欧阳钦，周正平

（江苏核电有限公司，江苏　连云港　222042）

振动诊断在核电厂主泵检修指导中的应用

欧阳钦，周正平

（江苏核电有限公司，江苏连云港222042）

利用主泵振动监测系统得出的振动信号，文章结合田湾核电站俄供ГЦНА-1391型主泵结构特点，对主泵径向止推轴承轴向振动缓慢升高的原因进行了分析，判断其上幅面板可能存在缺陷，提出了大修期间的检修建议和备件准备。在其后大修中进行检查，验证了振动分析的可靠性，为后续分析诊断提供了经验。

主泵；振动；检修

设备的振动状态是影响设备安全、稳定运行的重要因素，在设备的故障中占有很大的比例。同时振动也是设备的“体温计”，直接反映了设备的健康状况，是设备安全评估的重要指标，设备的不同缺陷在振动信号上都有各自的特点和体现，具有相应的故障频率［1］。

一回路反应堆冷却剂泵（主泵）是核电厂的核心设备，作用是为反应堆提供冷却水，建立反应堆一回路的强迫循环。田湾核电站每台机组均安装了主泵振动监测系统，利用该系统可实时监测每台主泵的振动状态，监测振动变化趋势。对于振动异常的主泵，通过分析振动信号的特征，诊断设备缺陷，用于指导设备的维修和备件准备［2］。

1　田湾核电站主泵的结构特点

田湾核电站1号、2号机组共8台主泵，由俄罗斯中央机械设计局ЦКБМ供货，型号为ГЦНА-1391，该主泵是立式、单级、带有机械轴密封的离心泵。主泵电机为立式双速三相异步鼠笼式电动机，电机型号为ДBA3-173/109-6-8-2AM05。俯视主泵轴为逆时针方向旋转，如图1所示。

主泵电机的空转转速为1 000 r/min，带载时的泵组转速为994 r/min。电机的扭矩通过扭杆式联轴器（万向结）传递给泵轴，泵轴是由马氏体不锈钢整体锻造而成的，在轴的两端都开有渐开线花键槽，与主叶轮和径向止推轴承的推力盘相配。主叶轮用于输送一回路冷却剂，为离心闭式叶轮，带有6个双向扭曲的叶片。

图1　主泵泵组的整体结构图Fig.1　Overall structure of the reactor coolant pump unit

2　主泵的振动监测系统

田湾核电站每台机组安装有主泵振动监测系统，它实时监测每台机组4台主泵的振动状态。该振动监测系统硬件部分是丹麦B&K公司提供，整个系统包括7个测量轴承座振动的加速度传感器（CY001～CY007），4个测量泵轴相对振动的电涡流传感器（CG001～CG004）和1个测量转速的电涡流传感器（CG005），各传感器的安装位置如图2所示。

3　2号机组3号主泵的振动分析

田湾核电站2号机组第7次大修（T207大修）前，通过主泵振动监测系统，监测的3号主泵振动通频值。可见，CY006测点振动值（主泵径向止推轴承的轴向振动）相对较大，振动值达到2.9 mm/s，除CY006测点外，其他测点振动值均很小。检查CY006测点振动趋势，发现该测点自2011年6月后（T204大修后）就逐步上升，如图3所示。检查该测点频谱，如图4所示。

图2　主泵振动传感器安装位置图Fig.2　Installation locations of RCP vibration sensor

图3　3号主泵径向止推轴承的轴向振动趋势（2011-2014年）Fig.3　RCP-3 radial thrust bearing axial vibration trend （2011-2014）

可见，CY006测点的主要振动频率成分为531 Hz，同时还存在16.6 Hz及199Hz的频率成分。16.6 Hz的频率成分在主泵各个测点的振动频谱中均有显现，为主泵的旋转频率成分（工频成分），而199 Hz为工频成分的12倍，该频率为CY007测点（主泵下部径向轴承轴向振动测点）的主要振动频率成分，如图5所示。

CY007测点位置接近主泵的叶轮，199 Hz频率成分来源于主泵叶轮的叶片通过频率（6个双向扭曲的叶片）。

CY006测点用于监测径向止推轴承的轴向振动，径向止推轴承是承受作用在主泵轴上的径向和轴向力，为组合式轴承，放置在可拆卸部件的壳体之上，主要由壳体、杠杆式平衡系统、上部径向轴承、上/下止推轴瓦块、上/下端轴封、推力盘组件以及内置式螺旋泵组成。

在主泵运行时，作用在泵轴上部的径向载荷由上部径向轴承承受，而轴向力通过推力盘组件传递到止推瓦块上，并进一步传递到轴承壳体，最终传递到泵壳。止推轴承瓦块由杠杆式平衡系统支撑，该平衡系统用于将传递到某一止推瓦块上的轴向负荷平均分配到所有的止推瓦块上。上/下止推瓦块的数量都为10个。径向止推轴承的杠杆式平衡系统分为上部/下部平衡子系统，子系统在组成和结构上完全相同。上部平衡子系统用于平衡作用在轴上的向上轴向力，下部平衡子系统用于平衡作用在轴上的向下轴向力［3］。

图4　3号主泵径向止推轴承的轴向振动频谱Fig.4　RCP-3 thrust bearing axial vibration spectrum

图5　3号主泵下部径向轴承的轴向振动频谱Fig.5　RCP-3 lower radial bearing axial vibration spectrum

两个推力盘组件（上推力盘和下推力盘）安装在轴的两个圆锥体和花键槽内，推力盘组件的主要部位为幅面板，上/下幅面板和上/下止推瓦分别组成两个摩擦副，分别承受向上/向下的轴向力。上、下幅面板虽然组合为整体，但分为16段。

CY006测点的531 Hz频率成分，为泵组旋转频率（16.6 Hz）的32倍。而主泵的上、下幅面板由16小片组成，为其数量的两倍，判断该主泵的幅面板可能存在缺陷。在机组功率运行过程中，向上的轴向力（主要为向上作用的压力和升力）大于向下的轴向力（重力），所以上幅面板和上止推瓦承受载荷，具体判断为上幅面板存在缺陷，建议大修期间对该主泵进行检查，并重点关注上幅面板状态，并做好相应备件准备。

4　大修期间主泵的检修

根据振动诊断得出的检修建议，2号机组T207大修期间对3号主泵进行了解体检修，检查上幅面板，发现多块瓦块表面存在空蚀，呈沟道状，按压瓦块，大多数瓦块已松动，如图6所示。

图6　上幅面板瓦块空蚀情况Fig.6　The cavitation erosion state1 of upper panel

检查下幅面板，其结构状态无异常。可见，检修中的实际状态证实了早期的分析结果，表明振动诊断的可靠性。

5　结论

在田湾核电站，利用监测的主泵振动信号，进行了相关分析和诊断，结合俄供ГЦНА-1391型主泵结构特点，辨别出各振动频率成分的来源，判断出主泵径向止推轴承的上幅面板存在缺陷。根据诊断结果，制定了检修建议和备件准备，在大修期间检修的实际结果，验证了振动诊断分析的可靠性，有力的指导了本次大修期间主泵的检修。

［1］ 肖孝锋，肖建. 秦山二期反应堆冷却剂泵现场动平衡试验［J］. 中国核电，2014，7（2）：145-149.（XIAO Xiao-feng， XIAO Jian. On-site Dynamic Balance Test for the RCP in Qinshan II［J］. China Nuclear Power， 2014， 7（2）：145-149.）

［2］ 王冶，金华晋，许汉铭，等.反应堆主循环泵故障诊断［J］. 原子能科学技术，1999，33（3）：234-239.（WANG Ye， JIN Hua-jin， XU Han-ming， et. al. Fault Diagnosis for RCP ［J］. Atomic Energy Science and Technology， 1999， 33（3）：234-239.）

［3］ 顾颖宾.反应堆主泵径向止推轴承水润滑回路自主改造创新［J］. 中国核电，2014，7（2）：197-208.（GU Ying-bin. Self Renovation and Innovation for the Water Lubricating Circuit of the Radial Thrust Bearing of Reactor Primary Pump ［J］. China Nuclear Power， 2014， 7.（2）：197-208.）

The Vibration Diagnosis Application in NPP Reactor Coolant Pump Maintenance Guidance

OUYANG Qin，ZHOU Zheng-ping
（CNNP Jiangsu Nuclear Power Corporation，Lianyungang of Jiangsu Prov. 222042，China）

According to vibration signal of reactor coolant pump（RCP） vibration monitoring system and structure characteristics of Tianwan nuclear power plant Russia Г Ц Н А -1391 type RCP， the cause of slowly rise of the RCP radial thrust bearing axial vibration is analyzed， and conclusion that upper panel may be flawed is drawn. Suggestions and preparations of spare parts are put forward to the overhaul maintenance. The reliability of vibration analysis is verified， and which provides the experience for subsequent analysis.

reactor coolant pump；vibration；maintenance

TM623Article character：AArticle ID：1674-1617（2015）02-0142-05

TM623

A

1674-1617（2015）02-0142-05

2015-04-25

欧阳钦（1978—），男，湖南人，高级工程师，硕士，从事核电站技术管理工作。