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

《核電廠應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組振動(dòng)監(jiān)測與分析評估》標(biāo)準(zhǔn)編制說明（征求意見稿）一、工作簡況1、任務(wù)來源本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：核電運(yùn)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(yùn)維技術(shù)有限公司、大亞灣核電運(yùn)行管理有限責(zé)任公司、江蘇核電有限公司、山東核電有限公司本標(biāo)準(zhǔn)編制的起始時(shí)間：2018年1月。本任務(wù)來源于中國核電集中研發(fā)項(xiàng)目《核電廠應(yīng)急柴油機(jī)在線性能監(jiān)測及診斷技術(shù)研究和驗(yàn)證》。說明與中國核能行業(yè)協(xié)會(huì)合同簽訂的基本情況（待補(bǔ)充）。2、主要工作過程可按階段進(jìn)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(xiàng)目《核電廠應(yīng)急柴油機(jī)在線性能監(jiān)測及診斷技術(shù)研究和驗(yàn)證》的成果性文件。2017年12月，中國核電下達(dá)課題任務(wù)書；2018年4月，項(xiàng)目組完成核電應(yīng)急柴油機(jī)振動(dòng)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(hào)機(jī)組附加柴油發(fā)電機(jī)組上完成振動(dòng)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(jī)在線性能監(jiān)測及診斷評估分析報(bào)告》；2018年8月，項(xiàng)目組完成《核電廠應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組振動(dòng)監(jiān)測及診斷(草案)》；2018年12月，中國核能行業(yè)協(xié)會(huì)核電運(yùn)行分會(huì)組織對該項(xiàng)目進(jìn)行了成果評審并一致通過；2022年11月，項(xiàng)目組結(jié)合現(xiàn)場應(yīng)用的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對原草案進(jìn)行了修改完善，形成《核電廠應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組振動(dòng)監(jiān)測與分析評估技術(shù)導(dǎo)則》（工作組討論稿）；立項(xiàng)階段：2023年10月，通過核能行業(yè)協(xié)會(huì)立項(xiàng)審查（核協(xié)科函〔2023〕825號(hào)）；2024年7月，根據(jù)立項(xiàng)審查意見對工作組討論稿進(jìn)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(yùn)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(yùn)維技術(shù)有限公司起草，大亞灣核電運(yùn)行管理有限責(zé)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(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容提出了修改意見。工作組成員如下：序號(hào)姓名單位職稱職責(zé)備注1王啟峰核電運(yùn)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(yùn)行研究（上海）有限公司高級工程師主筆編寫3閔濟(jì)東福建福清核電有限公司高級工程師指導(dǎo)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(dǎo)5崔添棋中國核電運(yùn)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(yùn)行管理有限責(zé)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(yùn)行研究（上海）有限公司助理工程師參與編寫二、標(biāo)準(zhǔn)編制原則和主要內(nèi)容1、標(biāo)準(zhǔn)編制原則本標(biāo)準(zhǔn)的修訂符合核電行業(yè)設(shè)備可靠性評價(jià)方法發(fā)展的原則，本著先進(jìn)性、科學(xué)性、合理性和可操作性的原則以及標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)、統(tǒng)一性、協(xié)調(diào)性、實(shí)用性、一致性和規(guī)范性原則來進(jìn)行本標(biāo)準(zhǔn)的制定工作。（1）科學(xué)性本文件通過規(guī)范在時(shí)域、角域及頻域范圍內(nèi)監(jiān)測柴油發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組狀態(tài)的有效監(jiān)督和故障診斷；通過科研項(xiàng)目建立了一套柴油發(fā)電機(jī)組振動(dòng)監(jiān)測及診斷系統(tǒng)，經(jīng)過實(shí)際驗(yàn)證和數(shù)據(jù)分析，達(dá)到對其可靠性更全面的監(jiān)測評價(jià)，進(jìn)而不斷提升核電應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組可靠性的目的。本標(biāo)準(zhǔn)借鑒了美國EPRI關(guān)于核電應(yīng)急柴油機(jī)組的監(jiān)測和評價(jià)方法，同時(shí)結(jié)合我國核電應(yīng)急柴油機(jī)組的實(shí)際情況來進(jìn)行編寫。（2）實(shí)用性本標(biāo)準(zhǔn)提出了核電應(yīng)急柴油機(jī)組的振動(dòng)監(jiān)測的通用標(biāo)準(zhǔn)方案，從需監(jiān)測的關(guān)鍵部件及參數(shù)、振動(dòng)監(jiān)測的主要內(nèi)容、振動(dòng)監(jiān)測的采樣頻率及傳感器的選擇要求、振動(dòng)監(jiān)測點(diǎn)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(jī)振動(dòng)監(jiān)測實(shí)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(dòng)檢查及診斷的實(shí)施窗口、振動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)的現(xiàn)場安裝要求以及現(xiàn)場實(shí)施的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別與控制要求等，對現(xiàn)場具有實(shí)際的指導(dǎo)意義。同時(shí)，提出了振動(dòng)監(jiān)測數(shù)據(jù)的評估流程及評估內(nèi)容，能全面指導(dǎo)核電廠開展應(yīng)急柴油機(jī)的振動(dòng)監(jiān)測與評估分析，對提升應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組設(shè)備可靠性具有積極的指導(dǎo)作用。2、標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容的依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)編寫遵循國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)、民政部《團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)管理規(guī)定》、《中國核能行業(yè)協(xié)會(huì)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)管理辦法》等相關(guān)管理規(guī)定，參照GB/T1.1《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)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(dòng)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(jī)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(jī)的管理要求逐步提高，對柴油機(jī)的性能狀態(tài)加強(qiáng)監(jiān)督的迫切性也越來越高。目前應(yīng)急柴油機(jī)現(xiàn)有設(shè)計(jì)的運(yùn)行參數(shù)，包括柴油機(jī)本體關(guān)鍵參數(shù)及輔助系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)等，可以基本滿足柴油發(fā)電機(jī)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(jī)組本體轉(zhuǎn)動(dòng)部件運(yùn)轉(zhuǎn)情況及各氣缸運(yùn)行情況，不滿足對應(yīng)急柴油機(jī)設(shè)備可靠性進(jìn)行深入分析和評價(jià)的需求。本標(biāo)準(zhǔn)基于中國核電集中研發(fā)項(xiàng)目《核電廠應(yīng)急柴油機(jī)在線性能監(jiān)測及診斷技術(shù)研究和驗(yàn)證》的研究成果。項(xiàng)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(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證的基礎(chǔ)上，總結(jié)歸納了《核電廠應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組振動(dòng)監(jiān)測與分析評估》，為核電廠應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)監(jiān)測及性能評價(jià)提供指導(dǎo)，有助于進(jìn)一步提升柴油發(fā)電機(jī)組的可靠性管理。三、主要試驗(yàn)（或驗(yàn)證）情況詳細(xì)說明為了完成標(biāo)準(zhǔn)中各項(xiàng)指標(biāo)設(shè)置的合理性和先進(jìn)性，所開展的試驗(yàn)情況。應(yīng)急柴油機(jī)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(jī)核心運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測；2、能夠分析整機(jī)和各部位的振動(dòng)水平，并對機(jī)組的整體性能進(jìn)行評價(jià)；3、基于不同工況數(shù)據(jù)的自學(xué)習(xí)預(yù)警功能；4、能夠監(jiān)測診斷機(jī)械故障，及時(shí)預(yù)警突發(fā)故障，指導(dǎo)故障原因查找和維修；5、基于柴油機(jī)一個(gè)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(jī)各功率平臺(tái)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(yàn)情況：以秦二廠16PC2-5柴油機(jī)為研究對象，在柴油機(jī)缸蓋、曲軸箱、軸承傳動(dòng)箱、渦輪增壓器和發(fā)電機(jī)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(jī)組總體運(yùn)行狀態(tài)良好。試驗(yàn)結(jié)果如下：1）機(jī)組在各負(fù)荷狀態(tài)運(yùn)行過程中，曲軸箱振動(dòng)烈度均低于10mm/s，根據(jù)ISO10816標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)組振動(dòng)等級為A/B級；2）機(jī)組每次啟/停機(jī)過程中，箱體振動(dòng)在轉(zhuǎn)速約為310~420rpm時(shí)顯著增大，判斷該現(xiàn)象應(yīng)為共振引起。由振動(dòng)頻譜圖可知共振頻率約為1000Hz，結(jié)合正時(shí)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(dǎo)致的。建議機(jī)組避免長時(shí)間在此轉(zhuǎn)速段運(yùn)行；3）渦輪增壓器轉(zhuǎn)速隨負(fù)荷增大而增大，且均在最大允許轉(zhuǎn)速17040rpm（284r/s）以內(nèi)；振動(dòng)烈度也隨負(fù)荷增大而增大，且均低于8mm/s，振動(dòng)水平較低，工作狀態(tài)良好；4）啟機(jī)過程和各負(fù)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(jī)構(gòu)進(jìn)行檢查；空載狀態(tài)下B7缸發(fā)火沖擊峰值波動(dòng)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(jī)組性能。四、標(biāo)準(zhǔn)中涉及專利的情況本標(biāo)準(zhǔn)所屬課題已申請一項(xiàng)計(jì)算機(jī)軟件著作2021SR0956128一種柴油機(jī)在線性能診斷系統(tǒng)【證書號(hào)：軟著登字第7678754號(hào)】。五、預(yù)期達(dá)到的社會(huì)效益、對產(chǎn)業(yè)發(fā)展的作用等情況說明標(biāo)準(zhǔn)制定后產(chǎn)生的社會(huì)效率，對產(chǎn)業(yè)發(fā)展的促進(jìn)作用，例如產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化升級、推動(dòng)行業(yè)發(fā)展、引領(lǐng)技術(shù)進(jìn)步等。本項(xiàng)目成果在PC25機(jī)型上得到了實(shí)際驗(yàn)證，達(dá)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(jī)主流機(jī)型的結(jié)構(gòu)對比，將相關(guān)技術(shù)內(nèi)容和要求進(jìn)行了擴(kuò)展優(yōu)化，可以涵蓋國內(nèi)核電應(yīng)急柴油機(jī)其他機(jī)型。因此，該標(biāo)準(zhǔn)的推廣應(yīng)用具有廣闊的前景和實(shí)際的工程價(jià)值，能很好地指導(dǎo)電廠開展應(yīng)急柴油機(jī)振動(dòng)監(jiān)測及診斷系統(tǒng)產(chǎn)品開發(fā)，以及對柴油機(jī)性能進(jìn)行系統(tǒng)地評價(jià)，對提升核電廠應(yīng)急柴油機(jī)系統(tǒng)的可靠性具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，無論是從經(jīng)濟(jì)效益還是社會(huì)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(jī)組振動(dòng)監(jiān)測相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的查詢結(jié)果國內(nèi)振動(dòng)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)多為通用機(jī)器的振動(dòng)測量與評價(jià)，與柴油發(fā)電機(jī)組相關(guān)的振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)主要為GB/T2820.9往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的交流發(fā)電機(jī)組機(jī)械振動(dòng)的測量和評價(jià)，為ISO8528-9:1995的翻譯轉(zhuǎn)化版，內(nèi)容包括振動(dòng)測量的方法與評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，但具體實(shí)施的方法描述較少，對于現(xiàn)場指導(dǎo)性不足。另外，CB/T3256-2013船用柴油機(jī)振動(dòng)評級和GB/T7184-2008中小功率柴油機(jī)振動(dòng)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(dòng)評價(jià)主要集中在振動(dòng)烈度的評價(jià)，均不涉及到氣缸發(fā)火及動(dòng)力組件運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的評價(jià)。這是與本標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容較大差別之處。核電行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（NB）中關(guān)于應(yīng)急柴油機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)主要涉及柴油發(fā)電機(jī)組的設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)、安裝、調(diào)試、驗(yàn)收等環(huán)節(jié)，尚未查詢到振動(dòng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。國際標(biāo)準(zhǔn)中涉及振動(dòng)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)如ISO2041、ISO10816、ISO8528等，目前已轉(zhuǎn)化為國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，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(jī)振動(dòng)監(jiān)測導(dǎo)則等技術(shù)性文件如3002000755On_LineMonitoringDiagnosticAnalysisforEmergencyDieselGenerators、3002000742On_LineMonitoringofEmergencyDieselGenerators等，對本標(biāo)準(zhǔn)的編制具有一定指導(dǎo)作用。6.2國內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及關(guān)系國內(nèi)關(guān)于柴油發(fā)電機(jī)組振動(dòng)監(jiān)測的標(biāo)準(zhǔn)主要有以下文件：CB/T3256-2013船用柴油機(jī)振動(dòng)評級CB/T3325-2013船用柴油機(jī)軸系扭轉(zhuǎn)振動(dòng)評級CB/T3853-2011船用柴油機(jī)軸系振動(dòng)測量方法CB/T3154-2011船用柴油機(jī)振動(dòng)測量方法GB/T7184-2008中小功率柴油機(jī)振動(dòng)測量及評級GB/T2820.9-2002往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的交流發(fā)電機(jī)組第9部分:機(jī)械振動(dòng)的測量和評價(jià)上述標(biāo)準(zhǔn)中，GB/T3256、GB/T3325、GB/T3853和GB/T3154四份標(biāo)準(zhǔn)均集中在船舶行業(yè)柴油機(jī)的振動(dòng)測量及評級，適用于船舶行業(yè)柴油機(jī)的振動(dòng)監(jiān)測。由于船用柴油機(jī)的運(yùn)行工況與陸用柴油機(jī)有較大的區(qū)別，因此評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)上存在較大的差別。GB/T7184-2008主要適用于中小功率柴油機(jī)，不適用核電大功率柴油發(fā)電機(jī)組。GB/T2820.9內(nèi)容包括振動(dòng)測量的方法與評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，但具體實(shí)施的方法描述較少，對于現(xiàn)場指導(dǎo)性不足；同時(shí)對于振動(dòng)評價(jià)主要集中在振動(dòng)烈度的評價(jià)，均不涉及到氣缸發(fā)火及動(dòng)力組件運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的評價(jià)。上述標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于柴油發(fā)電機(jī)組振動(dòng)的測量方法可以為核電應(yīng)急柴油機(jī)的振動(dòng)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(jī)組的振動(dòng)監(jiān)測及評價(jià)方法。核電應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)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(jī)組開發(fā)并使用了振動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)，中核下屬運(yùn)行電廠的應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組尚未進(jìn)行振動(dòng)監(jiān)測與評價(jià)。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(jī)振動(dòng)監(jiān)測及診斷系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用將成為未來先進(jìn)在線監(jiān)測的必由之路。因此，發(fā)布振動(dòng)監(jiān)測及分析評估技術(shù)導(dǎo)則，將對核