，2015（13）.