管道振動檢測管理的標準化

趙彩云，雷曉東

（中國核電工程有限公司，北京100840）

1 概述

機械管道系統(tǒng)運行時，受到動力設(shè)備作用力的傳遞和流體介質(zhì)沖擊的影響，必然存在振動。管道振動狀態(tài)直接反映了系統(tǒng)的運行情況，過大的管道振動不僅會引起管道屈服、疲勞，從而帶來極大的安全隱患，還會影響相連設(shè)備的正常運行，同時過大的管道振動會并發(fā)明顯的噪聲污染環(huán)境，因此，通過振動診斷和處理將管道振動控制在優(yōu)良的水平，對于核電廠系統(tǒng)長期穩(wěn)定、設(shè)備安全運行、人員安全作業(yè)至關(guān)重要。

管道振動檢測管理既要在技術(shù)上快速消除故障，又要在工作程序上做到標準統(tǒng)一，其與系統(tǒng)設(shè)計、管道安裝、振動檢測、故障處理等環(huán)節(jié)密切相關(guān)，對此下文梳理了現(xiàn)場檢測管理的影響因素，并提出了優(yōu)化方案。

2 設(shè)計策劃標準化

核電廠管道振動檢測分為有計劃和無計劃兩類。MPV調(diào)試規(guī)程中規(guī)定了需要檢測的管道范圍，無計劃的振動檢測是指沒有測量計劃，在收到通知后臨時開展的工作。上游設(shè)計文件的缺失，是核電廠管道振動檢測管理中一直存在問題，核安全監(jiān)督部門提出要明確管道測振的試驗工況。

2.1 標準規(guī)范為綱

國內(nèi)外提到管道振動的標準主要有RCC-M[1]、ASME規(guī)范[2]、DL/T 1103[3]以及NB/T 20242[4]，本文對常用標準在振動測試范圍、測試方法和驗收準則等方面進行了歸納。

RCC-M 2007明確提出了不同安全級別管道的振動檢測手段，對核一級管道要求采取必要的監(jiān)測措施，對核二/三級管道要求通過有效的觀察（或可能的測量），以保證管道系統(tǒng)的振動在允許的水平范圍內(nèi)。但RCC-M規(guī)范僅提出了管道一次應(yīng)力強度限制，而未明確給出管道振動位移、振動速度或振動加速度的驗收標準，這對于核電現(xiàn)場振動檢測和診斷不利。

ASME 2003將管道振動分為三種級別，并按相關(guān)流程進行管道檢測范圍篩選、明確檢測方法。與RCC-M不同，AMSE規(guī)范中給出的管道檢測范圍與管道安全級別無關(guān)，與管道的振動級別直接相關(guān)，另一方面，ASME規(guī)范中給出了最大交變應(yīng)力強度、振動位移限值，并詳細介紹了振動速度限值的計算方法。

DL/T1103與NB/T20242是參照AMSE編制，因此本文明確了以RCC-M和ASME規(guī)范作為綱要開展核電廠振動檢測工作。

2.2 振動導(dǎo)則為領(lǐng)

管道振動檢測的初始范圍制定和振動限值計算參數(shù)取值，受到工作人員經(jīng)驗和技能的影響。振動檢測是核安全監(jiān)督部門較為關(guān)注的試驗項目，應(yīng)盡量減少主觀因素的影響，因此必須在RCC-M和ASME規(guī)范綱要的框架下，發(fā)布更加確定的引領(lǐng)性文件，進一步固化調(diào)試規(guī)程對管道振動檢測范圍、檢測工況和驗收準則的要求。其應(yīng)至少明確以下事項：①核電現(xiàn)場管道振動測量的范圍；②核電現(xiàn)場管道振動測量范圍內(nèi)各管道測振的工況；③核電現(xiàn)場管道振動測量的試驗方法、各待測管道的振動限值和驗收準則；④范圍內(nèi)振動不合格管道的檢查和處理要求。

3 施工檢查標準化

3.1 施工前設(shè)計文件檢查

管道的振動情況只有在管道和支架安裝完成、相應(yīng)工況投運才能真實地檢測出來。在核電廠帶核運行前，必須保證各系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定運行，但系統(tǒng)的安裝和調(diào)試是根據(jù)整體節(jié)點有序推進的，如ASG管道以及常規(guī)島的多數(shù)管道只有在熱試階段才開始調(diào)試，由于距離機組臨界時間短，此階段發(fā)現(xiàn)振動問題存在影響核電進度的風(fēng)險。

3.2 管道支架安裝狀態(tài)檢查

預(yù)留支架間隙將會失去限制管道振動的作用，主要體現(xiàn)在以下兩個方面：①經(jīng)現(xiàn)場排查發(fā)現(xiàn)，安裝單位預(yù)留的管道和支吊架間隙普遍偏大，這對人眼可見的低頻振動位移限制是不利的；②對于布置復(fù)雜、系統(tǒng)運行工況惡劣的管道，支吊架預(yù)留安裝間隙，對由于管內(nèi)流體沖擊而產(chǎn)生的中高頻振動速度和振動加速度是沒有任何限制作用的。上文提到的汽動給水泵入口管道小流量工況下振動超標，就是由于小流量流體激振產(chǎn)生振動未受到抑制。

管道與支架間預(yù)留間隙，是為了防止管道變形引起應(yīng)力集中，但帶來較大的振動風(fēng)險。根據(jù)《標準支吊架手冊》中提供的支吊架功能表，支吊架的作用可分為固定、滑動、導(dǎo)向、限位等，對于表中提出固定要求的方向，應(yīng)當盡量消除間隙，甚至在管道應(yīng)力計算允許的情況下附加適當?shù)募s束力。支吊架設(shè)計類型為GL，因此最終添加墊板消除了間隙。

4 檢測試驗標準化

本文根據(jù)管道振動檢測管理經(jīng)驗，總結(jié)出了一套標準的工作流程，從試驗準備、過程控制和文件管理三個方面對管道振動檢測試驗進行全方位管理。

4.1 充分的試驗準備

4.1.1 試驗規(guī)程準備

對于有計劃的由測振專業(yè)人員編制調(diào)試規(guī)程，管道振動測量試驗導(dǎo)則對檢測范圍和檢測要求進行規(guī)定，同時加入導(dǎo)則中未涉及但其他電廠或機組有振動故障經(jīng)驗反饋的管線，應(yīng)在檢測試驗開始前發(fā)布管道振動測量試驗規(guī)程。

對于原型堆，編制管道振動目視檢查試驗規(guī)程，由振動檢測專業(yè)人員開展核級管道篩查。對于原型堆中的非核級管道或非原型堆等無檢測計劃的管道，由各系統(tǒng)負責(zé)人進行篩查，進行管道運行狀態(tài)目視檢查并結(jié)合現(xiàn)場振動噪聲情況判斷是否提出檢測申請，各系統(tǒng)負責(zé)人應(yīng)確保將管道振動目視檢查寫入調(diào)試規(guī)程。

4.1.2 檢測過程模擬

應(yīng)每周對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進行一次狀態(tài)檢查，對新加入的試驗人員進行資質(zhì)授權(quán)檢查。對于已確定的待檢測管道，系統(tǒng)負責(zé)人應(yīng)盡早帶領(lǐng)檢測人員熟悉現(xiàn)場環(huán)境和布置待測系統(tǒng)管道，及早提出管道振動檢測的環(huán)境需求，如拆除保溫層、搭建腳手架等。

正式的檢測試驗開始前，檢查數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)防水、防碰、防斷電等防護措施，按照試驗規(guī)程核對管線或測點位置準確無誤。進行管道振動檢測模擬，采集至少1組環(huán)境數(shù)據(jù)。

4.2 精細的過程控制

對管道振動測量規(guī)程中規(guī)定待測管道和經(jīng)目視檢查篩選后需進一步檢測的管道，開展精細的過程控制，主要參考《壓水堆M310機組調(diào)試振動測量的創(chuàng)新管理》（下簡稱“《創(chuàng)新管理》”）中的管理思路。

4.2.1 試驗計劃制定

試驗準備階段，在每個核電機組試驗規(guī)程確定后，振動檢測人員應(yīng)根據(jù)各系統(tǒng)管道測振需求，研究工藝系統(tǒng)各試驗規(guī)程，確定與測振需求工況相符的工藝系統(tǒng)試驗規(guī)程，形成測振試驗各工況時間窗口表。

管道振動檢測試驗計劃制定的目標是所有的管道測振工況與系統(tǒng)試驗規(guī)程關(guān)聯(lián)，不額外提出啟泵需求。

4.2.2 試驗進度控制

可分為以下幾個關(guān)鍵環(huán)節(jié)：①通過振動測量試驗規(guī)程確定初始檢測范圍，后續(xù)根據(jù)目視檢查結(jié)果和新獲知的經(jīng)驗反饋補充范圍；②分析檢測范圍中的每條管道、工況，明確系統(tǒng)負責(zé)人，制定振動試驗窗口表；③定期發(fā)布管道振動檢測需求和進展報告，通報系統(tǒng)負責(zé)人協(xié)作信息；④收到系統(tǒng)負責(zé)人對應(yīng)工況試驗啟動的通告后測振人員進行振動檢測和分析，記錄振動檢測日志；⑤通報檢測結(jié)果，根據(jù)檢測情況更新需求進展報告。

4.2.3 測點布置糾正

通過對現(xiàn)場管道振動檢測過程的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，測點的布置方式與ASME規(guī)范不符。查閱任一核電廠的管道振動測量試驗規(guī)程，不難發(fā)現(xiàn)都在試驗規(guī)程中明確指出了測點位置，甚至有的核安全監(jiān)督部門要求檢測人員必須嚴格按照試驗規(guī)程管線圖中的管段比例布置測點，偏離了管道振動檢測的規(guī)范要求。

4.3 嚴密的文件制度

核電廠調(diào)試期間的管道振動檢測從冷試準備階段首條管線投運開始，一直持續(xù)到100%核功率運行結(jié)束，貫穿整個試行周期，而且在機組正式投運后，核電運行單位仍然會定期開展該項任務(wù)。工作的長期性和持續(xù)性，導(dǎo)致文件丟失、數(shù)據(jù)不全、支撐不足等質(zhì)量問題突出，因此，在控制進度的同時，必須通過規(guī)范的管理保證質(zhì)量?！秳?chuàng)新管理》中曾介紹了統(tǒng)一管理、多級驗證的質(zhì)控措施，本文也是在此基礎(chǔ)上，進一步形成了嚴密的數(shù)據(jù)文件歸檔制度。主要從以下方面進行約束：振動檢測的輸入文件和輸出文件，僅是調(diào)試報告的輸入文件，文檔部門是不進行存檔的。況且這些文件是伴隨日常工作不斷產(chǎn)生的，容易遺失和損壞，振動專業(yè)人員必須設(shè)置兼職的文檔管理員，自主做好文件存檔工作，以備調(diào)試報告審查出問題后，及時給予技術(shù)支撐。

5 結(jié)論

中國正在從核電大國向核電強國轉(zhuǎn)變，因此，不僅要研究先進的科學(xué)技術(shù)挺進高端市場，更要配備完善的管理體系維護品牌形象。核電廠的建設(shè)是一項龐大的工程，管道測振僅是其中一個微小的環(huán)節(jié)，未曾得到足夠的重視，但歷史的經(jīng)驗和教訓(xùn)告訴人們，管道的振動時刻關(guān)系著核電系統(tǒng)能否長期穩(wěn)定、安全運行。

以為中國核電技術(shù)的出海保駕護航為宗旨，本文對核電廠MPV管道振動檢測工作進行了全過程分析，提出了管道振動檢測的標準化管理體系，要求文件體系的標準化頂層設(shè)計，施工管理的標準化質(zhì)量控制，檢測試驗的標準化組織過程，振動故障的標準化處理反饋。