核電機組主泵振動監測系統報警故障排查分析及啟示

摘要：針對國內某核電機組熱試期間發生的屏蔽主泵振動監測系統頻發高1報警事件，通過故障樹方法分析了報警原因，結合實際故障排查，確定了報警發生來由，并給其他項目該系統工作帶來了一定啟示。

關鍵詞：屏蔽主泵;報警;主泵振動監測系統;故障樹;故障排查分析

0? ? 引言

屏蔽泵是一種全密封泵，不需要任何型式的動密封來防止被輸送介質向外泄漏[1]。因其絕對無泄漏性，屏蔽泵在原子能、石油、化工、制冷、食品、國防等工業中廣泛應用于輸送酸、堿、易燃、易爆、劇毒等液體[2]。由于核電機組主泵是最關鍵的動設備之一，且屏蔽泵運轉過程中獲取內部狀態信息較難，往往設備損壞后不能運轉才知曉故障的存在，因此核電機組針對屏蔽主泵設置有主泵振動監測系統進行實時振動跟蹤監測，確保屏蔽主泵運行異常情況早期預警。

國內某核電機組熱試期間，其屏蔽主泵頻發閃發主泵振動監測系統高1報警。筆者有幸參與了首次熱試主泵振動監測系統報警原因分析、問題排查及二次熱試試驗驗證全過程。下文將從故障簡述、主泵振動監測系統故障樹分析、試驗排查過程和啟示等方面對該核電機組屏蔽主泵振動監測系統高1報警事件進行分析總結。

1? ? 背景及故障簡述

機械振動的測量分為接觸式測量和非接觸式測量，測量用傳感器主要采用電渦流傳感器、速度傳感器和加速度傳感器3種[3]。但屏蔽泵結構形式特殊，無法測量轉子的振動位移，只能在泵的外部實施振動探測，通常可采用磁電式速度傳感器或壓電式加速度傳感器。該核電機組屏蔽主泵的主泵振動監測系統采用壓電式加速度傳感器。

該核電機組第一次熱試，當主泵轉速提高至88%轉速時，主泵振動監測系統主泵1B通道頻發閃發高1報警;當主泵轉速提高至100%時，該通道的報警依然存在。隨即暫緩熱試，排查具體問題原因。

2? ? 主泵振動監測系統故障樹分析

為排查該高1報警觸發原因，確定排查方向，筆者根據主泵振動監測系統實際情況，并參考主泵振動監測系統報警原理，采用了故障樹的分析方法對本次報警問題進行分析。建立的故障樹示意圖如圖1所示。

該故障樹得到業主的認可，遂根據該故障樹所列事件，組織同步開展了一系列驗證排查工作，以期獲得問題的根本原因。

3? ? 試驗排查過程

（1）事件2 軟件故障：由于該機組所選用主泵振動監測系統軟件與國內其他同型號機組的主泵振動監測系統軟件一致，軟件系統的成熟性及正確性已得到驗證，且該機組主泵振動監測系統軟件自檢無異常，基本可排除該事件發生的可能性。

（2）事件3 機柜未通過EMC試驗且受EMC影響、事件7 傳感器受EMC影響及事件11 接線盒未通過EMC試驗且受EMC影響：本系統各設備均已通過電磁兼容性試驗，且有相關鑒定報告。該鑒定報告顯示，本系統各設備的EMC試驗方法、驗收準則符合EMC相關標準要求，基本可排除這些事件發生的可能性。

（3）事件4 卡件或上位機故障：由于主泵振動監測系統軟件自檢包括卡件及上位機的自檢，當前主泵振動監測系統軟件自檢無異常，則基本可排除該類事件發生的可能性。

（4）事件5 未按照要求連線及接地、事件9 電纜未使用指定的橋架和路徑、事件10 電纜橋架未按照要求妥善接地：筆者要求業主對主泵振動監測系統機柜、橋架、穿管等接地、屏蔽進行全面檢查。經全面排查，所有接地和屏蔽均符合要求。機柜內部接線與國內其他同型號機組同系統機柜內部接線一致，均符合制造要求。因此，基本可排除這些事件發生的可能性。

（5）事件6 傳感器損壞：筆者要求業主將振動報警傳感器與同一主泵上的非報警傳感器進行互換。經互換后，報警序列未改變。故可以排除該事件發生的可能性。

（6）事件8 未使用屏蔽電纜：筆者排查了主泵振動監測系統設計中全程線纜選型，所有電纜均為屏蔽電纜;同時要求業主排查使用電纜是否與設計一致，經排查，現場所使用電纜均與設計一致，為屏蔽電纜。因此，可排除該事件發生的可能性。

因此，通過該故障樹的事件排查，基本可推斷主泵振動監測系統高1報警是由事件1主泵振動達到高1報警值引起的。隨即將問題分析焦點從主泵振動監測系統問題排查移至屏蔽泵主泵本身振動情況。

后經進一步的分析和研究確認，該核電機組屏蔽主泵振動監測系統本身不存在問題，實際反映了屏蔽主泵當前振動情況，觸發高1振動報警的原因是振動水平較高，兩臺主泵安裝較近，振動相互影響，且有較大低頻濾波殘留。經過討論，通過提高主泵振動監測系統高通濾波值解決該系統頻發高1報警問題。

4? ? 結論與啟示

通過前文的分析，得到以下結論與啟示：（1）國內某核電機組主泵振動報警的根本原因為主泵自身振動水平較高，加之安裝方式導致兩臺主泵振動相互影響，且有較大低頻濾波殘留。（2）通過故障樹分析的方式可以有效指導主泵振動監測系統的故障原因排查工作。（3）從設備和系統設計的角度來看，其他項目如出現該類問題，更合理的方式是參考主泵出廠試驗時的情況合理設置主泵振動監測系統報警設定值。

5? ? 結語

本次國內某核電機組主泵振動監測系統高1報警事件的分析過程與處理結果表明，應用故障樹分析法可以找出引起故障的關鍵環節，并結合實際情況來排查確定事件的主要原因。由于筆者能力有限，建立的主泵振動監測系統故障樹可能存在遺漏或不足，后續將繼續完善主泵振動監測系統故障樹，并進一步開展基于主泵振動監測系統故障樹的可靠性分析方法研究。

[參考文獻]

[1] 季建剛，孔繁余，孔祥花.屏蔽泵發展綜述[J].水泵技術，2006（1）：15-17.

[2] 梁超國.屏蔽泵的結構、原理及其應用[J].化工設備設計，1998（35）：44-49.

[3] 陸建湖，黃文，毛漢領.機械設備振動監測與故障診斷的發展與展望[J].廣西工學院學報，1998（4）：69-73.

收稿日期：2020-05-26

作者簡介：金博（1987—），男，江蘇無錫人，工程師，主要從事振動監測系統及非標機電設備設計工作。