摘要：本文以某核电站循泵异常振动排查过程为例，介绍了设备情况与故障概述，对故障的产生原因进行了逐一排查，这一过程中阐述了循泵异常振动的可能产生原因，提出了相应的排查方法，为循泵正常运行提供保障。
关键词：循环水泵；异常振动；故障排查
受到多方面因素的影响，立式循泵运行过程中会产生振动、异响等故障，对循泵的正常运行造成一定影响，因此有必要对其产生原因进行探讨，提出相应排查措施，从而为循泵正常运行提供保障。
一、设备与故障概述
1、设备情况
某核电站循环水泵为立式混凝土蜗壳海水循环泵，其功率为6080kW，转速为168prm，扬程19m，额定流量为27.6m3/s，该循环水泵有减速齿轮箱进行驱动。该循环水泵布置于联合泵房，泵入口前段经鼓网、细格栅以及粗格栅等对海水进行过滤，经肘型进水流道进入泵吸入口，经廊道对SEN系统以及蒸汽器进行供水，经排水方涵到达CC井并排放至大海。
2、故障概述
2号机A列循环水泵的调试过程中发现，泵起动后的振动水平比同批次其它泵的振动水平略高的现象，经进一步检查发现存在出口压力不稳定现象，其脉动较为明显，泵盖的底板振动值较高，该循环水泵的泵盖底板振动幅度为139-189m，出口压力波动与1.8-2.4bar，明显大于其它泵的振动水平（50-90m，1.9-2.1bar），对设备安全运行造成一定影响。
二、故障原因排查
1、排查设备制造原因
发生水泵异常振动问题后，对循环水平关键部位进行逐个排查，包括叶轮（排水后检查耐磨环间隙、顶部紧固螺栓以及叶轮本体等）、下部轴承（运行过程中无异响，温度稳定，振速2mm/s以下）、泵盖底板厚度（与其它电站循环水泵对比发现底板厚度正常）以及泵出口压力表（检查发现压力表正常），发现关键部位无异常[1]。
其它该型号的水泵（制造工艺、水力模型相同）运行过程中未发现异常振动，经设计概况、设备关键部位排查后，排除由于设备制造缺陷导致异常振动的可能。
2、振动水平
2.1 振动测试
对2号机A列泵（2A）以及1号机A列泵（1A）的重要位置采用了振动分析仪测量其综合振速，包括电机的上下部轴承、齿轮箱的上部轴承、泵的推力轴承上下部以及径向轴承，从垂直方向、水平方向以及轴向对所有重点部位进行检测。
分析频谱测量数据发现两台泵的振动水平差异在标准范围内，结合IOS 10816-3中的振动安全标准，发现测量值均处于标准范围内，该泵的关键轴承位置振动处于正常状态。
2.2 测试出口压力脉动
循环水泵出口具有较大的压力脉动，因此采用频谱分析的方法对其脉动信号进行分析，经分析发现叶片通过频率11.25Hz是主要频率。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆由于该故障泵的制造、设计与其它正常泵的参数一致，且该泵也并未在11.25Hz表现出异常振幅，因此脉动的产生原因是外部原因。
2.3 分析泵盖底板振动
对1A、2A两台泵的泵盖底板的轴向测量结果进行对比，发现1A循环泵的振速为6.1mm/s，振幅为73m，2A循环泵的振速为6.7mm/s，振幅为160m。尽管2A循环泵的振幅高于1A循环泵，但根据厂家的参考安全范围（＜200m）发现振幅处于可接受范围，同时泵盖底板也通常不作为关键测量位置。因此单纯的泵盖底板振幅偏高并不是导致设备故障的原因[2]。
3、进水流道排查
鼓网对海水进行过滤后，海水进入循环水泵的吸入口，检查鼓网后发现鼓网清洁状态良好，不存在异物；鼓网腔室在运行过程中的水流稳定，无漩涡现象产生；所有泵鼓网的水位相同，鼓网水位差保持稳定，检查无异常波动现象；对循环水泵的进水流道以及鼓网腔室的底部进行检查后发现存在较大厚度的淤泥。吸入口通流的截面积受到淤泥的分布以及厚度的影响，同时，淤泥的存在将对吸入口的压力分布、流道流速造成影响，形成不对称的流动。
将该循环水泵的进水流道与其它正常循环水泵的进水流道进行对比，发现淤泥厚度类似，但其它循环水泵并未出现异常振动，因此排除淤泥导致的循泵流动不稳定进而发生振动的可能。
4、排查泵出口流道
4.1 真空泵
对该循环水泵的真空进行检查，起动前后循环水泵的压力波动、水泵振动等无显著变化，因此排除真空泵故障导致发生振动的可能。
4.2 凝汽器
对凝汽器状态进行检查，检查发现凝汽器的二次滤网压保持正常；凝汽器水室相关的管道、阀门以及法兰等密封性良好；将临时压力表安装于入口水室，起动循泵2h后，发现压力稳定。排除凝汽器故障导致循环水泵振动异常的可能。
4.3 GD廊道
考虑到海水析出的空气以及其它原因导致空气聚集于GD廊道顶端导致泵内流动失稳进而导致异常振动的可能，将自动排气管线布置于凝汽器的入口端顶以帮助排除积气。经验证发现该循环水泵运行过程中，将双孔排气阀打开，50s内排气完毕，之后循环水泵异常振动现象显著改善。采用手动蝶阀代替此阀门，系统持续排水、排气后再次试验，发现开启阀门前后该循环水泵的试验数据为：开启阀门之前，泵出口压力为1.8-2.2bar，泵底板振幅为139-189m，泵底板振速为6.7-7.7mm/s，下部轴承振幅为50-66m，下部轴承转速为1.5-1.8mm/s；开启阀门后，泵出口压力为1.9-2.1bar，泵底板振幅为65-99m，泵底板振速为5.4-6.9mm/s，下部轴承振幅为24-35m，下部轴承转速为1.1-1.3mm/s
至此，发现该循环水泵异常振动的原因是自动排气装置失效，自动排气装置失效后导致循泵出口流道积气，泵内流动由此受到影响，导致泵盖底板的振动水平上升。经试验发现，布置常开式排气管线对该循环水泵的泵盖振动水平进行控制，妥善解决异常振动的问题。
三、核电站循泵异常振动的影响因素与对策探讨
1、影响因素
核电站循环水系统具有一定的复杂性，因此当循泵发生异常振动时，不能仅考虑到循泵自身的因素，还需要对其它因素作用下发生泵振动的可能。通过对该故障泵的振动原因排查分析发现，出口流道、海水中的杂质含量、泵入口的前鼓网、设备共振、耐磨环与叶轮的间隙情况、泵组安装情况以及设备制造情况等都是导致循泵发生异常振动的原因，当共振、泵组安装、设备制造、耐磨环与叶轮间隙等原因导致异常振动时，可以在泵的振动频谱上发现异常；廊道的排气阀失效、鼓网腔室存在淤泥以及其它关联设备联动运行也可能会产生泵异常振动，此时主要表现为泵内的流场失稳[3]。
2、应对措施
当发生异常振动时，为了能在短时间内对振动原因进行排查，需要制定具有适用性的故障原因分析方法，按照相应流程进行排查。第一步，详细检查关键部位，包括轴承温度情况、对中情况、安装间隙、耐磨环、泵叶轮以及其它关键部位进行逐个排查。第二步，通过试验分析异常振动是由流场导致的还是由设备本身导致的，可通过频谱分析的方法进行判断，对循泵的所有关键部位进行共振响应试验、频谱测量试验，结合异常情况对试验点进行酌情增减。第三步，注意试验并排查泵前后的相关系统，从而排查泵相关系统导致的泵异常振动，通过逐一排查将其它相关系统对循泵的正常运行造成影响的可能性排除。
结束语
核电站循泵异常振动导致循泵存在一定安全隐患，因此需要及时对循泵异常振动的原因急性排查，本文对循泵异常振动的产生原因进行了探讨，分析了循泵异常振动的可能产生原因，提出相应排查方法，具有一定指导意义。
参考文献
[1]邵德伟.立式循环水泵振动现象分析及处理[J].内燃机与配件，2018（09）：92-93.
[2]王永胜.火力发电厂循环水泵状态检修方法[J].中国新技术新产品，2017（09）：45-46.
[3]焦红瑞，梁亚勋.核电站循环水泵振动异常原因分析及对策[J].水泵技术，2016（03）：42-46.
论文作者:李长军
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第34期
论文发表时间:2019/4/10
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