某核电厂上充泵振动故障浅析

某核电厂上充泵振动故障浅析

陈 ,勇,1，胡斯义1

1.中国核电工程有限公司华东分公司

摘要：核电站上充泵（RHM100-205.12型）驱动端振动故障的根本原因是轴承对转子支撑不足。文章利用频谱分析技术结合泵的故障现象，通过调整轴承室的方法解决了上充泵振动故障。

关键词：核电站  上充泵   振动故障   轴承室

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1 引言

某核电厂3、4号机组采用上海KSB公司生产的RHM100-205.12型（即卧式筒形可抽芯式多级离心泵）上充泵，该型上充泵也用于宁德、防城港、红沿河、昌江等电厂。在某核电厂上充泵的建安、调试、运行期间均出现上充泵振动故障，且其他电厂也出现过振动故障。参考其他电厂的经验反馈，根据某核电厂解决上充泵振动故障的措施，总结了故障分析及处理措施，便于同行参考。

2·上充泵的结构和原理简介

上充泵由佳木斯三相交流电动机、Henschel HTW-200型增速箱和RHM100-205.12型泵组成。上充泵的主要功能：上充功能；密封水注入功能；高压安注功能。

3·某核电厂上充泵振动超标浅析

3.1频谱分析技术简介

频谱分析技术常用于核电站设备振动诊断，有效的解决设备振动故障的一种辅助方式。是根据信号分析理论，振动信号分解为若干不同频率、幅值、相位与时间的简谐分量函数。利用快速傅立叶变换求出振动信号所含频率分量的幅值和相位进行诊断识别的方法。

3.2振动超标问题

某核电厂核电3、4号机组建安、调试、运行期间，上充泵的振动出现闪发超标、驱动端振动缓慢增长至超标、远传监测振动超标且大于就地频谱仪监测值等振动故障。

问题现象：某核电厂4号机组上充泵建安完成后，进行小流量工况试验，因振动超出运行要求值，泵组运行约50分钟后停止运行，通过频谱分析监测发现，在试验过程中除驱动端垂直方向以外的其它测点的振动测量值均满足要求范围值，且稳定、缓慢增长趋势。泵驱动端垂直方向振动测量值约40分钟从2.2mm/s-4.6mm/s。超出要求值2.8mm/s，在多次小流量试验过程中其最大值达到6.6mm/s。在试验期间，发现泵驱动端轴承温度略低于正常温度约1-2℃。齿轮箱、电动机的振动值满足运行要求值。

图1：上充泵驱动端频谱图

原因分析：驱动端垂直方向测点的振动频谱中较高的振动分量在2X转速频率（约156Hz），4X、、6X、频也出现明显的峰值，中高频段无异常峰值。通过多次频谱分析驱动端垂直方向测点的振动频谱中较高的振动分量在集中在2X，其1X、3X、4X、5X、6X、7X频也出现过明显的峰值。结合频谱分析和振动故障现象从以下四个方面进行原因分析：

（1）、转子故障

（2）、外部结构故障

（3）、电气故障

（4）、滚动轴承故障

处理过程与措施：

（1）、转子故障：结合频谱分析主要是不对中、机械松动、转子弯曲引起；对转子对中情况进行检查，刚满足运行维护手册要求，对此采取了比运行维护手册更高的对中要求。因增速箱热膨胀，故将泵高于增速箱。对泵组的地脚螺栓力矩检查，未发现地脚螺栓松动。启动上充泵前对转子进行盘车检查，盘车轻盈，无异常声音，停机后再次对转子进行盘车检车未发现卡涩、摩擦异常声音等异常情况。

（2）、外部结构故障：结合频谱图分析主要是外部支撑刚度不足和管道应力。停机后脱开泵入口管线连接处，检查对中发现未发生对中跑偏。从新连接泵入口管线后，再次检查对中情况，未出现对中跑偏。为提高泵组外部支撑刚度，在泵驱动端轴承室下方采用加装支撑木板或千斤顶，提高驱动端轴承室的支撑刚度。

（3）、电气故障：结合频谱分析主要是气隙偏心、壳体刚度不足和转子弯曲。试验过程电机未发生振动超标，试验后对电机盘车为发现异常声音等异常现象。

（4）、滚动轴承故障：根据频谱分析主要是轴承前期故障、轴承后期故障、轴承打滑。在试验过程未发现高频振动显著，故排除轴承前期故障。

轴承打滑因素：某核电厂上充泵驱动端轴承采用的是SKF生产的NU312ECJ圆柱滚子轴承。滚动轴承的打滑与泵的转速、载荷、轴承游隙、润滑油粘度等均有关系，转速越高、载荷越小、游隙越大和润滑油粘度越高打滑现象越容易发生。通过对工况调节、排气、加注润滑油措施，均会导致影响打滑的某些参数发生变化，这些扰动会使缓解振动或诱发振动值变高。

对4RCV001PO驱动端轴承进行解体检查，圆柱滚子轴承的内外圈均未发现明显划伤和较重磨损痕迹。在2016年9月13日完成驱动端轴承更换，对中检查后，启动4RCV001PO进行小流量试验，约40分钟左右驱动端轴承垂直方向振动从3.8mm/s 缓慢增长至4.5mm/s左右，采用在线排气措施，完成排气工作后驱动端轴承垂直方向振动值缓慢下降至3.6mm/s左右。待再次启机小流量试验，驱动端轴承垂直方向振动又出现缓慢增长且超出要求值。由此可知泵驱动端轴承存在轻微打滑。

轴承对转子支撑不足：驱动端轴承主要承担转子径向力，若泵运转过程过程，轴承的径向支撑不足会导致转子刚性不足，引起轴承温度略低于正常运行温度，若载荷绕动会引起轴承打滑，综合导致振动故障。

通过调整轴承室抬升的措施，即用千斤顶将轴承室向上顶升0.06mm（总量约0.08-0.09mm）增加转子刚度，进行小流量试验、正常运行，泵的振动值满足运行要求。泵驱动端振动值保持在0.9-1.2mm/s左右，其他位置的振动值也均小于1mm/s，泵组的振动故障消除。

3.2.3解决4RCV002PO振动故障示例：

问题现象：2017年7月27日4RCV002PO驱动端出现振动报警，振动值5.0mm/s，根据经验反馈，将驱动端轴承室油位加至“H”线，启动2小时内振动为2.5mm/s，对振动有明显的抑制作用。因机组需要，上充泵流量大幅度瞬态波动，导致驱动端垂直方向振动值最高4.6mm/s，超过运行要求值。对泵组轴承室检查，发现驱动端支撑板与泵体连接处一侧有4颗螺栓（两侧各有4颗）处于松动状态，紧固螺栓后启泵验证，驱动端轴承的振动值上升至6.2mm/s。

处理过程及措施：对泵组驱动端轴承室进行检查，首先进行对中复查，端面0.04mm，同轴度0.02mm，对中调整后数据：端面0.02mm，同轴度0.01mm，较上一次调整略有偏移，满足运行维护手册要求。对增速箱盘轴目视检查，齿轮箱齿面啮合情况正常，齿面未发生异常磨损。拆除轴承外圈后检查发现，轴承保持架完好，滚子存在轻微正常磨损。采取顶升驱动端轴承室措施，使泵轴在轴承内处于向下偏心的状态，能够提供一定的预载荷，补偿增速箱热膨胀，避免在运行期间发生轴承打滑。且进行对中优化调整，将齿轮箱侧调整至较泵侧低0.04mm，避免齿面热膨胀后发生偏移。顶升驱动端轴承室措施，泵组再鉴定驱动端垂直方向振动降低至1.0mm/s，且2X、4X、6X、8X倍频幅值均有显著降低。

4·结束语

通过半年多的对某核电厂RHM100-205.12型上充泵振动超标问题的处理，结合同行同类型泵的解决振动的经验，分析得出：通过调整驱动端轴承室，可有效解决RHM100-205.12型上充泵驱动端振动高故障。

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