DLT 1103-2009 核电站管道振动测试与评估

1ICS27.120F29备案号：26343-2009中华人民共和国电力行业标准DL/T1103—2009核电站管道振动测试与评估Testingandevaluationofvibrationinnuclearpowerplantpipingsystem标准分享网提示：非正式出版标准仅供参考2009-07-22发布2009-12-01实施中华人民共和国国家能源局发布2目次前言1范围2规范性引用文件3定义4管道振动分类及等级5振动测试方法6管道振动等级评定3前言本标准规定了核电站管道振动的分类、检查与测量要求，计算分析和评定。本标准参照ASMEOM-S/G2000Part3：核电站管道系统试运行及启动过程中的振动测试要求，并等效引用其主要内容。本标准的附录A、附录E为资料性附录，附录B、附录C和附录D为规范性附录。本标准由中国电力企业联合会提出。本标准由电力行业核电标准化技术委员会归口并解释。本标准起草单位：苏州热工研究院有限公司、大亚湾核电运营管理有限责任公司。本标准主要起草人：林磊、陈志林、薛飞、遆文新、王俊、汪小龙、陆念文、杜建英。本标准为首次制定。本标准在执行过程中的意见或建议反馈至中国电力企业联合会标准化中心（北京市白广路二条一号，100761）。4核电站管道振动测试与评估1范围本标准规定了核电站管道系统的振动测试方法、评估方法及验收准则。本标准适用于核电站役前、初始启动试验、运行阶段各种工况下进行的管道系统稳态振动和可预期的瞬态振动的测试与评估。本标准不适用于役前、初始启动试验、运行阶段的各种工况下的随机偶发管道瞬态振动的测试与评估。管道系统中的设备（如泵、阀等）不属于本标准范围。2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。ASMEOM-S/G-2000Part3核电站管道系统试运行及启动过程中的振动测试要求ASME锅炉及压力容器规范，第Ⅲ卷ASMEB31系列管道规范3定义下列定义适用于本标准。3.1管道系统pipingsystem指由管道组件和部件组成，其边界和功能在设计规范中明确给出。3.2测试工况testconditions指在进行测试时管道系统所处的工况。3.3正常运行工况normaloperatingconditions指管道系统处于预期功能的运行工况。3.4运行测试operationaltesting指正常运行工况下进行的测试活动。3.5调试测试preoperationaltesting指在冷态、热态调试阶段进行的测试活动。3.6稳态振动steady-statevibration在正常运行中时间相对较长的周期性振动。3.7瞬态振动transientvibration指在相对较短时间间隔内发生的振动，其应力循环次数小于1×106，如泵启动和切换，阀门的快速开、关及安全释放阀动作等。3.8管壁振动shell-wallvibration指管壁的径向振动，其特征是周向呈叶状振型。3.9原型prototype5指根据原始设计建造的系统，该系统没有任何可用的历史测试记录。3.10振动测试系统vibrationtestingsystem包括用于测试和记录振动数据的所有仪表或测试设备。在测量位置所要测量的变量（如位移、速度、加速度等）作为系统的输入信号，则振动测试系统的输出信号为被测量的数字/模拟量，且转换为相应的物理量。3.11振动等级vibrationclass根据管道系统的特点和振动水平对其进行等级划分，稳态振动的管道系统其振动等级分别为W1、W2、W3，瞬态振动的管道系统其振动等级分别为S1、S2、S3。4管道振动分类及等级4.1稳态振动4.1.1振动等级1（W1）满足下述条件之一的管道系统为W1级：a）可以获得其在原型或相似系统上的测试数据，且可观测到最小不可接受振动的管道系统。b）根据经验反馈，不会出现显著振动响应的管道系统。此等级管道系统的振动状况采用5.1.1给出的方法进行检查，采用6.2.1提供的准则进行评价。4.1.2振动等级2（W2）满足下述条件之一的管道系统为W2级：a）根据经验反馈，可能出现显著振动响应的管道系统。b）不适宜用W1级管道系统的评价方法进行评定的管道系统。此等级管道系统的振动状况采用5.1.2给出的方法进行检查，采用6.2.2提供的准则进行评价。4.1.3振动等级3（W3）满足下述条件之一的管道系统为W3级：a）响应特性不是简单管道模态的管道系统（如出现管壁振动）。b）不适宜用W2和W1类管道评价方法进行评定的管道系统。此等级管道系统的振动状况采用5.1.3提供的方法进行检查，采用6.2.3提供的准则进行评价。4.2瞬态振动4.2.1振动等级1（S1）满足下述要求的管道系统为S1级：系统在运行寿期内经历瞬态振动（例如，系统经受泵的启动、阀门的开启和关闭），并且根据经验反馈，不会出现显著振动响应的管道系统。此等级管道系统的振动状况采用5.2.1提供的方法进行检查，采用6.3.1提供的准则进行评价。4.2.2振动等级2（S2）满足下述要求的管道系统为S2级：用预期动载荷进行设计和分析，并根据所施加的预期动载荷能保守地预测瞬态力函数及相应结构响应的管道系统。此等级管道系统的振动状况采用5.2.2提供的方法进行检查，采用6.3.2提供的准则进行评价。4.2.3振动等级3（S3）满足下述要求的管道系统为S3级：根据经验反馈，由于部件设计的固有特性、系统运行或管系设计特性而经受明显瞬态情况，且并未进行瞬态分析的管系。此等级管道系统的振动状况采用5.2.3提供的方法进行检查，采用6.3.3提供的准则进行评价。5振动测试方法65.1稳态振动测试方法5.1.1目视检查方法目视检查方法参见附录A.1。5.1.2振动速度测试5.1.2.1测试设备参见附录A选用适当的测试仪器，在管道系统上进行振动速度测量，所用测试仪器应满足附录B的要求。5.1.2.2测试位置及方法初始测量应在管道上目视最大位移点处进行。在管线上不同点对振动速度进行连续测量，确定出最大峰值振动速度所在位置。在每一测点上，沿管道圆周进行测量以找出最大振动速度的方向，测量应该在该点垂直于管道轴线的方向上进行，位置确定后进行最大峰值振动速度（）的最终测量。最大峰值振动速度从实际速度时域信号中得到，应确保有足够长时间的信号，以保证统计精度，确保测量结果的可靠性。所使用仪器的测量频率范围应符合附录B中B.2.1的要求。5.1.3振动应变测试5.1.3.1测试设备参见附录A选用适当的测试仪器，在管道系统上进行振动应变测量，所用测试仪器应满足附录B的要求。5.1.3.2测试位置及方法a）进行管道系统的应变测量时，在直管段上靠近可能发生最大应力部位（如焊缝、支管连接处等）应布置足够多的应变片，记录管道系统的动态应变。b）测定管道的名义弯矩，应变片应布置于非应力集中部位。5.2瞬态振动测试方法5.2.1目视检查方法在要求进行瞬态振动检查的各瞬态工况下对管道系统进行目视检查。若需要，试验可重复以获取不同点的目视检查结果。其他要求见5.1.1。5.2.2振动速度测试5.2.2.1测试设备对于瞬态振动速度的测量，需选择合适的传感器，传感器应具有足够的量程和频率响应，以测量冲击载荷下的管道响应。5.2.2.2测试位置及方法按照5.1.2.2中的相关要求执行。5.2.3振动应变测试按照5.1.3中的相关要求执行。5.3记录报告振动测试记录报告中应包括：a）测试对象；b）测试时间；c）测试方法；d）测试位置；e）测试环境；f）测试仪器；g）测试工况；h）测试结果。6管道振动等级评定6.1前提条件7本节的管道振动等级评定是在下述前提条件基础上建立的：（1）振动引起的最大应力在弹性范围内，因此不发生塑性循环失效；（2）在振动事故中如存在热瞬态效应，则其影响已在管道系统评估中得以考虑；（3）由压力波动引起的薄膜应力与由振动弯矩引起的应力相比可不予考虑；（4）振动事故的疲劳累积使用系数对其他预先确定瞬态振动的累积使用系数没有显著影响。6.2稳态振动6.2.1W1级管道系统的评定W1级管道系统根据目视检查人员的经验或简易仪器测量结果进行评定。W1级管道系统的测试结果分为可接受和不可接受，评定方法如下：a）目视检查人员应根据以下因素对管道振动量级进行评价：1）振幅和位置；2）与敏感设备的接近程度；3）连接分支特性；4）临近部件支撑的能力；5）运行的一些独有特性。振动量级可接受的管道系统，可不进行进一步的测量或评估。b）振动量级不可接受的管道系统，或无法判断所观察到的变形是否可接受的管道系统，应根据6.2.2或6.2.3进行评估。6.2.2W2级管道系统的评定W2级管道系统按附录C的峰值速度判据进行评定。W2级管道系统的测试结果按照表1（碳钢管道）和表2（不锈钢管道）的评定要求进行评定，分为四个振动品质：1）优秀；2）合格；3）应评估；4）不可接受。表1、表2中的按附录C计算得到，除碳钢和不锈钢以外的其他材料管道，根据S-N曲线计算相应的值，并进行等级评定。表1W2级碳钢管道系统的评定最大峰值振动速度测量值振动品质评定要求0≤≤12.4优秀无合格跟踪应评估进行应力评价，见6.2.3不可接受建议处理表2W2级不锈钢管道系统的评定最大峰值振动速度测量值振动品质评定要求80≤≤21.3优秀无合格跟踪应评估进行应力评价，见6.2.3不可接受建议处理6.2.3W3级管道系统的评定W3级管道系统的评定按附录D.1的允许交变应力强度判据进行评定。用于获得管道振动应力的方法参见附录E。对于W3级管道系统，按照表3的要求进行评定，分为两个振动品质：1）合格；2）不合格。表3依据应力给出的振动品质最大交变应力强度测量值Salt振动品质评定要求Salt≤Sa合格跟踪Salt＞Sa不合格应处理表3中Salt和Sa的定义见附录D。6.3瞬态振动6.3.1S1级管道系统的评定S1级管道系统根据目视检查人员的经验或简易仪器测量结果进行评定。S1级管道系统的测试结果分为可接受和不可接受。a）目视检查人员应根据以下因素对管道系统振动量级进行评价：1）振幅和位置；2）与敏感设备的接近程度；3）连接分支特性；4）临近部件支撑的能力；5）运行的一些独有特性。振动量级可接受的管道系统，可不进行进一步的测量或评估。b）振动量级不可接受的管道系统，或无法判断所观察到的变形是否可接受的管道系统，应根据6.3.2或6.3.3进行评估。6.3.2S2级管道系统的评定S2级管道系统按附录C的峰值速度判据进行评定。S2级管道系统的测试结果按照表4（碳钢管道）和表5（不锈钢管道）的评定要求进行评定，分为三个振动品质：1）优秀；2）合格；3）应评估。表4和表5中的按附录C计算得到，除碳钢和不锈钢以外的其他材料管道，根据S-N曲线计算相应的值，并进行等级评定。表4S2级碳钢管道的评定最大峰值振动速度测量值振动品质评定要求90≤≤12.4优秀无合格跟踪应评估进行应力评价，见6.3.3表5S2级不锈钢管道的评定最大峰值振动速度测量值振动品质分类评定要求0≤≤21.3优秀无合格跟踪应评估进行应力评价，见6.3.36.3.3S3级管道系统的评定S3级管道系统的评定按附录D.2的允许交变应力强度判据进行评定。用于获得管道振动应力的方法参见附录E。按照表6的评定要求进行评定，分为两个振动品质：1）合格；2）不合格。表6依据应力给出的振动品质最大振动应力测量值σmax振动品质评定要求Salt≤Sa合格跟踪Salt＞Sa不合格修复10附录A（资料性附录）测试设备指南A.1目视方法目视检查方法适用于W1（S1）级管道系统的测试。目视检查方法允许利用感官（如触摸）来确定振动量级是否可接受。例如，凭借经验通过触摸可以相当准确地感觉到频率为2Hz～30Hz的管道振动，低频振动的幅值可以用千分尺来估计。对于W1（S1）级管道系统