安全壳喷淋泵振动超标探讨

李攀峰++蔡茂生++李彬彬

摘 要：安全壳喷淋系统作为核电站专设安全设施之一，安全壳喷淋泵的正常安全运行举足轻重。振动超标是安装调试阶段立式泵的突出问题，影响着系统的安全可靠运行，文章通过对比某核电项目四台机组安喷泵异同，分析振动超标原因及解决方法。

关键词：安喷泵；立式泵；振动超标

1 概述

振动超标是核电厂转机设备安装调试阶段的突出问题，据国内某核电项目1至4号机组安装调试阶段转机设备振动超标缺陷统计，风机振动超标63项，泵振动超标37项，其中仪控原因17项，机械原因83项，相对于卧式设备，立式泵处理难度最大，周期最长，如1、2号机组安全壳喷淋/安全注入泵、3号机组重要厂用水泵均存在振动超标问题，其中安喷泵振动超标最为突出，本文以该项目1至4号机组安喷泵对比分析，从国内外电机结构设计差异和安装精度分析振动超标原因及解决方法。

2 安全壳喷淋泵功能及性能简介

在核电站发生LOCA（失水事故）或安全壳内蒸汽管道破裂下，安全壳喷淋系统作为唯一排出安全壳内热量，降低壳内压力和温度至可接受水平，并降低壳内气载放射性水平，确保第三道安全屏障完整性，安喷泵作为系统核心部件作用举足轻重。喷淋泵为立式离心泵，电机由设备冷却水系统冷却。运行工况及重要性能参数：（1）小流量工况：流量300m3/h，压头0.06MPa.g≤P≤0.22MPa.g，电机≤2.8mm/s，泵振动≤4.5mm/s；（2）直接喷淋工况：流量850m3/h，压头P≥13.1MPa.g，电机/泵振动≤2.8mm/s；（3）再循环喷淋工况：流量1050m3/h，压头P≥11.5MPa.g，电机/泵振动≤2.8mm/s。其中1、2号机组两台安喷泵采用英国进口的克莱德泵及配套进口电机，电机均出现振动超标问题，3、4号机组采用上海电气凯士比的泵及配套国内电机，电机均未出现振动超标问题。

3 泵组振动测量方法及测量值

采用CSI 2130机械分析仪采集/分析振动数据，测点分布两个位置和三个方向（水平、垂直、轴向），电机选顶部轴承处，泵选靠近轴承座或靠近轴承处，以振动的位移（μm）、速度（mm/s）、加速度（mm/s2）表示振动能量。安喷1号泵组测量振动值，电机/泵H：2.9/1.3mm/s、V：2.9/1.5mm/s、A：0.4/1.4mm/s，由此可见，电机H、V方向振动超标。

4 安喷泵振动超标原因分析及解决方法

4.1 国外与国内电机设计差异

本文仅从电机本体高度及底座直径设计结构差别进行对比，底座直径Ф800（克莱德）/Ф1150（凯士比），高度1950（克莱德）/1590（凯士比）。质量和剛度是改变固有频率关键因素，增加振动体质量降低固有频率，增加振动体刚度提高固有频率[1]。通过测量固有频率对比，国内电机通过增大底座直径、降低高度提高电机刚度，使固有频率更易高于转动频率（激振频率），相反，进口电机更易接近转动频率，发生共振概率更大，振动更易超标。

4.2 安装精度误差检查

4.2.1 检查电机虚角

将百分表架在基础圆板上，表针打在电机螺栓边上，通过松紧螺栓，观察百分表的变化，确认虚角所在位置。

4.2.2 检查电机、电机基础圆板、安喷泵水平度

拆掉联轴器短节，将长联轴器安装在泵体靠背轮上，安装定距环；将合适的提吊装置连接到驱动电动机上；用记号笔在电机基础圆板和电机间做好标记；拆下电动机基础圆板与电机的连接螺栓，将电动机吊到贮存区；把百分表座架在电机靠背轮上，表针打在电机底面圆板上；测量电机底面圆板跳动；使用刀口尺检查电机底面圆板平整度；使用水平仪电机基础圆板水平度；使用刀口尺检查电机底面圆板平整度；用记号笔在基础圆板和方板间做好标记；拆下电机基础圆板和方板的连接螺栓，将基础圆板吊出；清理基础圆板及方板的连接表面；测量电机基础方板水平度；使用刀口尺检查基础方板平整度；以泵油箱上的加工面为基准，测量泵体水平度；测量泵靠背轮水平面的水平度。

4.2.3 处理电机基础板并检查电机轴头水平度

根据已测量值，如果电机基础方板的水平度超标，通过在基础方板上增减克林格垫片处理；用合适的起吊装置吊入基础圆板，按规定把紧力矩。测量基础圆板水平度；如果基础圆板水平度超标，在基础圆板的上增减不锈钢垫片，并在基础圆板上安装克林格垫片；吊入电机，按规定把紧力矩。将电机顶部止逆机构螺栓松开，取下顶盖压板；以泵电机轴头的加工面为基准，测量电机轴的水平度；若水平度存在偏差，讨论水平度超标原因。

4.2.4 电机空载/带载试车

连接电机动力电缆和仪控电缆；连接电机冷却器的设冷水管线，调整到规定流量，进行电机空载试车。如果电机空载试车合格，将中间轴安装到电机轴上，把紧螺栓，安装百分表进行对中，对中以泵为基准，同过移动电机进行调整；对中合格后，测量短轴间距；连接联轴器，测量弹性膜片间隙。安全壳喷淋系统在线充水排气，进行带载试车。

4.3 最终解决方案

经检查电机基础水平度不够，通过反复调整，最终采用克林格垫加装在电机与基座之间，缓解水平度造成振动超差。由于电机冷却水管道安装产生的应力，更换为金属软管并加装冷却水管道吊架，降低应力对电机振动影响，最终电机带载振动满足设计要求。

5 振动超标故障分析方法改进

故障树分析方法是一种将系统故障形成的原因由总体到局部按树枝形状细化分析的方法，非常适用于复杂故障分析，通过分析故障发生概率、先后顺序、简易程度，针对安喷泵振动超标案例，优化故障分析的逻辑思路，建立一套切实可行的故障树分析方法[2]（见图1）。

6 结束语

泵振动超标直接影响设备运行的寿命，甚至影响机组运行安全，建立有效的泵振动监测和故障分析方法，采用故障树分析方法更为科学、高效、准确定位故障原因，提高故障解决的经济性和时效性，确保设备稳定可靠运行，保驾核电机组安全。

参考文献

[1]R.J.迈耶尔.立式泵振动问题的解决[J].China Academic Journal Electro

nic Publishing House，1994.

[2]郭永姗.探究泵振动的原因及其消除措施[J].科技创新导报，2015（13）.