某电厂反应堆本体机械真空泵振动缺陷分析与处理

某电厂反应堆本体机械真空泵振动缺陷分析与处理

 李毅,唐兆轩 ,卓亮辉

中核霞浦核电有限公司 福建省宁德市霞浦县 355100

摘要：本文针对某电厂反应堆本体机械真空泵振动缺陷问题进行了分析，分别从电气故障问题、对中误差问题、电机虚脚调节问题进行根本原因查找，有效解决了真空泵振动缺陷故障。

关键词：反应堆本体机械真空泵 振动 电机虚脚

1引言

反应堆本体真空系统用于对一回路主冷却系统、一回路钠充排系统、一次氩气分配系统、反应堆主容器超压保护系统、反应堆保护容器超压保护系统抽真空。机械真空泵在系统中起到抽真空的关键作用，其额定功率为22kW，额定转速为2963rpm，属于卧式真空泵，是真空系统中重要设备之一，也是从一个密闭容器中抽除气体获得真空的基本设备。反应堆本体机械真空泵在正常运行工况条件下，可为堆主容器和补偿容器提供50000Pa的真空度，一回路贮钠罐133.32Pa的真空度，一次氩气分配罐133.32Pa真空度。

自反应堆本体真空系统单体调试以来，真空泵一直存在振动超限问题，且多次调整振动均未下降，严重影响系统及机组的安全稳定运行。为此，各专业组分别从电气故障问题、对中误差问题、虚脚问题等进行逐一排查，有效解决了反应堆本体机械真空泵的振动缺陷故障。

2振动缺陷介绍

反应堆本体机械真空泵于2021年11月中旬进行泵组带载试车，发现振动超限，连续两周对该泵组的安装、对中进行多次调整后，振动仍处于超标状态。2021年12月2日，测振专业小组对电机进行复测分析，发现电机非驱动端的轴向振动高达5.6mm/s，超过限值标准4.5mm/s。为保障泵组调试期间的安全稳定运行，先后对泵组进行电机单转分析、泵组对中调整、电机消虚脚处理等多种措施，将其振动降至标准范围内。

3振动缺陷分析及治理

2021年12月2日反应堆本体机械真空泵带载试车，电机非驱动端的轴向振动高达5.6mm/s，超过振动限值标准4.5mm/s，振动频谱图如下：

图1：电机非驱动端轴向振动频谱图

由图可知，轴向振动主频为99.84Hz，接近电源频率100HZ，为二倍频故障。二倍频故障原因主要包括轴系不对中、支撑刚度过差、松动等，结合设备结构及安装特点，对轴向振动超标进行判断分析：为排除电气故障导致的振动偏大，首先对电机进行单转测试。

将真空泵和电机所连接的联轴器拆除后进行电机空载试车，发现电机振动值均小于空载振动标准2.8mm/s，故排除电机本身的电气故障问题。于是又将电机与泵组进行连轴激光对中，对中校准值均在限值标准范围内，但对中完后，轴向振动有所降低，而电机水平向振动却明显升高，超过限值标准，具体见下表：

表2：反应堆本体机械真空泵振动数据

对电机水平向振动频谱图进行查看，振动主频仍为99.84Hz。对此，经各专业小组进行原因分析后，发现联轴器对中存在操作规范问题：泵组对中应在电机所有地脚螺栓均松开的情况下开展，且每个地脚都必须压实，这样的对中才不会产生虚脚。而之前采用的激光对中方式则在地脚螺栓未完全松开的情况下开展：通过在电机虚脚增设垫片或松紧地脚的方式使对中合格，且在增设垫片时，未考虑垫片与地脚之间的接触面积，垫片面积仅占地脚面积的30%。按照维修处的对中规范要求，塞垫片时，塞进某一地脚垫片的面积应占该地脚面积的50%以上，故电机可能存在虚脚。

为进一步排查电机的虚脚问题，按顺序松开电机4个地螺栓，查看振动值变化，当松开驱动端侧的地脚螺栓时，发现电机振动明显下降，达到标准范围内。故电机虚脚为导致反应堆机械真空泵振动高的主要原因。

安装单位通过打百分表对泵组进行虚脚调整及对中安装后，2021年12月8日，泵组重新进行带载试验，各测点振动均合格。

4经验反馈

各专业组根据本次真空泵振动治理情况进行分析，对垫片增设及泵组对中安装调整进行总结，主要包括如下：

4.1垫片增设

1)对于带锚板的地脚螺栓，其两侧的垫铁组，应放置在预留孔的两侧；

2)垫片直接放置在基础上，与基础接触应均匀，其接触面积应不小于50%。平垫铁顶面水平度的允许偏差为2mm；

3)斜垫铁应配对使用，与平垫铁组成垫铁组时，一般不超过四层，薄垫铁应放在斜垫铁与厚平垫铁之间。垫铁组的高度一般为30-70mm；

4)机器找平后，垫铁组应露出底座外缘10—30mm；地脚螺栓两侧的垫铁组，每块垫铁伸入机器底座面的长度应超过地脚螺栓直径，且应保证底座受力均衡；若机器底座的地面与垫铁接触宽度不够时，垫铁组放置的位置应保证底座坐落在垫铁组承压面中部；

5)机器用垫铁找平、找正后，用0.25kg获0.5kg重的手锤敲击检查垫铁组的松紧成程度，应无松动现象；垫铁组各层之间及垫铁与机器底座之间，用0.05mm的塞尺检查其间的间隙，在垫铁同一断面处两侧塞入的长度总和，不得超过垫铁长（宽）度的三分之一。

4.2联轴器对中

1)检查联轴器法兰表面是否干净，应确保其洁净；

2)联轴器法兰面圆周等分4个部分，分别用0°，90°，180°，270°做好标记；

3)将百分表固定在泵联轴器上，见下图（可根据实际情况适当修改百分表安装 位置以及测量位置，保证端跳和径跳测量结果准确即可）；

4)百分表布置应尽量的靠近法兰面的外侧，表针读数在使用前归零；

5)对中时，应将电机慢慢转动，在每个标记处将百分表读出的四个数值进行记录；

6)调整电机，使读数控制在允许的范围内（对中时，泵保持不动，调整电机端，对中部位是联轴器）；

7)联轴器对中要求：端跳≤0.05mm，径跳≤0.1mm；

8)
对中完成后将膜片联轴器安装完成，电机与电机座连接螺栓进行紧固。

图2：百分表调整对中示例图

4结束语

本文通过从设备问题、基础问题、操作问题等方面对反应堆本体机械真空泵振动缺陷进行根本原因分析，找到了诱发真空泵振动超标的原因，并进行了振动治理，为今后处理同类型设备振动缺陷问题提供了良好经验反馈。

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