引用
近些年来，核电厂主泵振动问题频发，本文针对核电站主泵的振动问题，借助反应堆来分析，并且也结合了故障诊断分析技术，列举我国实践案例，通过具体的核电厂主泵振动案例，结合该主泵运行的各项记录数据和运行参数来对主泵振动的敏感度进行分析，进而确定振动控制技术。首先来讲，反应堆主泵是核电站主要的反应设备，核电厂的电动泵拥有三个径向轴承，一个止推轴承，结构比较好分析，下文来介绍核电厂电泵的发展历程、设计结构、震动问题的原因、为解决震动问题所需技术等。
1.核电厂主泵简介
1.1核主泵概述
这里的“主泵”，指的是反应堆主要涉及到的各大设备中的关键性一个。简单说其作用是驱动反应堆内部的介质循环，将燃料产生的热量传递给二次侧，其余主设备还有压力容器、蒸汽发生器、堆内构件等等。简单提及主泵，本文这里揣测是有原因的，因为主泵是反应堆唯一转动设备，也是设计难度最大、周期最长的，只有底蕴深厚的水泵企业才有条件设计主泵，并且要经过长期艰苦的工作。而像压力容器等，其难度在于大尺寸锻件生产，至于设计工作，任何有资质的设计院都可以胜任。
1.2核电厂主泵发展历程概述
上世纪中期出现了核电厂的主泵，此时主泵的应用范围还不是特别的广。以西屋公司作为杰出代表，主泵的关键技术得到了一定程度的拓展。而后经过了五十年的发展，美国在这项技术上首先获得了突破。法国、日本、俄罗斯、加拿大等地，随后在核电厂主泵研究上也取得了一定的进展。之后，我国不断参考国外的发展经验，终于在二十一世纪初期，我国同法国展开合作，开设了核电厂电泵有限公司，展开了国内相关业务。截止到目前，核电厂电泵技术以美国最为突出，西屋通用占据了全球核电大半江山，法国、日本也吸收了美国先进技术，一跃成为核电厂电泵强国。中国参考了美国、法国、俄罗斯、加拿大等国家的经验，也在近些年来猛追，成为核电厂电泵技术强国。
1.3主泵的技术难点
第一个，从设计角度，本文认为无论轴封泵，还是屏蔽泵，难点其一在于水力设计,扬程、流量、效率、受力、震动、材料辐照等等 ;其二就是长期运行稳定性的考核，也许设计、制造水平差异很大的两台泵在初期运行中都没有问题，但是十几年乃至几十年的运行后一定会有差别。而核电需要的是长期运行的稳定性，在设计寿命内必须要可靠工作。这一点非常难把控，举一个实际案例：EMD生产的AP1000主泵初次耐久试验后叶轮出现了裂纹。
第二个，从制造角度，轴封泵的难点在于水润滑轴承、泵轴、密封，而不在电机;屏蔽泵的难点在于屏蔽套、飞轮。
2.振动原因简析
2.1轴承内部存在结晶故障
核电厂主泵轴承内部出现元素结晶，结晶造成轴承表面故障。我国发现此类振动问题不容小觑，及时同法国公司合作，希望能借鉴丰富的经验来帮助解决此类振动问题。但是，法国公司运用平衡技术缓解此类震动问题，调整核电厂主泵轴承的位置、倾斜角度等，来不断调整水流量，缓解振动问题。但并未从根源上找出结晶和振动的具体联系。这种缺陷问题并不能通过平衡解决。
2.2质量问题
制造核电厂电泵原材料质量问题必须引起社会的广泛关注。本文猜想，可能由于原材料质量层次不齐，在竣工初期问题不大，质量问题无法显现，核电厂电泵出现的问题在运行几十年之后，就极有可能因质量问题而引起震动。这种质量问题是最容易忽视也是最容易发生的问题，施工管理人员务必在建设工作前期完善原材料的征集、挑选、审核、淘汰工作，不能马虎和懈怠。
2.3结构问题
通过分析核电厂主泵内部结构，可以得知其支撑结构为柔性结构，核电厂电泵边界处于不稳定状态，内部温度变化极其容易引起热位移现象，此时极有可能导致异常振动。
3.主泵振动控制技术研究
3.1主泵振动特性试验
首先，实验人员将加速度传感器安置于和泵机外，通过仪器来分析机体的模态。此时要准确记录这个结构频率和振型。实验期间，实验人员要不断测量加速度计的数值，通过不断转化模型，借助FFT将短时间内持续变化的时间信号转化为数字信号，并且通过精密计算求出相应的函数，得到结构模态参数。
其后，仔细观察核电厂主泵启动时产生的频率波动和电泵稳定运行时的状态，分析电泵振动产生阶段和振动频率等。反复启动主泵，观察振动现象，多次实验得到具体结论。通过大量的实验测量，实验人员分析得到主动连接的管道振动频率和其他地方的振动频率趋于一致。初步分析，这些振动都是由于发动机内部震动引起的。除此之外，工作人员还研究发现，只有主泵发出特定的工作频率才能引起震动，就说明振动频率曲线是在一定范围内进行波动的，超出这个范围出现无法成立，越接近固有频率，才能得到最为相似的共振效果。
3.2相位测量和敏感性分析
实验人员不断观察主泵温度、压强功率变化时的频率数据做出一一对应的变化规律。研究发现，当温度和功率发生变化，此时电泵边界条件处于不稳定状态，影响内部转子稳定性。直接导致频率放大，间接造成相违不稳定。此时工作人员也要注意主泵机周围的位移传感器数值变化。上述实验可以得到温度变化时会造成热位移。我们可以得到主泵热位移与振动的关系。此时实验继续研究，通过主泵异常振动继续深入了解二者和敏感性的变化。研究人员将主泵整体从冷态转向热态观察，发现内部管道发生了一定程度的位移，产生了间隙。此时这种结果与位移热传感器相吻合，通过大量实验研究可以表明温度、振动和热位移数据等变化关系。
4.主泵振动控制技术研究
通过大量的实验研究和数据参考实验人员得出了一套控制主泵振动和技术。大概的研究思路就是在反应堆停堆期间减少主泵上两侧抗震垫的间隙，以便保持蒸汽发生器值不变，并且要时时调整两次出口间隙大于等于7.0mm，利用反应堆的多台不同的主泵，将其安装在反应堆内部容器旁边，要注意安装这种主泵的方式不同于常规的柔性方式。反应堆是运行了十年左右的，在运行期间多次处理主泵振动问题，经过多年的实验，研究结果其实并不理想，但这些结果也为后续各种处理方案提供了宝贵的经验研究和历史技术。
实验人员为了得到更全面、更长久的控制，振动技术开始了更加全面的现场实验测量。工作人员基于大量的发电厂电泵振动研究的理论基础之上，结合主泵振动处理原理，提出了目前行之有效的助攻振动控制技术，并通过现场试验验证了这种针对技术的可行性。目前就是被大众所认可的、运营程度最广的、较为安全可行的、具有可靠性的主泵振动控制技术。这项技术经历了反应堆大量振动模拟试验，通过监测振动频率、振动相位，数据测量等工作，工作人员手中的震动资料已经相当完备。通过对这些数据进行综合分析，基本确定主动振动的根本原因。此时这种振动控制的方案已经在商业进行运用。经过这段时间的实际开展，再次验证了振动控制技术的有效性。
结束语
核电厂电泵震动难题困扰了我国各个地区许多年。目前，经过工作人员的不断实地研究、数据勘探、综合整理等工序，最终得到了一种较为可行的控制技术。这种控制技术也为其他国家控制各国核泵振动提供了一定的参考。本篇文章通过分析振动的原因、振动发生情况和数据，得到振动控制技术。目前，该技术为国内较为新颖的技术，具有较大的商业价值和经济利益。希望国内实验工作者能继续完善该技术，并且不断探索开发更为全面、更为有效的新技术。
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