核电厂风机振动故障分析

杨明

中核检修有限公司大连分公司，辽宁 大连116300

摘要：核电厂是国家发展战略中的关键一环，它在国家能源战略中的重要性已经无需赘言。核电厂的风机机组振动故障高发，故障成因多种多样，检修人员还须通过周密细致的现场检查，对振动故障进行科学分析及有效处理，维护风机机组的正常运转。本文对风机振动故障进行概念分析和成因排查，介绍几种常用的风机振动故障诊断方法，以具体案例论述振动故障的现场检查操作规范及分析处理策略，希望能够对核电厂风机振动故障检修人员有所帮助，能够为促进核电厂安全稳定运行提供助力。

关键词：核电厂；风机；振动故障分析

引言：导致核电厂风机振动故障频发的成因，主要包括机械因素以及工作介质两种。在振动故障成因诊断期间，检修人员还须对包括鱼刺图分析法、因果分析法以及逻辑流程分析法等在内的风机振动故障诊断方法进行合理的选择利用，确保能够快速准确，及时到位地诊断振动故障成因，为故障排除赢得时间和成效保障，避免因振动故障引发更严重的核电事故，为社会持续输出清洁电能。

1.风机振动

当有外力对核电设备产生干扰或影响，设备在固定位置上的平衡就会被打破，出现不由自主地不停运动，而且运动的节奏和规律性很强，这就是振动。旋转中的机械需要维持某种程度的动态平衡，所以振动对设备来说是一种故障现象，一旦出现大幅振动，设备的磨损程度就会大大加剧直至损坏，因此必须对振动现象进行限制，确保其处于一个比较安全合理的范围。机械行业关于振动检测的标准规范中，对挠性支撑类型的风机在振动检测方面的规定中指出，振动标准要小于等于每秒7.1毫米，而核电设备是极其关键的电力设施，它的安全稳定性与国家战略密切相关，因此核电设备的振动检测标准必须更高，只要振动幅度超过每秒5.5毫米，预警机制就会触发，达到每秒6.3毫米以上的振动值，设备自动跳机。

2风机振动故障成因

很多因素都会导致风机产生振动故障，设计制造漏洞、安装作业质量问题以及系统参数出现异变等，都是常见的主要因素。通常可以归结为下列2类。

2.1.机械因素

①转子失衡。第一，制造过程数据有误，或者安装调试均匀性不达标引发的质量失衡；第二，转子自身已经弯曲发生变形，或者某个构件松动，抑或构件的磨损程度不一；②系统实施安装作业出现误差。第一，风机安装期间没有对中驱动电机；第二，皮带安装出现太紧的张力，抑或大幅抖动；第三，机壳安装时没有和节流器留下均匀间隙；第四，设安装设备时没有调平基础，或者地脚螺栓未拧紧；第五，系统管道出现变形；③动部件与静部件出现碰撞或摩擦。第一，安装质量欠佳导致转子运行时出现变形，或者动部件与静部件出现摩擦；第二，设备未及时润滑或过期造成相关摩擦；④风机轴向不合理或者轴承间隙过大。第一，轴承和轴出现同心偏差，或者轴严重不平；第二，轴承游隙数据超过合理范围；⑤轴系内因设备故障造成振动；⑥风机机壳未能达到标准强度及刚性；⑦风机受到共振作用而振动。

2.2.工作介质问题

①气流带来的激振力引起振动，风机内流入的气流在流量及压力上起伏不定致使风机不在正常工作状态；②气流冲击叶片或者叶片腐蚀引起振动。第一，如果气流内所含粉尘不是均匀浓度，转子出现受力不稳；第二，气流腐蚀叶片让转子失衡。

3.诊断风机振动故障的方法

风机出现振动故障时，如果采取合理的诊断方法，可大幅提升诊断效率。其实有多种类型的方法可以诊断风机故障，其中两种有较强实用性，即机理分析法以及信号分析法里的频谱分析法。下面以机理分析法为例介绍几种常用方法。

3.1.鱼刺图分析法

这种方法的得名，源自于其图形类似鱼刺或者鱼骨。举例来说，刚换上了新电机，但是风机仍然像以前一样振动，没有取得明显的改善成效，就可断定不是由电机因素引起的振动；对其它因素进行现场实测，确认管道一切正常，风机运行期间管道颤动并不明显，基本可以排除管道因素。排除了上述两种因素，就可断定引起振动故障的因素来自剩余的两种，即风机基础和风机自身。此时引进利用鱼刺图分析法，第一是确定故障成因的主次之分，再导入鱼刺图，利用现场实测和研究分析排查故障成因。

3.2.因果分析法

这种方法与鱼刺图分析法近似，从故障结果倒查成因，找出二者之间的对应关系。因果分析期间先排查大类。然后是小类，先排查浅层原因，再追究深层原因，循序渐进地排查到故障末端，结合排除法排查末端因素，找到确切的故障成因。须注意以纵向顺序对故障成因予以确定，以横向顺序排查单个原因，可快速准确地查出末端因素。质量管理小组可通过头脑风暴法排查风机故障成因，这是因果分析法最适用的方式，专业素质过硬的研究人员更容易全面查实末端因素。

3.3.逻辑流程图分析法

这种方法是在目前已知的故障因素基础上展开分析，找到各种因素的内在联系，再引入逻辑流程图开展推理和判断，最后得出未知事物的准确结论。这种方法在故障诊断中最为常用，尤其是汽车故障应用最多。需要诊断人员有丰富的现场经验和缜密的逻辑思维，还须采取可靠的论证方法。

4.风机振动故障案例

以某燃料厂房2号排风机机组为例，其规格型号是2DVK004ZV，在通风系统排风机组中属于B列。某次风机机组定期实施振动检测期间，电机输出端查明垂直方向振幅值超限，又实施连续2日实测，期间振幅值仍在微涨。

4.1.现场检查

现场检查结果显示：第一，皮带出现明显摆动；第二，通过听针进行听音检查，证实风机自身以及电机轴承运行期间没有异常声音，机壳发出低频异响，非常由规律；第三，通风系统中风压稳定；第四，以振动测量仪对底座进行检测，电机输出端查明下方的工字钢底座振动值已经接近每秒14.5毫米，底座上的其它部位振动值则全部处于每秒4到8毫米之间；第五，橡胶材质的减震器已经严重老化。

4.2.分析与处理

风机以每分钟1570转转速运转，主频达到26.25赫兹，达到风机额定转频1倍之多是导致振动故障的主因。结合特征频谱图对故障成因进行初步诊断，结论如下第一，转子失衡；第二，基础不牢；第三，皮带不牢且已经磨损，这种影响因素未明确呈现在2V频谱图中，虽然不能断定但是存在嫌疑。对本风机维修记录进行查询，证实其早前经历过解体检修，虽然是预防性的，但是也更换了皮带和轴承，检测了叶轮的平衡性，所以可以断定转子没有失衡。检修作业设计方案如下：第一，对底座减震器进行更换，调平底座基础，保证小于等于0.1/1000的水平度；第二，换新皮带后予以对中，保证小于等于2/1000而对中度；第三，对皮带张力进行调试，使其处于60到90牛的合理范围。结束检修重启风机，复测其品质，得到达标结果。

结束语：由此可见，核电厂是国家战略基础设施，核电是清洁能源。风机机组是核电厂的关键设备，它运行期间极易发生振动故障，给风机机组是的运行效率以及安全稳定性带来严重威胁。鉴于风机机组的重要性，，一旦它运转失灵，核电厂的整台机组及整体安全稳定性都会出现重大隐患。因此。必须及时对风机振动故障利用排查和分析，及时处理，确保风机机组运行顺畅，保障核电设施安全无虞。

参考文献

[1]付江永.核电厂风机机组振动波动问题的分析及治理[J].设备管理与维修,2019(3):3.

[2]杜胜,崔靖雨,刘玉龙,等.田湾核电站辅助锅炉送风机振动超标故障分析[J].建筑热能通风空调,2019.

[3]肖志慧,刘政,尤凌祎.某核电厂#2机组柴油发电机振动故障原因分析与处理[J].电工技术,2017(10):3.