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1、核电站循环水泵振动异常原因分析及对摘要：随着科学技术的迅猛发展，机械工业化的程度也飞速提高，现代工业 生产的机械设备正逐步走向复杂化、高速化、自动化。水泵机组是应用非常广泛 的通用机械，凡有液体流动之处，几乎都有泵在工作。随着科学技术的发展，已 经不再满足于泵的水力性能上，开始着重研究泵的振动抑制问题。核电站的循环 水泵机组检修安装工作是水利工程领域中的重点，已经得到了社会的广泛关注。 在运行期间初期，循环水泵电机出现超流现象，后期出现循环水泵扬程不足，同 时会存在振动异常的问题，基于此，本文主要对核电站循环水泵振动异常原因分 析及对策进行分析。关键词：核电站；循环水泵；振动异常；原因分析；对
2、策引言核电站循环水泵机组的重要性较为显著，但是在实际运行的环节中仍然存在 一些显著问题，结合实际工程概况进行分析，针对在运行过程中存在故障进行科 学的研究，注重做好机组的拆卸以及安装工作，加强轴承检修以及叶片检修，保 证核电站循环水泵机组处于正常运行的状态。1 给水泵再循环控制典型问题汽泵再循环控制的开启或关闭对锅炉给水流量影响十分明显，特别是在低负 荷阶段，由于锅炉给水流量较低，再循环的开启时机、开启速率、开启幅度如果 掌握不当，会严重威胁机组安全运行。给水泵再循环控制存在典型问题如下。 1) 再循环开启速度与汽泵转速调节速度不匹配，影响锅炉给水流量。降负荷过程中， 再循环开启速率过快，汽泵
3、转速调节速度相对缓慢，会导致锅炉给水流量下降过 快，锅炉给水流量容易降低至运行低限值，同时易引起水煤配比失调，导致过热 度上升，影响安全运行。再循环开启速率过慢，而汽泵转速随负荷快速下降时， 汽泵流量容易达到超驰开启值，引起锅炉给水流量突降，触发给水流量过低 MFT 保护，导致机组非停。2）使用的控制策略单一，控制功能具有局限性。单纯采 用回滞函数控制时，其控制过程相当于带死区的纯比例控制，控制过程没有对比 例作用的反向抑制环节，其收敛性能很大程度取决于滞环控制中开/关阀门曲线 之间的回差值、曲线斜率及阀门动作速率，参数调整不当容易引起开度与流量之 间相互影响，产生振荡。单纯采用 PID 控制
4、时，特别是采用固定积分时间的 PID 时，积分作用过强，在大偏差时容易引起流量过调；积分作用过弱，流量调节缓 慢，长时间存在控制偏差。3）再循环手动控制，影响机组经济运行。因再循环 控制效果不佳，为保证机组及设备安全运行，降负荷过程中，运行人员往往手动 开启再循环调节阀，开启过早并长时间保持较大开度，造成耗汽量增大，对机组 经济运行带来一定影响。2 核电站循环水泵振动异常问题的对策2.1 叶片检修核电站循环水泵振动异常问题的对策之一是叶片检修。叶片检修主要是对于 长期运行的水泵机组，因受长时间、超负荷或异物进入流道等不同工况的影响， 叶片会出现不同程度的损坏，给机组的正常运行造成影响，所以叶片
5、检修也是重 中之重。叶片的检修主要包括汽蚀检查、叶片裂纹检查和叶片固定螺栓检查。对 汽蚀严重损坏的部分应采用抗磨电焊条进行堆焊、打磨，并进行静平衡试验，消 除不平衡重量。同时要进行叶片裂纹探伤，对出现的裂纹进行补焊处理，延长叶 片使用寿命。对在运行期间出现异常振动或异常响声的水泵机组，还需进行叶片 固定螺栓检查，因叶片和叶轮毂间隙较小，无法通过间接方法来判断，必须去除 螺丝封口的环氧树脂来检查。该站曾经出现过异物进入流道，导致叶片固定螺丝 损坏的现象，为了保证机组的正常运行，注重加强叶片的检修，并按照以上方式 进行处理，针对叶片存在的异常现象进行及时地解决。2.2 制定机组检修安装操作标准核电
6、站循环水泵振动异常问题的对策之二是制定机组检修安装操作标准。提 升大型水泵机组检修安装水平需要制定机组检修安装操作标准，注重完善调试运 行方法，设备着色和相关标识应按规范进行完善，根据机组发生故障的实际情况 选择最佳的检修方案。在实际检修安装的过程中要充分结合大型水泵机组运行的 实际情况，各部门之间加强合作与交流，明确机组的安装工艺以及要求，加强对 机组、附属设备以及油、电、水、气等辅助设备进行调试，在调试金属结构及启 闭机设备安装的过程中要严格按照规范及设计要求进行操作，针对在实际调试过 程中存在的问题进行及时的纠正，保证水泵机组处于正常运行的状态，以此提升 大型水泵机组的运行水平。2.3P
7、ID 调节器参数及开启速率调整核电站循环水泵振动异常问题的对策之三是 PID 调节器参数及开启速率调整 PID 调节在控制回路中主要用于消除控制偏差，同时对前馈控制作用进行反向抑 制，加速控制收敛。调节参数选择应根据升、降负荷工况及实际流量与设定值的 偏差区分调整。升负荷过程，随汽泵转速增加，实际流量逐渐高于设定值，在此 过程中逐渐减小积分作用，防止积分过调，以平缓关闭再循环阀至全关；同时减 弱比例强度，防止因积分减弱后比例作用引起的阀门振荡。降负荷过程，汽泵流 量逐渐下降，在汽泵流量仍高于设定值一定范围时，采用较弱的比例作用和积分 作用，通过前馈作用及开启速率限制逐渐开启再循环阀门，随着汽泵
8、流量下降， 积分及比例作用逐渐加强（主要是积分作用），与前馈及速率限制相互配合，在 快速收敛的同时防止过调；汽泵流量达到设定值后，重点匹配比例和积分的强度 关系，发挥 PID 调节优势，减小控制偏差，保持正常速率，避免因速率限制影响 PID调节；汽泵流量进一步下降至设定值以下后，进一步加强PID调节作用并加 快限制速率，防止流量下降过快引起再循环阀超驰开启。2.4 振动加速度传感器应用核电站循环水泵振动异常问题的对策之四是振动加速度传感器应用。振动加 速度传感器属于物性型传感器，它具有响应时间短，工作频率宽的特性。因它采 用晶体形式嵌入积分电路，没有移动部件，所以不会产生磨损和退化，使用寿命
9、长，并且可垂直、水平或以任何角度安装。加速度传感器体积小，重量轻。可以 适用于某些受附加在质量影响较大的振动测试系统中，但其安装方法和导线敷设 方式，对测量结果有较大的影响压电式传感器用于测量轴承箱体、壳体或结构的 绝对振动。2.5 蜗室设计的应用核电站循环水泵振动异常问题的对策之五是蜗室设计的应用。设计不同基圆 的压出室，使叶轮与隔舌的间隙达到较优值。对水力性能的数值分析及流场分析 使液体流动平稳均匀无漩涡，尽可能的减小水力流动引起的振动和噪声，从振动 激励源上降低振动量值。在以往离心泵减振降噪科研攻关过程中，证明不同基圆 的压出室，即叶轮与隔舌的间隙值对振动有影响，因此，本次科研应设计合适
10、基 圆的压出室，与叶轮相匹配。结语总而言之，梳理水泵零件的安装流程，能够提高循环水泵运行的稳定性，优 化水泵加固结构，可以提升水泵运行过程的可靠性，做好水泵运行期间振动控制 策略，能够将水泵振动调控在合理范围内，做好运行维护管理工作，可以及时发 现系统运行问题，弱化轴承磨损程度，对延长循环水泵使用寿命有着积极意义。参考文献1 侯玉婷,高林,李杰,等.基于给水泵再循环阀状态的给水前馈控制系统及方法：中国，201910770578.8P.2019-ll-01.2 高林,李卫东,薛建中,等.给水泵最小流量再循环阀控制系统:中国，201821075566.0P.2019-03-19.3 梁亚勋，易琳，钟雄核电站循环水泵泵盖振动过大原因分析及处理J.能源与节能，2018（10）：73-74.
核电站循环水泵振动异常原因分析及对策
