TCNEA-核電廠應(yīng)急柴油發(fā)電機組振動監(jiān)測與分析評估編制說明

《核電廠應(yīng)急柴油發(fā)電機組振動監(jiān)測與分析評估》標準編制說明（征求意見稿）一、工作簡況1、任務(wù)來源本標準起草單位：核電運行研究（上海）有限公司、福建福清核電有限公司、蘇州熱工院有限公司、中國核電運維技術(shù)有限公司、大亞灣核電運行管理有限責任公司、江蘇核電有限公司、山東核電有限公司本標準編制的起始時間：2018年1月。本任務(wù)來源于中國核電集中研發(fā)項目《核電廠應(yīng)急柴油機在線性能監(jiān)測及診斷技術(shù)研究和驗證》。說明與中國核能行業(yè)協(xié)會合同簽訂的基本情況（待補充）。2、主要工作過程可按階段進行說明，例如起草階段、征求意見階段。起草階段：本文件為2018年中國核電集中研發(fā)項目《核電廠應(yīng)急柴油機在線性能監(jiān)測及診斷技術(shù)研究和驗證》的成果性文件。2017年12月，中國核電下達課題任務(wù)書；2018年4月，項目組完成核電應(yīng)急柴油機振動監(jiān)測及診斷系統(tǒng)的產(chǎn)品研發(fā)；2018年5月，在秦二廠1/2號機組附加柴油發(fā)電機組上完成振動監(jiān)測及診斷系統(tǒng)的功能測試，并與6月底完成了《秦二廠附加柴油機在線性能監(jiān)測及診斷評估分析報告》；2018年8月，項目組完成《核電廠應(yīng)急柴油發(fā)電機組振動監(jiān)測及診斷(草案)》；2018年12月，中國核能行業(yè)協(xié)會核電運行分會組織對該項目進行了成果評審并一致通過；2022年11月，項目組結(jié)合現(xiàn)場應(yīng)用的實踐經(jīng)驗，對原草案進行了修改完善，形成《核電廠應(yīng)急柴油發(fā)電機組振動監(jiān)測與分析評估技術(shù)導則》（工作組討論稿）；立項階段：2023年10月，通過核能行業(yè)協(xié)會立項審查（核協(xié)科函〔2023〕825號）；2024年7月，根據(jù)立項審查意見對工作組討論稿進行修改，形成征求意見稿。意見征求階段：3、主要參加單位和工作組成員及其所作的工作等本文件主要由核電運行研究（上海）有限公司、福建福清核電有限公司、蘇州熱工院有限公司、中國核電運維技術(shù)有限公司起草，大亞灣核電運行管理有限責任公司、江蘇核電有限公司、山東核電有限公司參與討論，對標準內(nèi)容提出了修改意見。工作組成員如下：序號姓名單位職稱職責備注1王啟峰核電運行研究（上海）有限公司正高級工程師主筆編寫2陳鋒核電運行研究（上海）有限公司高級工程師主筆編寫3閔濟東福建福清核電有限公司高級工程師指導編寫4車銀輝蘇州熱工院有限公司正高級工程師參與指導5崔添棋中國核電運維技術(shù)有限公司高級工程師參與編寫6周勇大亞灣核電運行管理有限責任公司高級工程師參與編寫7黃積江蘇核電有限公司高級工程師參與編寫8秦彤山東核電有限公司高級工程師參與編寫9李聿容核電運行研究（上海）有限公司助理工程師參與編寫二、標準編制原則和主要內(nèi)容1、標準編制原則本標準的修訂符合核電行業(yè)設(shè)備可靠性評價方法發(fā)展的原則，本著先進性、科學性、合理性和可操作性的原則以及標準的目標、統(tǒng)一性、協(xié)調(diào)性、實用性、一致性和規(guī)范性原則來進行本標準的制定工作。（1）科學性本文件通過規(guī)范在時域、角域及頻域范圍內(nèi)監(jiān)測柴油發(fā)電機組的振動，從而實現(xiàn)應(yīng)急柴油發(fā)電機組狀態(tài)的有效監(jiān)督和故障診斷；通過科研項目建立了一套柴油發(fā)電機組振動監(jiān)測及診斷系統(tǒng)，經(jīng)過實際驗證和數(shù)據(jù)分析，達到對其可靠性更全面的監(jiān)測評價，進而不斷提升核電應(yīng)急柴油發(fā)電機組可靠性的目的。本標準借鑒了美國EPRI關(guān)于核電應(yīng)急柴油機組的監(jiān)測和評價方法，同時結(jié)合我國核電應(yīng)急柴油機組的實際情況來進行編寫。（2）實用性本標準提出了核電應(yīng)急柴油機組的振動監(jiān)測的通用標準方案，從需監(jiān)測的關(guān)鍵部件及參數(shù)、振動監(jiān)測的主要內(nèi)容、振動監(jiān)測的采樣頻率及傳感器的選擇要求、振動監(jiān)測點的布置及安裝要求等給出了明確的建議方案；對應(yīng)急柴油機振動監(jiān)測實施控制提出了明確的要求，包括監(jiān)測系統(tǒng)安裝方式的選擇、振動檢查及診斷的實施窗口、振動監(jiān)測系統(tǒng)的現(xiàn)場安裝要求以及現(xiàn)場實施的風險識別與控制要求等，對現(xiàn)場具有實際的指導意義。同時，提出了振動監(jiān)測數(shù)據(jù)的評估流程及評估內(nèi)容，能全面指導核電廠開展應(yīng)急柴油機的振動監(jiān)測與評估分析，對提升應(yīng)急柴油發(fā)電機組設(shè)備可靠性具有積極的指導作用。2、標準主要內(nèi)容的依據(jù)標準編寫遵循國家標準化管理委員會、民政部《團體標準管理規(guī)定》、《中國核能行業(yè)協(xié)會團體標準管理辦法》等相關(guān)管理規(guī)定，參照GB/T1.1《標準化工作導則第1部分：標準的結(jié)構(gòu)和編寫》的規(guī)定編寫。各章節(jié)的主要內(nèi)容包括：1范圍2規(guī)范性引用文件3術(shù)語和定義4振動監(jiān)測方法5分析評估3、解決的主要問題核電廠應(yīng)急柴油機作為電廠應(yīng)急電源，對維持電廠的安全可靠起著至關(guān)重要的作用。隨著應(yīng)急柴油機的管理要求逐步提高，對柴油機的性能狀態(tài)加強監(jiān)督的迫切性也越來越高。目前應(yīng)急柴油機現(xiàn)有設(shè)計的運行參數(shù)，包括柴油機本體關(guān)鍵參數(shù)及輔助系統(tǒng)運行參數(shù)等，可以基本滿足柴油發(fā)電機組性能和狀態(tài)監(jiān)測需求，但是無法監(jiān)測柴油發(fā)電機組本體轉(zhuǎn)動部件運轉(zhuǎn)情況及各氣缸運行情況，不滿足對應(yīng)急柴油機設(shè)備可靠性進行深入分析和評價的需求。本標準基于中國核電集中研發(fā)項目《核電廠應(yīng)急柴油機在線性能監(jiān)測及診斷技術(shù)研究和驗證》的研究成果。項目組通過開發(fā)監(jiān)測及診斷系統(tǒng)并在現(xiàn)場設(shè)備上進行試驗驗證的基礎(chǔ)上，總結(jié)歸納了《核電廠應(yīng)急柴油發(fā)電機組振動監(jiān)測與分析評估》，為核電廠應(yīng)急柴油發(fā)電機組的振動監(jiān)測及性能評價提供指導，有助于進一步提升柴油發(fā)電機組的可靠性管理。三、主要試驗（或驗證）情況詳細說明為了完成標準中各項指標設(shè)置的合理性和先進性，所開展的試驗情況。應(yīng)急柴油機在線監(jiān)測及診斷系統(tǒng)具備如下技術(shù)要求：1、對柴油機核心運動部件的運動進行實時監(jiān)測；2、能夠分析整機和各部位的振動水平，并對機組的整體性能進行評價；3、基于不同工況數(shù)據(jù)的自學習預(yù)警功能；4、能夠監(jiān)測診斷機械故障，及時預(yù)警突發(fā)故障，指導故障原因查找和維修；5、基于柴油機一個做功周期的角域分析、多通道多參數(shù)對比分析功能；6、分析應(yīng)急柴油機各功率平臺下各缸發(fā)火做功情況，監(jiān)測各缸做功的一致性和平穩(wěn)性。試驗情況：以秦二廠16PC2-5柴油機為研究對象，在柴油機缸蓋、曲軸箱、軸承傳動箱、渦輪增壓器和發(fā)電機軸承箱等上安裝傳感器，通過監(jiān)測分析，秦二廠附加柴油發(fā)電機組總體運行狀態(tài)良好。試驗結(jié)果如下：1）機組在各負荷狀態(tài)運行過程中，曲軸箱振動烈度均低于10mm/s，根據(jù)ISO10816標準，機組振動等級為A/B級；2）機組每次啟/停機過程中，箱體振動在轉(zhuǎn)速約為310~420rpm時顯著增大，判斷該現(xiàn)象應(yīng)為共振引起。由振動頻譜圖可知共振頻率約為1000Hz，結(jié)合正時齒輪系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，推測該共振現(xiàn)象是因齒輪嚙合頻率與某齒輪或某零部件的共振頻率重合導致的。建議機組避免長時間在此轉(zhuǎn)速段運行；3）渦輪增壓器轉(zhuǎn)速隨負荷增大而增大，且均在最大允許轉(zhuǎn)速17040rpm（284r/s）以內(nèi)；振動烈度也隨負荷增大而增大，且均低于8mm/s，振動水平較低，工作狀態(tài)良好；4）啟機過程和各負荷狀態(tài)下，B5缸排氣門關(guān)閉沖擊大小顯著高于其余氣缸，建議對B5缸配氣機構(gòu)進行檢查；空載狀態(tài)下B7缸發(fā)火沖擊峰值波動率顯著大于其他氣缸，但滿載后正常，表明其發(fā)火不太穩(wěn)定性，但不影響機組性能。四、標準中涉及專利的情況本標準所屬課題已申請一項計算機軟件著作2021SR0956128一種柴油機在線性能診斷系統(tǒng)【證書號：軟著登字第7678754號】。五、預(yù)期達到的社會效益、對產(chǎn)業(yè)發(fā)展的作用等情況說明標準制定后產(chǎn)生的社會效率，對產(chǎn)業(yè)發(fā)展的促進作用，例如產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化升級、推動行業(yè)發(fā)展、引領(lǐng)技術(shù)進步等。本項目成果在PC25機型上得到了實際驗證，達到了預(yù)期效果。課題組通過對國內(nèi)核電廠應(yīng)急柴油機主流機型的結(jié)構(gòu)對比，將相關(guān)技術(shù)內(nèi)容和要求進行了擴展優(yōu)化，可以涵蓋國內(nèi)核電應(yīng)急柴油機其他機型。因此，該標準的推廣應(yīng)用具有廣闊的前景和實際的工程價值，能很好地指導電廠開展應(yīng)急柴油機振動監(jiān)測及診斷系統(tǒng)產(chǎn)品開發(fā)，以及對柴油機性能進行系統(tǒng)地評價，對提升核電廠應(yīng)急柴油機系統(tǒng)的可靠性具有重要的現(xiàn)實意義，無論是從經(jīng)濟效益還是社會效益都是顯著的。六、與國際、國外對比情況6.1柴油發(fā)電機組振動監(jiān)測相關(guān)標準的查詢結(jié)果國內(nèi)振動相關(guān)的標準多為通用機器的振動測量與評價，與柴油發(fā)電機組相關(guān)的振動標準主要為GB/T2820.9往復(fù)式內(nèi)燃機驅(qū)動的交流發(fā)電機組機械振動的測量和評價，為ISO8528-9:1995的翻譯轉(zhuǎn)化版，內(nèi)容包括振動測量的方法與評價標準，但具體實施的方法描述較少，對于現(xiàn)場指導性不足。另外，CB/T3256-2013船用柴油機振動評級和GB/T7184-2008中小功率柴油機振動測量及評級，其內(nèi)容與GB/T2820.9相近，主要描述測量方法和測量要求，對于振動評價主要集中在振動烈度的評價，均不涉及到氣缸發(fā)火及動力組件運動狀態(tài)的評價。這是與本標準內(nèi)容較大差別之處。核電行業(yè)標準（NB）中關(guān)于應(yīng)急柴油機的標準主要涉及柴油發(fā)電機組的設(shè)計、制造、試驗、安裝、調(diào)試、驗收等環(huán)節(jié)，尚未查詢到振動相關(guān)標準。國際標準中涉及振動相關(guān)的標準如ISO2041、ISO10816、ISO8528等，目前已轉(zhuǎn)化為國內(nèi)標準，與之對應(yīng)為GB/T2298、GB/T6075、GB/T2820等。另外，國外核電行業(yè)方面，美國EPRI發(fā)布過關(guān)于柴油機振動監(jiān)測導則等技術(shù)性文件如3002000755On_LineMonitoringDiagnosticAnalysisforEmergencyDieselGenerators、3002000742On_LineMonitoringofEmergencyDieselGenerators等，對本標準的編制具有一定指導作用。6.2國內(nèi)相關(guān)標準及關(guān)系國內(nèi)關(guān)于柴油發(fā)電機組振動監(jiān)測的標準主要有以下文件：CB/T3256-2013船用柴油機振動評級CB/T3325-2013船用柴油機軸系扭轉(zhuǎn)振動評級CB/T3853-2011船用柴油機軸系振動測量方法CB/T3154-2011船用柴油機振動測量方法GB/T7184-2008中小功率柴油機振動測量及評級GB/T2820.9-2002往復(fù)式內(nèi)燃機驅(qū)動的交流發(fā)電機組第9部分:機械振動的測量和評價上述標準中，GB/T3256、GB/T3325、GB/T3853和GB/T3154四份標準均集中在船舶行業(yè)柴油機的振動測量及評級，適用于船舶行業(yè)柴油機的振動監(jiān)測。由于船用柴油機的運行工況與陸用柴油機有較大的區(qū)別，因此評價標準上存在較大的差別。GB/T7184-2008主要適用于中小功率柴油機，不適用核電大功率柴油發(fā)電機組。GB/T2820.9內(nèi)容包括振動測量的方法與評價標準，但具體實施的方法描述較少，對于現(xiàn)場指導性不足；同時對于振動評價主要集中在振動烈度的評價，均不涉及到氣缸發(fā)火及動力組件運動狀態(tài)的評價。上述標準中關(guān)于柴油發(fā)電機組振動的測量方法可以為核電應(yīng)急柴油機的振動監(jiān)測所參考，但并不完全適用于核電大功率應(yīng)急柴油發(fā)電機組的振動監(jiān)測及評價方法。核電應(yīng)急柴油發(fā)電機組的振動監(jiān)測目前還處于起步階段，中廣核部分電廠的應(yīng)急柴油發(fā)電機組開發(fā)并使用了振動監(jiān)測系統(tǒng)，中核下屬運行電廠的應(yīng)急柴油發(fā)電機組尚未進行振動監(jiān)測與評價。隨著核電設(shè)備可靠性提升的要求，以及數(shù)字化、智能化的發(fā)展方向，柴油機振動監(jiān)測及診斷系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用將成為未來先進在線監(jiān)測的必由之路。因此，發(fā)布振動監(jiān)測及分析評估技術(shù)導則，將對核