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[摘 要]核电站应急柴油发电机组主要被运用在核电站发证事故的情况下，在核电发生失去厂外电源、堆芯安全注入等突发事故时，应急柴油发电机组快速启动，以应对突发故障的冲击。核电站应急柴油发电机组对于保证核安全至关重要，而柴油发电机组的振动则会引发诸多设备缺陷的产生，这些缺陷会造成核电站安全系数的下降，带来安全隐患。为了提高核电站系统设备的可靠性，保证系统正常运行，本文对核电站应急柴油发电机组的异常振动的原因及解决措施进行分析，对提高核电站系统运行安全性有一定的意义。
[关键词]核电站；应急柴油发电机组；异常振动
中图分类号：U269.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）32-0368-01
核电站应急柴油发电机组在核电站的安全运行中起着十分重要的作用。核电站应急柴油发电机组一般被用来当作核电站的内部备用电源使用。它主要在核电站发生紧急工况时使用，为核电站的安全设备提供交流应急电源，以确保对安全设施进行有效的电力供应，及时对反应堆的反应性进行控制及为堆芯提供足够的冷却能力和有效控制，来降低核反应堆芯熔化概率。
有相关资料显示，核电站应急柴油发电机组的异常振动可能会给核电站系统带来诸多缺陷。这些缺陷包括：柴油发电机机本体管道焊缝的裂纹发生漏水、管道的支架发生断裂、设备连接的螺栓发生断裂及管道上仪表探头发生松脱或断裂等。为了避免这些问题的发生，就必须要对振动的原因进行分析，根据不同的原因采取相应的防治措施。
1.核电站应急柴油发电机组振动原因分析
①本体振动原因分析。影响核电站柴油发电机组本体振动的原因很多，由于柴油发电机组是复杂的非平衡机构，柴油发电机组的质量不平衡性是由其曲轴、连杆、活塞的结构决定的。由于其质量不平衡性的存在，振动就是是不可避免的。同时柴油发电机组的连杆、活塞等部件的更换也会引发机身整体的振动。此外，由于弹性支撑机构具有一定的隔震和减震功能，弹性支撑机构的多少对柴油发电机组的振动有一定的影响，当柴油发电机组的抗震基础的弹性支撑较少时，柴油发电机组的振动就会相对加强。
②废弃涡轮增加器振动原因分析。增压器发生振动的主要原因为柴油发电机本体的振动，但其发生高水平的振动确是由于局部因素的影响。共振是引发增压器高水平振动的主要因素之一，共振作用的存在诱发了增压器振动加剧。此外，增压器的装配方式需要严格的规范，如果在装配过程中发生螺栓紧固力矩偏差和焊接质量不足等问题，就会加大增压器发生高水平振动的概率。废气涡轮增压器的底部、中部和顶部都加装有刚性支撑结构，这些刚性支撑结构在增强了增压器的刚度的同时，也限制了增压器的自由度。
③预热水喷射管悍缝裂纹原因分析。其原因是多方面的，其中包括：管道布置的结构不合理性。焊缝的主要存在位置是在主管的弯管上，按照结构力学的理论进行分析。弯管的结构是其处于不连续区范围内，存在应力集中的问题，而射流管的焊接位置是在弯管上，这就使结构的不连续性得到了增强，使得焊接銳角处应力集中系数很大；预热水喷射管焊缝焊接质量对核电站应急柴油发电机组的预热水喷射管焊缝裂纹的产生有重大影响，如果焊缝质量存在问题，其裂纹的产生则是不可避免的，最终则会导致缝处裂纹漏水等重大问题；由于预热水喷射管的固定位置位于主管道弯头处，在喷射管的下方通常装有手动隔离阀，这就形成悬臂结构，悬臂结构的形成会使喷射管焊缝处的应力过于集中，在柴油发电机组运行过程中，喷射管悬臂结构受激而产生振动，在焊缝处产生较大的应力，当应力超过材料的许用疲劳应力的限值时，则会使焊缝裂纹产生。
④柴油机本体管道振动原因分析。核电站应急柴油发电机组是由抗震混凝土基座平台进行支撑的，柴油发电机的本体与外相连的管道均是采用软管，以起到隔振作用。在核电站应急柴油发电机组的日常运行过程中，管道的振动会引起柴油发电机组产生一定的缺陷，如：冷却水管道支架裂纹或断裂、冷却水回水管上仪表温度探头松脱或断裂和冷却水管道的焊缝裂纹漏水等问题。这些问题的出现直接影响了柴油发电机组的运行安全。柴油发电机组管道振动的原因包括：柴油发电机组的整体空间结构十分复杂，它的某些管段跨度过长，且弯头较多，多个管道之间是通过刚性支架结构相互连接的。管道本身、管道附件和支架等所构成的管道系统构成了一个机械结构振动系统，当压力的脉动作用在管道的弯管处或管道截面变化处，就会使不平衡力产生，不平衡力则会进一步引起管道得机械振动，特别是当干扰力的频率与结构系统的固有频率成倍数或分数比率时，管道的振动幅度会进一步增加；增压器、中冷器与冷却水回水管道是固定在一起的整体，这就造成了不同振源的相互作用，使得振动彼此传递造成管道振动加剧。
2.核电站应急柴油机组振动处理方法
上述介绍了核电站应急柴油发电机组产生振动的原因，根据这些振动的问题，需要采取针对性的必要的防振和减振措施来消除设备异常振动，最大限度的减少不合理振动对柴油发电机组的危害。
①废弃涡轮增加器振动处理方法。共振是引起增压器振动的原因之一，针对此原因，可以通过松开U型支架水平连接螺栓和H型支架的方式，在一定程度上牺牲机械紧固程度，来达到减小相关结构共振和消除结构过大应力影响的目的，从而使增压器的振动水平大幅度降低；取消增压器顶部的H型支架，同时对增压器支架进行改造，改造成为独立 U 型支架，以断绝增压器与中冷器的相互固定关系。实际测试表明，这种措施有效降低了增压器的振动水平，减小螺栓断裂事件的发生几率。
②预热水喷射管悍缝裂纹的处理方法。预热水喷射管悍缝裂纹的产生，可产生裂纹处漏水等问题。针对这个问题，可以提高焊接的质量加强焊缝的强度来减小焊缝裂纹的产生几率；将阀门和上游的橡胶软管相互对调，然后将管道的隔振边界向上移动至喷射管的法兰处。这种方法大大降低喷射管焊缝处的应力水平，防止焊缝裂纹的产生。
③柴油机本体管道振动处理方法。核电站应急柴油发电机组管道振动的处理方法包括：隔断振源和设备管道间的传递；用弹性或阻尼装置对振源和设备及管道进行连接，这样就能使振源产生的大部分能量被隔振装置吸收，以减小振源对设备及管道的干扰作用；考虑对介质温度、压力较低的部分用软管代替刚性支管，以此来降低干扰力的传递，从而使管道的振动及支管接头处易裂纹渗漏的问题得到改善，这种措施对于与主管道相关联的附件问题，如回水管垂直管段上仪表探头松脱，支管焊缝裂纹问题，均能起到了缓解改善作用。
总结
本文通过对核电站应急柴油发电机组常见故障产生的原因进行分析总结，针对异常振动产生的原因，提出了一系列的行之有效的处理措施，为减小核电站应急柴油发电机组的不合理振动的危害，提高柴油发电机组的运行安全性、可靠性方面有重大作用。
参考文献
[1] 刘永明等，DF11型机车柴油机隔振系统改进，内燃机车，2007，2（总第 396 期）：30—32.
[2] 苏州热工研究院，大亚湾核电站应急柴油机冷却水回水管振动状态评价报告，2007.03.
[3] 喻丹萍，丛滨.大亚湾核电站应急柴油机涡轮增压机支架振动测量报告，中国核动力院二所，2005.05.
[4] 杨哲等，应急柴油发电机组涡轮增压器振动问题分析，大亚湾核电，2008，总第 49 期，1-4.
[关键词]核电站；应急柴油发电机组；异常振动
中图分类号：U269.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）32-0368-01
核电站应急柴油发电机组在核电站的安全运行中起着十分重要的作用。核电站应急柴油发电机组一般被用来当作核电站的内部备用电源使用。它主要在核电站发生紧急工况时使用，为核电站的安全设备提供交流应急电源，以确保对安全设施进行有效的电力供应，及时对反应堆的反应性进行控制及为堆芯提供足够的冷却能力和有效控制，来降低核反应堆芯熔化概率。
有相关资料显示，核电站应急柴油发电机组的异常振动可能会给核电站系统带来诸多缺陷。这些缺陷包括：柴油发电机机本体管道焊缝的裂纹发生漏水、管道的支架发生断裂、设备连接的螺栓发生断裂及管道上仪表探头发生松脱或断裂等。为了避免这些问题的发生，就必须要对振动的原因进行分析，根据不同的原因采取相应的防治措施。
1.核电站应急柴油发电机组振动原因分析
①本体振动原因分析。影响核电站柴油发电机组本体振动的原因很多，由于柴油发电机组是复杂的非平衡机构，柴油发电机组的质量不平衡性是由其曲轴、连杆、活塞的结构决定的。由于其质量不平衡性的存在，振动就是是不可避免的。同时柴油发电机组的连杆、活塞等部件的更换也会引发机身整体的振动。此外，由于弹性支撑机构具有一定的隔震和减震功能，弹性支撑机构的多少对柴油发电机组的振动有一定的影响，当柴油发电机组的抗震基础的弹性支撑较少时，柴油发电机组的振动就会相对加强。
②废弃涡轮增加器振动原因分析。增压器发生振动的主要原因为柴油发电机本体的振动，但其发生高水平的振动确是由于局部因素的影响。共振是引发增压器高水平振动的主要因素之一，共振作用的存在诱发了增压器振动加剧。此外，增压器的装配方式需要严格的规范，如果在装配过程中发生螺栓紧固力矩偏差和焊接质量不足等问题，就会加大增压器发生高水平振动的概率。废气涡轮增压器的底部、中部和顶部都加装有刚性支撑结构，这些刚性支撑结构在增强了增压器的刚度的同时，也限制了增压器的自由度。
③预热水喷射管悍缝裂纹原因分析。其原因是多方面的，其中包括：管道布置的结构不合理性。焊缝的主要存在位置是在主管的弯管上，按照结构力学的理论进行分析。弯管的结构是其处于不连续区范围内，存在应力集中的问题，而射流管的焊接位置是在弯管上，这就使结构的不连续性得到了增强，使得焊接銳角处应力集中系数很大；预热水喷射管焊缝焊接质量对核电站应急柴油发电机组的预热水喷射管焊缝裂纹的产生有重大影响，如果焊缝质量存在问题，其裂纹的产生则是不可避免的，最终则会导致缝处裂纹漏水等重大问题；由于预热水喷射管的固定位置位于主管道弯头处，在喷射管的下方通常装有手动隔离阀，这就形成悬臂结构，悬臂结构的形成会使喷射管焊缝处的应力过于集中，在柴油发电机组运行过程中，喷射管悬臂结构受激而产生振动，在焊缝处产生较大的应力，当应力超过材料的许用疲劳应力的限值时，则会使焊缝裂纹产生。
④柴油机本体管道振动原因分析。核电站应急柴油发电机组是由抗震混凝土基座平台进行支撑的，柴油发电机的本体与外相连的管道均是采用软管，以起到隔振作用。在核电站应急柴油发电机组的日常运行过程中，管道的振动会引起柴油发电机组产生一定的缺陷，如：冷却水管道支架裂纹或断裂、冷却水回水管上仪表温度探头松脱或断裂和冷却水管道的焊缝裂纹漏水等问题。这些问题的出现直接影响了柴油发电机组的运行安全。柴油发电机组管道振动的原因包括：柴油发电机组的整体空间结构十分复杂，它的某些管段跨度过长，且弯头较多，多个管道之间是通过刚性支架结构相互连接的。管道本身、管道附件和支架等所构成的管道系统构成了一个机械结构振动系统，当压力的脉动作用在管道的弯管处或管道截面变化处，就会使不平衡力产生，不平衡力则会进一步引起管道得机械振动，特别是当干扰力的频率与结构系统的固有频率成倍数或分数比率时，管道的振动幅度会进一步增加；增压器、中冷器与冷却水回水管道是固定在一起的整体，这就造成了不同振源的相互作用，使得振动彼此传递造成管道振动加剧。
2.核电站应急柴油机组振动处理方法
上述介绍了核电站应急柴油发电机组产生振动的原因，根据这些振动的问题，需要采取针对性的必要的防振和减振措施来消除设备异常振动，最大限度的减少不合理振动对柴油发电机组的危害。
①废弃涡轮增加器振动处理方法。共振是引起增压器振动的原因之一，针对此原因，可以通过松开U型支架水平连接螺栓和H型支架的方式，在一定程度上牺牲机械紧固程度，来达到减小相关结构共振和消除结构过大应力影响的目的，从而使增压器的振动水平大幅度降低；取消增压器顶部的H型支架，同时对增压器支架进行改造，改造成为独立 U 型支架，以断绝增压器与中冷器的相互固定关系。实际测试表明，这种措施有效降低了增压器的振动水平，减小螺栓断裂事件的发生几率。
②预热水喷射管悍缝裂纹的处理方法。预热水喷射管悍缝裂纹的产生，可产生裂纹处漏水等问题。针对这个问题，可以提高焊接的质量加强焊缝的强度来减小焊缝裂纹的产生几率；将阀门和上游的橡胶软管相互对调，然后将管道的隔振边界向上移动至喷射管的法兰处。这种方法大大降低喷射管焊缝处的应力水平，防止焊缝裂纹的产生。
③柴油机本体管道振动处理方法。核电站应急柴油发电机组管道振动的处理方法包括：隔断振源和设备管道间的传递；用弹性或阻尼装置对振源和设备及管道进行连接，这样就能使振源产生的大部分能量被隔振装置吸收，以减小振源对设备及管道的干扰作用；考虑对介质温度、压力较低的部分用软管代替刚性支管，以此来降低干扰力的传递，从而使管道的振动及支管接头处易裂纹渗漏的问题得到改善，这种措施对于与主管道相关联的附件问题，如回水管垂直管段上仪表探头松脱，支管焊缝裂纹问题，均能起到了缓解改善作用。
总结
本文通过对核电站应急柴油发电机组常见故障产生的原因进行分析总结，针对异常振动产生的原因，提出了一系列的行之有效的处理措施，为减小核电站应急柴油发电机组的不合理振动的危害，提高柴油发电机组的运行安全性、可靠性方面有重大作用。
参考文献
[1] 刘永明等，DF11型机车柴油机隔振系统改进，内燃机车，2007，2（总第 396 期）：30—32.
[2] 苏州热工研究院，大亚湾核电站应急柴油机冷却水回水管振动状态评价报告，2007.03.
[3] 喻丹萍，丛滨.大亚湾核电站应急柴油机涡轮增压机支架振动测量报告，中国核动力院二所，2005.05.
[4] 杨哲等，应急柴油发电机组涡轮增压器振动问题分析，大亚湾核电，2008，总第 49 期，1-4.