（辽宁红沿河核电有限公司 辽宁大连 116000)
摘要：应急柴油发电机组能为核电机组安全停堆所需的中低压核辅助设备供电，以确保设备安全和人身安全。柴油发电机组是核安全相关系统，它作为6.6kV应急母线供电的后备电源，确保应急母线电源的可靠性。为了更深入研究柴油发电机组振动特性，降低机组及其附属重要设备和附件整体振动水平，消除振动缺陷，提升应急柴油发电机组的可靠性，对核电厂开展应急柴油发电机振动状态普查工作，对应急柴油发电机整体振动状态进行了综合分析和评价，同时定位柴油机附属管道振动问题根本原因并给出处理建议。
关键词：应急柴油发电机；振动；故障诊断；管道；共振
1引言
核电厂应急柴油发电机作为全厂应急安全电源与核安全直接相关，目的是为了在核电厂厂用工作电源和辅助电源都发生故障时提供紧急电源，确保机组安全停堆，防止关键设备损坏，其在保护燃料元件不受损坏和保证核安全方面发挥非常重要的作用。
应急柴油发电机组为往复式动力机械设备，系统复杂性、多样性和非线性，这大幅增加了其振动故障分析诊断和故障定位的困难。参考国内外应急柴油发电机组的振动问题的经验，结合本次应急柴油发电机振动状态普查工作过程中的反馈，为了更深入研究柴油发电机组振动特性，降低机组及其附属重要设备和附件整体振动水平，消除振动缺陷，提升应急柴油发电机组的可靠性，本文研究和分享了应急柴油发电机振动状态普查方法和故障诊断治理的经验和心得。
2振动状态普查范围确定
普查工作正式开展前，充分收集和了解内外部应急柴油发电机组振动问题相关经验反馈，最终确定普查范围，包括：柴油发电机组本体（柴油机、发电机、基础），预润滑油泵（电机、泵），燃油系统重要管线（燃油泄漏探测器回油管线、燃油回油管线）。
收集振动故障案例如下：
（1）2016年11月2日，应急柴油发电机满功率工况下，发电机非驱动端轴向振动超出报警值。经现场摸排对比、变转速试验和敲击试验，最终定位导致柴油发电机振动超标的原因是励磁机支架存在应力，柴油机功率升高后，激振力变大导致振动被放大，柴油发电机振动超标。
（2）2017年2月9日，某核电预润滑油泵联轴器损坏。对其进行解体检查发现联轴器弹性块严重磨损，经分析造成该事件发生直接原因是预润滑油泵联轴器选型不当，促成因素为安装时未提供正确的对中标准导致对中不良。
（3）2012年,工程联调期间曾发生过柴油机回油金属软管接头（其内部波纹管因振动高）破损，引发柴油大量泄漏，导致柴油机不可用的重大安全事件，其原因既有金属软管制造的质量问题及管线振动超标的问题。最终通过减少管线弯头数量降低激振力，重新布置管道，降低管道长度并增加约束，增加管线刚度，管线振动水平相比改造前降低约50%，管线振动合格。
3柴油发电机组普查和评价
影响柴油机整体振动的主要因素包括本体运动组件的激励，支撑系统的性能和主管道等附属设备的振动。当柴油机工作时，活塞、连杆、曲柄等构件运动产生的惯性力机汽缸内的压力呈周期性变化，构成柴油机振动的激励源[1]。
评价柴油发电机组振动是否满足要求须遵循两个原则：Ⅰ：振动幅值评价原则，当柴油发电机组振动值超出规定的限值，即评价设备振动不合格；Ⅱ：振动幅值变化评价原则，基于设备历史振动数据和基线振动水平，当振动幅值出现明显的变化时，即使设备的振动暂未达到或超过限值，同样须进行分析和原因查找，必要时可评价振动不合格并采取检修措施[2]。
普查期间对9台柴油发电机组振动进行了振动测试，表1中详细列出了柴油机、发电机和基础的最大振动值，以及根据国标和程序要求柴油发电机组对应的振动限值。低功率平台柴油机最大振动值一般在10mm/s以下，远远低于振动限值为45mm/s；发电机侧的最大振动值也在8~10mm/s范围内，低于标准18mm/s；柴油发电机组整体最大的振动一般都是在基础，柴油发电机的座础最大振动一般在10~15mm/s，标准要求基座≤18mm/s。横向对比，可以直观看出柴油机、发电机和基座三部分各台柴油机最大振动幅值振动水平相差不大，处在同一基线振动水平上。
核电厂九台应急柴油发电机组各普查测点的振动幅值均低于报警值，属于良好水平，设备可以长期运行。
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预润滑油泵的频谱图，频谱中贡献最大的成份均为223Hz（9X），该频率成份为齿轮泵的啮合频率，啮合频率是该泵的特征频率不可消除，只能尽量降低该频率对设备的贡献来降低设备振动。影响预润滑油泵的振动一般有以下几个方面：对中状态、基础刚度、油系统管线状态、泵体装配状态等，良好的系统装配可降低啮合频率的贡献。
5重要管线振动状态普查和评价
影响管道的主要因素有：1、受迫振动的必然响应。管道与本体振动频谱基本一致，体现出非常强的受迫振动特征。由于管道与柴油机本体相连接，受到柴油机内部构件运动的惯性力影响，产生受迫振动。2、管道支架的设计及安装缺陷影响。不合适的安装和固定，支架螺栓紧固力矩差异，焊接工艺及质量等等，除此以外，大量实验结果表明，不合适的支架紧固容易造成管道共振现象发生。
柴油机两侧的燃油泄漏探测器回油管是将燃油系统泄漏的柴油汇集后以自然状态流回主储油罐，本次普查发现18根燃油泄漏探测器回油管线中，振动超标管线4根。
2017年6月9日执行3LHP燃油泄漏探测器回油管振动状态普查过程中发现一根回油管线（3LHP-L515）振动最大振动幅值76.5mm/s，超出允许有效速度38.3mm/s，振动超标。管线通过支架固定在柴油机基座的筋板上，管线振动的激振力来自柴油机基座的振动，而振动超标管段柴油机基座的振动只有8mm/s左右，怀疑管线与基座存在共振。柴油机停运后对该管段执行敲击试验，管线固有频率为77.5Hz，柴油机基座激振力的频率为74.96Hz，管线固有频率未有效地避开柴油机基座激振力74.96Hz共振区域，证实二者之间存在共振现象，进而导致管线振动超标。
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6总结
通过此次应急柴油发电机组振动状态普查，更直观的了解了各台柴油机的振动状态，发现并消除11项振动缺陷，应急柴油发电机组及其附属设备振动状态良好，提升了应急柴油发电机组可靠性。此次普查工作从项目启动、范围确定、普查方式、振动缺陷分析过程、检查建议和处理思路都为后续机组运行和设备状态检查提供了非常重要的指导和借鉴意义。
参考文献：
[1]扬哲,刘道和.DNMC应急柴油发电机组整体振动特性研究与故障治理[J].大亚湾核电,2010年第1期
[2]肖志慧,刘政,尤凌祎.某核电厂#2机组柴油发电机振动故障原因分析与处理[J].电工技术,2017年10（A）期
论文作者:肖志慧,刘政,陈德金
论文发表刊物:《电力设备》2019年第23期
论文发表时间:2020/4/30