NB／T 25081-2018  核电站管道系统振动测试与评估

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，且未进

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瞬态分析的管道系统为S3级。 此等级管道系统的振动状况采用6.4给出的方法进行检查化工标准，采用7.2.3提供的方法进行评价

参照附录A选用适当的测试仪器，在管道系统上进行振动应变测量，测试仪器应满足附 求。

6.3振动加速度、速度和位移测试

振动等级2级（W2和S2）管道系统，应测量振动加速度、速度或位移中任一个变量，用于振动水 平的评估。采用振动加速度评估时，管道规格参见附录C中的使用条件。采用振动速度评估时，管道 振动频率与固有频率的比值应满足附录D中的使用条件。振动位移评估无使用条件限制，适用于所有 管道系统。

参照附录A选用适当的测试仪器，在管道系统上进行振动速度或振动位移测量，测试仪器 录B的要求。

6.3.3振动测试位置及方法

将管道系统分成多个包含保守边界条件的特征管段（见附录E中特征管段形式），分段考虑各特征 管段的结构形式，并在各管段上目视最大位移处进行振动位移的测量。振动位移测试方法见附录E。 振动速度的初始测量应在管道上目视最大位移点处进行。在管线上多个点外对振动速度进行连续测 量，确定最大振动速度位置。在每一测点上，沿管道圆周测量找出最大振动速度方向，测量应在该点垂 直于管道轴线方向进行，位置确定后测量最大振动速度。

振动加速度的测量应在管道上第一个阀门或其他类型集中质量处测量，沿管道圆周测量找出最大 速度方向，测量该点垂直于管道轴线方向的最大振动加速度。 最大振动加速度/速度/位移从实际加速度/速度/位移的时域信号中得到，应确保有足够长时间的 以保证统计精度，确保测量结果的可靠性。

6.4.3测试位置及方法

管道振动等级评定应符合下述前提条件： 振动引起的最大应力在弹性范围内，不发生塑性循环损伤； 在振动事故中如存在热瞬态效应，其影响已在管道系统评估中得以考虑； 由压力波动引起的沿管长方向的薄膜应力与由振动弯矩引起的应力相比可不予考虑； 振动引起的疲劳累积使用因子对设计瞬态工况引起的疲劳累积使用因子不产生显著影响。

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7.2稳态/瞬态振动等级评定

7.2.1振动等级1级（W1级/S1级）管道系统的评定

1.2.2振动等级2级（W2级/S2级）管道系统的

振动等级2级管道系统按附录D的振动速度判据进行评定，或按附录E的振动位移判据进行评定。 对于名义直径50mm以内的小直径管线，也可参照附录C的振动加速度判据进行评定。应注意振动速 度判据和振动加速度判据的使用限制条件。 采用振动速度判据进行评定时，对于稳态振动，宜按表1（碳钢管道）和表2（不锈钢管道）的振 动速度均方根值评定要求进行评定，也可按表3（碳钢管道）和表4（不锈钢管道）的振动速度峰值评 定要求进行评定，对于瞬态振动，宜按表3（碳钢管道）和表4（不锈钢管道）的振动速度峰值评定要 求进行评定。表1、表2中的v和表3、表4中vp为允许的管道最大振动速度均方根值和最大速度 峰值，按附录D计算得到，除碳钢和不锈钢以外的管道，根据管道材料的设计疲劳曲线计算相应的vms 和vplaw值，并进行等级评定。表1、表2中的v和表3、表4中的vpk为实际测量的管道最大振动速 度均方根值和最大速度峰值。 采用振动位移判据进行评定时，宜按表5的振动位移评定要求，表5中Dp根据附录E计算。 振动速度评定和位移评定均分为四个振动品质： ·优秀； ·合格； ·应评估； ·不可接受

表1W2级碳钢管道系统的振动速度均方根值评定

表2W2级不锈钢管道系统的振动速度均方根值评定

V2级和S2级碳钢管道系统的振动速度峰值评定

2级和S2级不锈钢管道系统的振动速度峰值评

表5W2级和S2级管道系统的位移评定

7.2.3振动等级3级（W3级/S3级）管道系统的评定

振动等级3级管道系统按附录F的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 6.4或附录H。按表6的要求进行评定，分为两个振动品质： ·合格； ·不合格。

及3级管道系统按附录F的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 按表6的要求进行评定，分为两个振动品质：

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表6W3级管道的交变应力强度评定

8管道系统振动评价的流程

管道系统振动评价的详细流程，参见附录J。

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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2Hz30Hz的管道振动，低频振动 的幅值可以用千分尺或千分表来估计。 对于W1（S1）级管道系统中不要求精确结果的管道，可用7.2.1所推荐的简单方法评估振动量级。 目视检查方法的目的是确认振动的可接受性。如果不能确定振动量级是否可接受，那么在目视检查 之后，需要用附录D、附录E或附录F所述的方法进行评估。

A.2.2.1加速度计

A.2.2.2速度传感器

A.2.2.3位移传感器

A.2.2.4专用传感器

对特定振动量的测量，可采用专用测试仪器（如激光振动测量仪等）

贴型，电站环境的温度及放射性量级特征可能会限制粘贴型应变片的使用，因此可以使用焊接型应变片， 它可用于核电站所有温度及放射性量级的环境。 应变片的最小可测量值应不低于0.00005mm/mm（即50ue）。应变计标距内最大应变不超过该标距 内平均应变的10%。在应变计处的材料线弹性范围内，测试仪器要能确定管道的表面主应力。 测量过程中应避免可能遇到的问题，尤其是静应力测量。这些问题与温度补偿、黏结剂稳定性、仪 器稳定性及放射性、高温环境等有关，使用者应有足够的经验，利用不断发展的新技术来避免这些潜在 问题的发生。

由于电缆噪声会污染由传感器获得的振动信号，因此在传感器与数据采集器之间应使用低 且电缆应适合预期环境的温度。 如果使用电缆接头，应注意避免接头受潮。

A.2.4.1一般要求

信号调理器应具有对应传感器要求的电特性。对加速度传感器，由信号调理器的积分电路或采集分 析仪中的软件积分来获得速度和位移输出。增益的归一化是一个和加速度传感器输出比例系数（工程单 位）联系在一起的重要特征，从而可以直接以工程单位读取数据。

A.2.4.2频率范围

1000Hz的频率范围可以覆盖所有实际管道振动

A.2.4.3振动等级范围

包括传感器在内的测量系统应能测量0.254mm/s~2540mm/s的速度范围或0.00254mm~254mn 的位移范围。

以及滤除不需要的高频噪声等。

B.1典型的振动测试系

本附录提供满足W1、W2、W3及S1、S2、S3管道系统最低测试要求的测试仪器与记录设备 规范指南。由于数据采集技术的不断发展，本附录不提供方法或技术，但不管采用何种方法采集数 据，都应确保所采集数据的准确性、可重复性，并且数据采集仪器应满足测试规范要求。附录A 给出了典型振动测试系统的指南和注意事项。在试验过程中，可以用附录A作为测试系统规范的 基本内容。

动测试系统技术要求应包含如下内容： a功能描述； b 测试仪器清单（生产商、型号、产品系列号）； 测试仪器标定记录； d 测试仪器说明书； e） 安装说明书。 .2.2 对振动测试系统来说，构成振动测试系统的每个设备，以下信息和最低要求应包含在设备规 #中： a） 每个输入和输出设备：使用的单位和满量程范围。 精度：规定为物理量满量程的百分数。振动测试系统最低要求：比所测变量验收值之10%的精 度更高。 c） 最小可测量值。振动测试系统最低要求：最小可测量值应小于所测变量验收值的80%，以确保 所有振动量级大于验收值的管道系统均能被筛选出来。 d 范围：带精度说明的满刻度量程。振动测试系统最低要求：测量范围应大于所测变量验收值的 120%。 频率响应：在指定精度内的最低和最高频率。振动测试系统的最低要求：频率响应范围须扩大 至高于最大或低于最小所测变量重要频率范围的1/2倍频程。 ? 校准数据：具体要求见B.3。 g： 其他规定：对测量系统特殊的或对变量精确测量至全关重要的其他规定（例如温度补偿、安装要 求等）。 表B.1给出了一个振动测试系统设备规范最低要求的例子。

表B.1振动测试系统性能要求举例（测试参数：位移）

振动测试系统中所有设备应包含有效期限内的校准文件，这些文件必须附在振动测试系统说明书的 后面。振动测试系统应进行现场测试并记录，以确保安装好的振动测试系统能完成系统技术要求指定的 功能。

应证明振动测试系统具备前后一致性测量的能力，这可在预调装置和检验台对某个平稳变量进行连

B.5峰值和均方根值测量

因此，该支管的振动水平可接受。 注意事项：高频振动的加速度值通常很大，根据加速度限值的假定条件，高频加速度对管道不会产 生重要影响。加速度限值假定了动态加速度对管道的影响与等效静载的影响相同。在这样的假设下，高 频加速度（这里的高频指相对小支管基频来说更高的频率）可能导致过度保守的结果。 有些管道结构和运行条件下，如由母管伸出的仪表管线可能被激起高阶模态振动（即在支管与母管 连接点与测量位置之间存在一个或多个节点），这种振动显示为在支管连接处附近沿小位移方向发生大 的加速度。另外，由壳体传递的局部轴向高幅加速度效应对小支管整体结构振动模态没有影响。本附录 给出的限值不适用于这种高阶模态振动，使用该限值会得到过于保守的结果，通常需要进行更加详细的

NB/T250812018 振动评估。

mmm 长度L内的集中质量； mMP 一在长度L以外至第一个振动方向上的刚性约束或阻尼器范围内的管道、流体、保温层质量（阀门、 接头、法兰等）； m 一m+mc+m+me，其中mc为长度Lg内的流体质量，m为长度Lg内的保温层质量。 图C.1有效长度Lg和总质量m~的确定

该方法要求在管道系统上的不同点对振动速度进行连续测量，以确定最大振动速度所在的位置。确 定该点后，在该点上进行振动速度最大值vmx的测量，测量结果与允许速度值vlow进行比较，验收条件 为Vmx≤valw。对于稳态振动，可采用振动速度均方根值判据和振动速度峰值判据；对于瞬态振动，使 用振动速度峰值判据。

充许的振动速度峰值为：

年的振动速度均方根值为

图D.1集中质量影响修正系数

如果全部系数均采用保守值，可得到任何管道形式均适用的振动速度筛选值vscren。利用筛选值初 步评估管道系统的振动量级，振动速度小于筛选值的管道不做进一步分析；振动速度大于筛选值的管道， 应计算管道的允许振动限值，以确定管道振动量级是否可接受。 下面的修正系数对绝大部分管道系统是保守的，对于极复杂的管道系统可能不保守。C=0.15， C,K,=4.0，C,=1.5，C4=0.7，C,=1.0，Se/α=52.92MPa（碳钢管道），S/α=74.96MPa（不 锈钢管道）。 管道振动速度峰值筛选限值为：

管道振动速度均方根值筛选限值为：

vpekn 13.4×0.15×0.7052.92 =12.4mm/s（碳钢管道） (D.4) 1.5×1.0 4 13.4×0.15×0.70 74.96 =17.6mm/s（不锈钢管道） (D.5) 1.5×1.0

sren=12.0mm/s（不锈钢管道 vm=8.5mm/s（碳钢管道）

主：不锈钢管道振动速度均方根筛选值参考了文献［1」的结论，碳钢管道的筛选值根据下式推导而来，良

D.4速度判据的使用条件

允许速度和应力之间的基本关系是基于下面的假设推导的：管道振动为一阶共振，其振型是一阶固

频率下的振型。速度判据公式中用系数C,来修正基本关系，以考虑非共振时的强迫振动情况。 如果管道的一阶固有频率f大于实际振动频率的2倍，即f/f>2.0，则速度判据不适月 应采用位移判据进行评价。因此，在决定使用速度判据之前应确定单跨距的固有频率，以证明逻 是适用的。

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本附录给出了用于管道振动位移评价的方法及判据。 管道系统应充分划分为足够多的振动特征管段，这些管段应包括E.6所描述的适当或保守的边界条 件。根据E.3和E.4确定管系上具有代表性的点的振动位移。

土壤标准E.2位移测试仪器要求

可使用适于多点位移测量的手持式或者临时安装式传感器来测量位移。测量中应遵守附录B中关 于测量技术的注意事项。建议确定出响应频率和相应的振幅作为辅助参数，用以验证所选特征跨距模型 的适用性，并有助于确定振源。

沿着管道进行测量，以确定峰值位移点和具有最小位移的节点（位移为零的点）。根据 特征跨距的长度（L）。节点通常出现在约束点，但也可能位于长管线的两个约束之间，如图E 所示。

5为管道平面内和平面外的

图E.1管道及弯头截面上的挠度测量

土方机械标准规范范本图E.2单跨距位移测量