核電廠調(diào)試階段旋轉(zhuǎn)設(shè)備振動測量與故障分析

徐分亮++李建發(fā)

摘 要：一臺核電機(jī)組從設(shè)計、采購、安裝、調(diào)試到運行，每一個環(huán)節(jié)結(jié)都至關(guān)重要。為保證核電廠轉(zhuǎn)機(jī)設(shè)備的處于安全可控的運行狀態(tài)，在調(diào)試期間就建立了旋轉(zhuǎn)機(jī)械離線振動監(jiān)測系統(tǒng)。依托專業(yè)的測量儀器和分析軟件，配合振動分析專業(yè)知識，對振動超標(biāo)的設(shè)備進(jìn)行了故障分析，進(jìn)行相應(yīng)的維修處理后，振動達(dá)到了健康水平，為核電站調(diào)試的順利進(jìn)行提供了強(qiáng)有力的保障。

關(guān)鍵詞：振動監(jiān)測系統(tǒng) 振動測量 故障分析

中圖分類號：TH165 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）05（c）-0060-02

在現(xiàn)代化生產(chǎn)中，機(jī)械設(shè)備的故障診斷技術(shù)越來越收到重視，如果某臺設(shè)備出現(xiàn)故障而未能及時發(fā)現(xiàn)和排除，其結(jié)果不僅會導(dǎo)致設(shè)備本身損壞，甚至可能造成機(jī)毀人亡的嚴(yán)重后果。在連續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)中，如果某臺關(guān)鍵設(shè)備因故障而不能繼續(xù)運行，往往會殃及全廠生產(chǎn)設(shè)備的運行而造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。對核電廠來說，運用故障診斷技術(shù)，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障盡早切換至備用進(jìn)行維修，是減少事故發(fā)生、減小經(jīng)濟(jì)損失、避免危害的有效手段。

振動，是設(shè)備運行狀態(tài)的一項重要評價指標(biāo)。振動的大小直接決定了設(shè)備能否繼續(xù)進(jìn)行連續(xù)的生產(chǎn)運行。在機(jī)械工業(yè)和其他工業(yè)部門存在著難以數(shù)計的有害振動問題，這些問題正在招致巨大的損失或者隱藏著可怕的禍根，以振動工程的理論、技術(shù)和方法來研究與解決這些問題，是當(dāng)務(wù)之急。[1]

1 核電廠振動研究

電廠運行中的設(shè)備和結(jié)構(gòu)普遍存在機(jī)械振動，如汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、風(fēng)機(jī)、水泵等旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動，軸承座、汽缸、發(fā)電機(jī)定子、凝汽器等固定結(jié)構(gòu)的振動，汽、水管道及熱交換器的振動，甚至廠房、混凝土基礎(chǔ)、橫縱梁等土建結(jié)構(gòu)的振動。對核電廠重要設(shè)備進(jìn)行振動振動測量與分析，進(jìn)行預(yù)防性診斷，能有效防止振動突發(fā)事故的發(fā)生，最大化的降低經(jīng)濟(jì)損失，消除安全隱患。2005年，某核電廠曾利用高頻振動頻譜的監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)某核二級泵齒輪箱小齒輪的的早期磨損，根據(jù)發(fā)現(xiàn)的問題，進(jìn)行及時的處理后預(yù)防了嚴(yán)重磨損事故的發(fā)生。

1.1 CSI2130在核電的應(yīng)用

核電廠旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動測量與分析廣泛使用機(jī)械狀態(tài)分析儀CSI2130進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，應(yīng)用配套管理軟件“AMS Machinery Manager Client”進(jìn)行數(shù)據(jù)庫管理與振動分析。由愛默生制造的CSI2130，可用于低頻振動監(jiān)測，也可用于高頻振動分析，并且具有Peakvue分析的專利技術(shù)，Peakvue著眼于分析由于軸承金屬沖擊、刮擦以及研摩等原因造成的壓力波形，適用于監(jiān)測從超低速旋轉(zhuǎn)機(jī)械到高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械的軸承故障。

1.2 CSI2130振動測量與分析原理

1.2.1 數(shù)據(jù)采集和分析

數(shù)據(jù)采集是設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷的重要而基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)，所采集數(shù)據(jù)的質(zhì)量直接影響后續(xù)信號分析的精度和結(jié)果。測試過程中傳感器將反映被測試對象特性的物理量（加速度等），檢出并轉(zhuǎn)換為電量，然后傳輸給中間變換裝置；中間變換裝置對接收到的電信號用硬件電路進(jìn)行分析處理或經(jīng)A/D變換后用軟件進(jìn)行計算，再將處理結(jié)果以電信號或數(shù)字信號的方式傳輸給顯示記錄裝置；最后由顯示記錄裝置將測量結(jié)果顯示出來，提供給觀察者或其他自動控制裝置。

CSI2130機(jī)械狀態(tài)分析儀采用壓電式加速度傳感器，將振動信號轉(zhuǎn)換為電壓信號。分析方法中除常用的時域分析、頻域分析、幅值分析外，還具備獨特的PEAKVUE峰值分析法和CSI低速技術(shù)，用于監(jiān)測軸承故障。

1.3 核電振動分析實例

某核電廠安裝調(diào)試期間，振動問題主要集中在安裝不到位以及制造安裝工藝不合理。比如早期發(fā)現(xiàn)問題的安全廠用水泵，軸承端蓋螺栓不緊；主送風(fēng)風(fēng)機(jī)1DVC003ZV地腳不平衡；以及后期很難處理的低壓安注泵、安噴泵都是由于安裝上的問題，導(dǎo)致振動超標(biāo)。

1.3.1 CSI2130常規(guī)頻譜分析實例

某核電廠PX泵房安全廠用水泵1SEC004PO首次試運行，聯(lián)軸器下泵推力軸承處泵體上振動偏大達(dá)3.8 mm/s，超出了驗收值2.8 mm/s。振動頻譜如圖1所示。

泵轉(zhuǎn)速為745 r/min，根據(jù)振動頻譜圖可以清晰的看到，振動值1X倍頻分量很小，說明不存在質(zhì)量不平衡；頻譜圖上看2X倍頻分量沒有，加上1X倍頻分量較小，說明不存在轉(zhuǎn)子不對中。超出的振動主要集中在三倍頻處，且有較小的高頻諧波，符合松動的頻譜特征。SEC泵為立式核級泵，根據(jù)電機(jī)以及泵的振動數(shù)據(jù)特征可以排除地腳松動。鑒于振動故障緊發(fā)生在聯(lián)軸器下發(fā)的軸承處，因此診斷為泵驅(qū)動端軸承安裝故障。后經(jīng)檢查此處軸承端蓋螺栓力矩不滿足安裝要求，處理后此處振動降為1.5 mm/s。

1.3.2 PEAKVUE峰值分析實例

Peakvue著眼于分析由于軸承金屬沖擊、刮擦以及研摩等原因造成的壓力波形，適用于監(jiān)測從超低速旋轉(zhuǎn)機(jī)械到高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械的軸承故障。不同于檢波分析法，峰值分析法不需要低通濾波器，在低速分析中，峰值分析比檢波分析更有效。

某核電廠1#機(jī)組余熱排出泵為核二級臥式泵，額定流量910 m3/h，揚程77 m，最小流量120 m3/h，振動限值2.8 mm/s；其配套電機(jī)額定轉(zhuǎn)速1500 rpm，額定功率355 kW，振動限值1.8 mm/s。電機(jī)非驅(qū)動端軸承NU 324 ECML/C3，電機(jī)驅(qū)動端軸承6326 MA/C3 S0。

電機(jī)空載試驗時，振動速度值為0.3 mm/s。但進(jìn)行peakvue檢測時，發(fā)現(xiàn)驅(qū)動端軸承數(shù)據(jù)存在異常，peakvue頻譜如圖2所示。測量結(jié)果中，peakvue值集中在2 g·s與3 g·s之間，有效值為2.8 g·s，峰值為8.3 g·s，高于此項的監(jiān)測經(jīng)驗值3 g·s。圖2頻譜圖中，出現(xiàn)幾個頻率段的尖峰能量，這表明電機(jī)運行過程中軸承處存在沖擊。

電機(jī)連泵帶載再次進(jìn)行測量，發(fā)現(xiàn)電機(jī)驅(qū)動端軸承監(jiān)測數(shù)據(jù)peakvue值存在的異常進(jìn)一步擴(kuò)大，振動能量集中在5 g·s到10 g·s之間，有效值為8.1 g·s，峰值為22 g·s，高于此項的監(jiān)測限值3 g·s。盡管帶載后10到1 kHz頻率范圍內(nèi)的振動總量僅為0.7 mm/s，但peakvue值的數(shù)據(jù)超大，必須成為另外一項考慮的問題。為了進(jìn)一步確定問題所在，在現(xiàn)場進(jìn)行了高頻段振動速度的測量，發(fā)現(xiàn)存在4KHz左右的高頻振動，計算高頻后振動速度總值達(dá)到2.0 mm/s。查看帶載后peakvue頻譜圖（圖3），可以很明顯的看到尖峰能量頻率與軸承內(nèi)圈故障頻率（BSF）重合。

根據(jù)現(xiàn)場轉(zhuǎn)機(jī)特征以及peakvue特征分析，以下情況造成造成軸承故障頻率出現(xiàn)：

（1）頻譜圖中的高頻振動，是軸承早期故障的高頻能量；

（2）余熱排除泵電機(jī)為新機(jī)啟動，潤滑油脂存在污染等質(zhì)量問題，油脂不足等。

為改善軸承運行狀態(tài)，更換了油脂，再次啟動，peakvue值降為1.2 g.s，軸承狀態(tài)分析數(shù)據(jù)處于可接受的范圍之內(nèi)。鑒于以上分析，將此泵列入重點關(guān)注的范圍，密切關(guān)注軸承peakvue值的發(fā)展趨勢。

2 結(jié)語

核電廠安裝調(diào)試期間，廣泛應(yīng)用完善的振動測量與分析系統(tǒng)CSI2130，發(fā)現(xiàn)并成功解決了振動問題。運用peakvue技術(shù)分析了各轉(zhuǎn)機(jī)設(shè)備的軸承狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)設(shè)備的早期故障隱患，掌握設(shè)備故障的發(fā)展趨勢，用以保證廠內(nèi)的轉(zhuǎn)機(jī)設(shè)備處于安全、可控的運行狀態(tài)。

參考文獻(xiàn)

[1] 師漢民機(jī)械振動系統(tǒng)——分析·測試·建?！Σ遊M].2版.華中科技大學(xué)出版社，2004.endprint

摘 要：一臺核電機(jī)組從設(shè)計、采購、安裝、調(diào)試到運行，每一個環(huán)節(jié)結(jié)都至關(guān)重要。為保證核電廠轉(zhuǎn)機(jī)設(shè)備的處于安全可控的運行狀態(tài)，在調(diào)試期間就建立了旋轉(zhuǎn)機(jī)械離線振動監(jiān)測系統(tǒng)。依托專業(yè)的測量儀器和分析軟件，配合振動分析專業(yè)知識，對振動超標(biāo)的設(shè)備進(jìn)行了故障分析，進(jìn)行相應(yīng)的維修處理后，振動達(dá)到了健康水平，為核電站調(diào)試的順利進(jìn)行提供了強(qiáng)有力的保障。

關(guān)鍵詞：振動監(jiān)測系統(tǒng) 振動測量 故障分析

中圖分類號：TH165 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）05（c）-0060-02

在現(xiàn)代化生產(chǎn)中，機(jī)械設(shè)備的故障診斷技術(shù)越來越收到重視，如果某臺設(shè)備出現(xiàn)故障而未能及時發(fā)現(xiàn)和排除，其結(jié)果不僅會導(dǎo)致設(shè)備本身損壞，甚至可能造成機(jī)毀人亡的嚴(yán)重后果。在連續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)中，如果某臺關(guān)鍵設(shè)備因故障而不能繼續(xù)運行，往往會殃及全廠生產(chǎn)設(shè)備的運行而造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。對核電廠來說，運用故障診斷技術(shù)，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障盡早切換至備用進(jìn)行維修，是減少事故發(fā)生、減小經(jīng)濟(jì)損失、避免危害的有效手段。

振動，是設(shè)備運行狀態(tài)的一項重要評價指標(biāo)。振動的大小直接決定了設(shè)備能否繼續(xù)進(jìn)行連續(xù)的生產(chǎn)運行。在機(jī)械工業(yè)和其他工業(yè)部門存在著難以數(shù)計的有害振動問題，這些問題正在招致巨大的損失或者隱藏著可怕的禍根，以振動工程的理論、技術(shù)和方法來研究與解決這些問題，是當(dāng)務(wù)之急。[1]

1 核電廠振動研究

電廠運行中的設(shè)備和結(jié)構(gòu)普遍存在機(jī)械振動，如汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、風(fēng)機(jī)、水泵等旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動，軸承座、汽缸、發(fā)電機(jī)定子、凝汽器等固定結(jié)構(gòu)的振動，汽、水管道及熱交換器的振動，甚至廠房、混凝土基礎(chǔ)、橫縱梁等土建結(jié)構(gòu)的振動。對核電廠重要設(shè)備進(jìn)行振動振動測量與分析，進(jìn)行預(yù)防性診斷，能有效防止振動突發(fā)事故的發(fā)生，最大化的降低經(jīng)濟(jì)損失，消除安全隱患。2005年，某核電廠曾利用高頻振動頻譜的監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)某核二級泵齒輪箱小齒輪的的早期磨損，根據(jù)發(fā)現(xiàn)的問題，進(jìn)行及時的處理后預(yù)防了嚴(yán)重磨損事故的發(fā)生。

1.1 CSI2130在核電的應(yīng)用

核電廠旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動測量與分析廣泛使用機(jī)械狀態(tài)分析儀CSI2130進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，應(yīng)用配套管理軟件“AMS Machinery Manager Client”進(jìn)行數(shù)據(jù)庫管理與振動分析。由愛默生制造的CSI2130，可用于低頻振動監(jiān)測，也可用于高頻振動分析，并且具有Peakvue分析的專利技術(shù)，Peakvue著眼于分析由于軸承金屬沖擊、刮擦以及研摩等原因造成的壓力波形，適用于監(jiān)測從超低速旋轉(zhuǎn)機(jī)械到高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械的軸承故障。

1.2 CSI2130振動測量與分析原理

1.2.1 數(shù)據(jù)采集和分析

數(shù)據(jù)采集是設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷的重要而基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)，所采集數(shù)據(jù)的質(zhì)量直接影響后續(xù)信號分析的精度和結(jié)果。測試過程中傳感器將反映被測試對象特性的物理量（加速度等），檢出并轉(zhuǎn)換為電量，然后傳輸給中間變換裝置；中間變換裝置對接收到的電信號用硬件電路進(jìn)行分析處理或經(jīng)A/D變換后用軟件進(jìn)行計算，再將處理結(jié)果以電信號或數(shù)字信號的方式傳輸給顯示記錄裝置；最后由顯示記錄裝置將測量結(jié)果顯示出來，提供給觀察者或其他自動控制裝置。

CSI2130機(jī)械狀態(tài)分析儀采用壓電式加速度傳感器，將振動信號轉(zhuǎn)換為電壓信號。分析方法中除常用的時域分析、頻域分析、幅值分析外，還具備獨特的PEAKVUE峰值分析法和CSI低速技術(shù)，用于監(jiān)測軸承故障。

1.3 核電振動分析實例

某核電廠安裝調(diào)試期間，振動問題主要集中在安裝不到位以及制造安裝工藝不合理。比如早期發(fā)現(xiàn)問題的安全廠用水泵，軸承端蓋螺栓不緊；主送風(fēng)風(fēng)機(jī)1DVC003ZV地腳不平衡；以及后期很難處理的低壓安注泵、安噴泵都是由于安裝上的問題，導(dǎo)致振動超標(biāo)。

1.3.1 CSI2130常規(guī)頻譜分析實例

某核電廠PX泵房安全廠用水泵1SEC004PO首次試運行，聯(lián)軸器下泵推力軸承處泵體上振動偏大達(dá)3.8 mm/s，超出了驗收值2.8 mm/s。振動頻譜如圖1所示。

泵轉(zhuǎn)速為745 r/min，根據(jù)振動頻譜圖可以清晰的看到，振動值1X倍頻分量很小，說明不存在質(zhì)量不平衡；頻譜圖上看2X倍頻分量沒有，加上1X倍頻分量較小，說明不存在轉(zhuǎn)子不對中。超出的振動主要集中在三倍頻處，且有較小的高頻諧波，符合松動的頻譜特征。SEC泵為立式核級泵，根據(jù)電機(jī)以及泵的振動數(shù)據(jù)特征可以排除地腳松動。鑒于振動故障緊發(fā)生在聯(lián)軸器下發(fā)的軸承處，因此診斷為泵驅(qū)動端軸承安裝故障。后經(jīng)檢查此處軸承端蓋螺栓力矩不滿足安裝要求，處理后此處振動降為1.5 mm/s。

1.3.2 PEAKVUE峰值分析實例

Peakvue著眼于分析由于軸承金屬沖擊、刮擦以及研摩等原因造成的壓力波形，適用于監(jiān)測從超低速旋轉(zhuǎn)機(jī)械到高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械的軸承故障。不同于檢波分析法，峰值分析法不需要低通濾波器，在低速分析中，峰值分析比檢波分析更有效。

某核電廠1#機(jī)組余熱排出泵為核二級臥式泵，額定流量910 m3/h，揚程77 m，最小流量120 m3/h，振動限值2.8 mm/s；其配套電機(jī)額定轉(zhuǎn)速1500 rpm，額定功率355 kW，振動限值1.8 mm/s。電機(jī)非驅(qū)動端軸承NU 324 ECML/C3，電機(jī)驅(qū)動端軸承6326 MA/C3 S0。

電機(jī)空載試驗時，振動速度值為0.3 mm/s。但進(jìn)行peakvue檢測時，發(fā)現(xiàn)驅(qū)動端軸承數(shù)據(jù)存在異常，peakvue頻譜如圖2所示。測量結(jié)果中，peakvue值集中在2 g·s與3 g·s之間，有效值為2.8 g·s，峰值為8.3 g·s，高于此項的監(jiān)測經(jīng)驗值3 g·s。圖2頻譜圖中，出現(xiàn)幾個頻率段的尖峰能量，這表明電機(jī)運行過程中軸承處存在沖擊。

電機(jī)連泵帶載再次進(jìn)行測量，發(fā)現(xiàn)電機(jī)驅(qū)動端軸承監(jiān)測數(shù)據(jù)peakvue值存在的異常進(jìn)一步擴(kuò)大，振動能量集中在5 g·s到10 g·s之間，有效值為8.1 g·s，峰值為22 g·s，高于此項的監(jiān)測限值3 g·s。盡管帶載后10到1 kHz頻率范圍內(nèi)的振動總量僅為0.7 mm/s，但peakvue值的數(shù)據(jù)超大，必須成為另外一項考慮的問題。為了進(jìn)一步確定問題所在，在現(xiàn)場進(jìn)行了高頻段振動速度的測量，發(fā)現(xiàn)存在4KHz左右的高頻振動，計算高頻后振動速度總值達(dá)到2.0 mm/s。查看帶載后peakvue頻譜圖（圖3），可以很明顯的看到尖峰能量頻率與軸承內(nèi)圈故障頻率（BSF）重合。

根據(jù)現(xiàn)場轉(zhuǎn)機(jī)特征以及peakvue特征分析，以下情況造成造成軸承故障頻率出現(xiàn)：

（1）頻譜圖中的高頻振動，是軸承早期故障的高頻能量；

（2）余熱排除泵電機(jī)為新機(jī)啟動，潤滑油脂存在污染等質(zhì)量問題，油脂不足等。

為改善軸承運行狀態(tài)，更換了油脂，再次啟動，peakvue值降為1.2 g.s，軸承狀態(tài)分析數(shù)據(jù)處于可接受的范圍之內(nèi)。鑒于以上分析，將此泵列入重點關(guān)注的范圍，密切關(guān)注軸承peakvue值的發(fā)展趨勢。

2 結(jié)語

核電廠安裝調(diào)試期間，廣泛應(yīng)用完善的振動測量與分析系統(tǒng)CSI2130，發(fā)現(xiàn)并成功解決了振動問題。運用peakvue技術(shù)分析了各轉(zhuǎn)機(jī)設(shè)備的軸承狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)設(shè)備的早期故障隱患，掌握設(shè)備故障的發(fā)展趨勢，用以保證廠內(nèi)的轉(zhuǎn)機(jī)設(shè)備處于安全、可控的運行狀態(tài)。

參考文獻(xiàn)

[1] 師漢民機(jī)械振動系統(tǒng)——分析·測試·建?！Σ遊M].2版.華中科技大學(xué)出版社，2004.endprint

摘 要：一臺核電機(jī)組從設(shè)計、采購、安裝、調(diào)試到運行，每一個環(huán)節(jié)結(jié)都至關(guān)重要。為保證核電廠轉(zhuǎn)機(jī)設(shè)備的處于安全可控的運行狀態(tài)，在調(diào)試期間就建立了旋轉(zhuǎn)機(jī)械離線振動監(jiān)測系統(tǒng)。依托專業(yè)的測量儀器和分析軟件，配合振動分析專業(yè)知識，對振動超標(biāo)的設(shè)備進(jìn)行了故障分析，進(jìn)行相應(yīng)的維修處理后，振動達(dá)到了健康水平，為核電站調(diào)試的順利進(jìn)行提供了強(qiáng)有力的保障。

關(guān)鍵詞：振動監(jiān)測系統(tǒng) 振動測量 故障分析

中圖分類號：TH165 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）05（c）-0060-02

在現(xiàn)代化生產(chǎn)中，機(jī)械設(shè)備的故障診斷技術(shù)越來越收到重視，如果某臺設(shè)備出現(xiàn)故障而未能及時發(fā)現(xiàn)和排除，其結(jié)果不僅會導(dǎo)致設(shè)備本身損壞，甚至可能造成機(jī)毀人亡的嚴(yán)重后果。在連續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)中，如果某臺關(guān)鍵設(shè)備因故障而不能繼續(xù)運行，往往會殃及全廠生產(chǎn)設(shè)備的運行而造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。對核電廠來說，運用故障診斷技術(shù)，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障盡早切換至備用進(jìn)行維修，是減少事故發(fā)生、減小經(jīng)濟(jì)損失、避免危害的有效手段。

振動，是設(shè)備運行狀態(tài)的一項重要評價指標(biāo)。振動的大小直接決定了設(shè)備能否繼續(xù)進(jìn)行連續(xù)的生產(chǎn)運行。在機(jī)械工業(yè)和其他工業(yè)部門存在著難以數(shù)計的有害振動問題，這些問題正在招致巨大的損失或者隱藏著可怕的禍根，以振動工程的理論、技術(shù)和方法來研究與解決這些問題，是當(dāng)務(wù)之急。[1]

1 核電廠振動研究

電廠運行中的設(shè)備和結(jié)構(gòu)普遍存在機(jī)械振動，如汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、風(fēng)機(jī)、水泵等旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動，軸承座、汽缸、發(fā)電機(jī)定子、凝汽器等固定結(jié)構(gòu)的振動，汽、水管道及熱交換器的振動，甚至廠房、混凝土基礎(chǔ)、橫縱梁等土建結(jié)構(gòu)的振動。對核電廠重要設(shè)備進(jìn)行振動振動測量與分析，進(jìn)行預(yù)防性診斷，能有效防止振動突發(fā)事故的發(fā)生，最大化的降低經(jīng)濟(jì)損失，消除安全隱患。2005年，某核電廠曾利用高頻振動頻譜的監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)某核二級泵齒輪箱小齒輪的的早期磨損，根據(jù)發(fā)現(xiàn)的問題，進(jìn)行及時的處理后預(yù)防了嚴(yán)重磨損事故的發(fā)生。

1.1 CSI2130在核電的應(yīng)用

核電廠旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動測量與分析廣泛使用機(jī)械狀態(tài)分析儀CSI2130進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，應(yīng)用配套管理軟件“AMS Machinery Manager Client”進(jìn)行數(shù)據(jù)庫管理與振動分析。由愛默生制造的CSI2130，可用于低頻振動監(jiān)測，也可用于高頻振動分析，并且具有Peakvue分析的專利技術(shù)，Peakvue著眼于分析由于軸承金屬沖擊、刮擦以及研摩等原因造成的壓力波形，適用于監(jiān)測從超低速旋轉(zhuǎn)機(jī)械到高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械的軸承故障。

1.2 CSI2130振動測量與分析原理

1.2.1 數(shù)據(jù)采集和分析

數(shù)據(jù)采集是設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷的重要而基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)，所采集數(shù)據(jù)的質(zhì)量直接影響后續(xù)信號分析的精度和結(jié)果。測試過程中傳感器將反映被測試對象特性的物理量（加速度等），檢出并轉(zhuǎn)換為電量，然后傳輸給中間變換裝置；中間變換裝置對接收到的電信號用硬件電路進(jìn)行分析處理或經(jīng)A/D變換后用軟件進(jìn)行計算，再將處理結(jié)果以電信號或數(shù)字信號的方式傳輸給顯示記錄裝置；最后由顯示記錄裝置將測量結(jié)果顯示出來，提供給觀察者或其他自動控制裝置。

CSI2130機(jī)械狀態(tài)分析儀采用壓電式加速度傳感器，將振動信號轉(zhuǎn)換為電壓信號。分析方法中除常用的時域分析、頻域分析、幅值分析外，還具備獨特的PEAKVUE峰值分析法和CSI低速技術(shù)，用于監(jiān)測軸承故障。

1.3 核電振動分析實例

某核電廠安裝調(diào)試期間，振動問題主要集中在安裝不到位以及制造安裝工藝不合理。比如早期發(fā)現(xiàn)問題的安全廠用水泵，軸承端蓋螺栓不緊；主送風(fēng)風(fēng)機(jī)1DVC003ZV地腳不平衡；以及后期很難處理的低壓安注泵、安噴泵都是由于安裝上的問題，導(dǎo)致振動超標(biāo)。

1.3.1 CSI2130常規(guī)頻譜分析實例

某核電廠PX泵房安全廠用水泵1SEC004PO首次試運行，聯(lián)軸器下泵推力軸承處泵體上振動偏大達(dá)3.8 mm/s，超出了驗收值2.8 mm/s。振動頻譜如圖1所示。

泵轉(zhuǎn)速為745 r/min，根據(jù)振動頻譜圖可以清晰的看到，振動值1X倍頻分量很小，說明不存在質(zhì)量不平衡；頻譜圖上看2X倍頻分量沒有，加上1X倍頻分量較小，說明不存在轉(zhuǎn)子不對中。超出的振動主要集中在三倍頻處，且有較小的高頻諧波，符合松動的頻譜特征。SEC泵為立式核級泵，根據(jù)電機(jī)以及泵的振動數(shù)據(jù)特征可以排除地腳松動。鑒于振動故障緊發(fā)生在聯(lián)軸器下發(fā)的軸承處，因此診斷為泵驅(qū)動端軸承安裝故障。后經(jīng)檢查此處軸承端蓋螺栓力矩不滿足安裝要求，處理后此處振動降為1.5 mm/s。

1.3.2 PEAKVUE峰值分析實例

Peakvue著眼于分析由于軸承金屬沖擊、刮擦以及研摩等原因造成的壓力波形，適用于監(jiān)測從超低速旋轉(zhuǎn)機(jī)械到高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械的軸承故障。不同于檢波分析法，峰值分析法不需要低通濾波器，在低速分析中，峰值分析比檢波分析更有效。

某核電廠1#機(jī)組余熱排出泵為核二級臥式泵，額定流量910 m3/h，揚程77 m，最小流量120 m3/h，振動限值2.8 mm/s；其配套電機(jī)額定轉(zhuǎn)速1500 rpm，額定功率355 kW，振動限值1.8 mm/s。電機(jī)非驅(qū)動端軸承NU 324 ECML/C3，電機(jī)驅(qū)動端軸承6326 MA/C3 S0。

電機(jī)空載試驗時，振動速度值為0.3 mm/s。但進(jìn)行peakvue檢測時，發(fā)現(xiàn)驅(qū)動端軸承數(shù)據(jù)存在異常，peakvue頻譜如圖2所示。測量結(jié)果中，peakvue值集中在2 g·s與3 g·s之間，有效值為2.8 g·s，峰值為8.3 g·s，高于此項的監(jiān)測經(jīng)驗值3 g·s。圖2頻譜圖中，出現(xiàn)幾個頻率段的尖峰能量，這表明電機(jī)運行過程中軸承處存在沖擊。

電機(jī)連泵帶載再次進(jìn)行測量，發(fā)現(xiàn)電機(jī)驅(qū)動端軸承監(jiān)測數(shù)據(jù)peakvue值存在的異常進(jìn)一步擴(kuò)大，振動能量集中在5 g·s到10 g·s之間，有效值為8.1 g·s，峰值為22 g·s，高于此項的監(jiān)測限值3 g·s。盡管帶載后10到1 kHz頻率范圍內(nèi)的振動總量僅為0.7 mm/s，但peakvue值的數(shù)據(jù)超大，必須成為另外一項考慮的問題。為了進(jìn)一步確定問題所在，在現(xiàn)場進(jìn)行了高頻段振動速度的測量，發(fā)現(xiàn)存在4KHz左右的高頻振動，計算高頻后振動速度總值達(dá)到2.0 mm/s。查看帶載后peakvue頻譜圖（圖3），可以很明顯的看到尖峰能量頻率與軸承內(nèi)圈故障頻率（BSF）重合。

根據(jù)現(xiàn)場轉(zhuǎn)機(jī)特征以及peakvue特征分析，以下情況造成造成軸承故障頻率出現(xiàn)：

（1）頻譜圖中的高頻振動，是軸承早期故障的高頻能量；

（2）余熱排除泵電機(jī)為新機(jī)啟動，潤滑油脂存在污染等質(zhì)量問題，油脂不足等。

為改善軸承運行狀態(tài)，更換了油脂，再次啟動，peakvue值降為1.2 g.s，軸承狀態(tài)分析數(shù)據(jù)處于可接受的范圍之內(nèi)。鑒于以上分析，將此泵列入重點關(guān)注的范圍，密切關(guān)注軸承peakvue值的發(fā)展趨勢。

2 結(jié)語

核電廠安裝調(diào)試期間，廣泛應(yīng)用完善的振動測量與分析系統(tǒng)CSI2130，發(fā)現(xiàn)并成功解決了振動問題。運用peakvue技術(shù)分析了各轉(zhuǎn)機(jī)設(shè)備的軸承狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)設(shè)備的早期故障隱患，掌握設(shè)備故障的發(fā)展趨勢，用以保證廠內(nèi)的轉(zhuǎn)機(jī)設(shè)備處于安全、可控的運行狀態(tài)。

參考文獻(xiàn)

[1] 師漢民機(jī)械振動系統(tǒng)——分析·測試·建?！Σ遊M].2版.華中科技大學(xué)出版社，2004.endprint