标准规范下载简介
NB／T 25081-2018 核电站管道系统振动测试与评估.*df<*>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50**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v*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v*s 和v*law值，并进行等级评定。表1、表2中的v和表3、表4中的v*k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D*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 <*>珠江新城E1-1高支撑模板施工方案表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： <*>NB/T 250812018 <*>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。 <*>NB/T250812018 <*>NB/T250812018 <*>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0.00005**/**（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0.254**/s~2540**/s的速度范围或0.00254**~254*n 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。 <*>*** 长度L内的集中质量； *MP 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）； * 一*+*c+*+*e，其中*c为长度Lg内的流体质量，*为长度Lg内的保温层质量。 图C.1有效长度Lg和总质量*~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v*x的测量，测量结果与允许速度值vlow进行比较，验收条件 为V*x≤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： <*>v*ekn 13.4×0.15×0.7052.92 =12.4**/s（碳钢管道） (D.4) 1.5×1.0 4 13.4×0.15×0.70 74.96 =17.6**/s（不锈钢管道） (D.5) 1.5×1.0 <*>sren=12.0**/s（不锈钢管道 v*=8.5**/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。 <*>NB/T250812018 <*>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。 <*>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 <*>图E.2单跨距位移测量 <*>图E.5含弯头且一端为导向约束的悬臂管段平面内位移测量 <*>注1：L为较长管段的长度，L为较短 注2：为L段的最大位移； 注3:L,/L,≤0.5; 注4：根据图E.8确定形状系数K的值。 <*>图E.3悬臂管段位移测量 <*>图E.4含弯头的悬臂管段平面内位移测量 <*>图E.6两端约束的含弯头管段平面外位移测量（管段长度比L/L <*>NB/T250812018 <*>注1：L为较长管段的长度，L,为较短管段的长度； 注2：8为弯头处的最大位移； 注30.5气穴也是造成管道振动的常见原因。气穴产生时常伴有噪声、压力脉动、冲蚀破环以及流量降低等 题。 当液体静压降低到其汽化压力以下时，就会出现气穴。通常会发生在节流孔板或者调节阀等流动损 失较大的管道部件处。当气穴遇到压力高于其饱和压力时，气穴将会破裂，该情况在气穴移动到下游管 口或阀门时发生。气穴破裂会产生压力脉动并引起管道振动、表面侵蚀，并会加速腐蚀。 气穴噪声的大小取决于它发生的严重程度，有时可能像爆裂声，也可能像小砂砾流过管道的声音。 非常剧烈时气穴的噪声会对周边人员的听力造成损伤。当气穴破裂发生在管道或者管件表面时，就会发 生侵蚀/腐蚀。气穴溃灭产生的射流会对管道或管件表面的保护性氧化层造成破坏，从而导致腐蚀加速。 管道系统中由于流动损失较大而导致易发生气穴的管道部件主要有阀门、孔板、喷嘴、泵和弯管等。 处理由气穴导致管道振动的原则是减少或者消除气穴产生的来源，常见方法包括避免在气穴区域安放管 道部件、对管道部件表面进行特殊处理、采用多级孔板来耗散流动能量，或者在流动分离区域补齐增压 等，这些方法都有助于控制管件的损坏程度。
G.3孔板处发生气穴的工程实例
某一压水堆核电站的化学及容积控制系统（CVCS）中，在系统的泄流部分安装了一个单级降 孔板的孔径为6.35mm，长度为609.60mm，经过孔板的压降大约为13.79MPa（从上游反应 则系统压力15.52MPa，到孔板下游压力1.73MPa)。需要1.38MPa或更大的背压来防止在排放
NB/T250812018
王的气穴 由于一个压力测量表标定出现问题使其显示读数不准，导致孔板下游实际压力已降到大约0.69MPa 显示读数1.73MPa）。而这个情况在出现9个月之后才被发现。发现后系统立刻进行了重新设定，并调 整到了设计工况。然而，如此长时间在超出设计压差下运行，已经足以在出口端造成气穴和严重的冲蚀。 冲蚀反过来在出口端影响流体特性，产生持续的气穴，甚至在设计压力条件下也会持续恶化。 气穴会激励管道系统，振动量级足够高时，会导致承插焊接头出现泄漏。工作人员依照相同的设计 规范对接头进行了修复，但由于持续性气穴造成了孔板下游的不断侵蚀，使得接头频繁失效。 电站的记录显示，前期的运行并不在设计背压要求的范围之内。工程评估表明，孔板处存在出现气 穴并冲蚀孔板的趋势。更换孔板后，气穴和焊接接头泄漏的问题才得以解决。
在激振源的作用下，管道梁振动是最普遍遇到的响应。通常情况下，管道的力学分析可以简化成梁 单元来进行，因此管道在激振下的响应可以近似地按照梁振动来处理。虽然梁的某些振动频率可能高达 100Hz甚至更高，但典型的占主导地位的振动频率一般低于20Hz。消除或抑制激振源是最有效的纠正 借施。低频梁振动可通过适当增加管道的刚性支撑或者限位约束来降低振动。 经验证明，最有效的抑制低频振动的方法是在弯管、较重集中质量或管道不连续处增加约束。排气、 琉水、旁路和仪表管道等支管的振动，可以将支管上的集中质量处（阀门、法兰等）通过刚性支撑与主 管固连，来消除支管和主管之间的相对振动。 采用能承受持续振动荷载的支撑和结构来抑制管道振动，这种振动会使非抗振动设计的管件和支撑 系统产生过度磨损和疲劳。支撑及相关构件必须有承受这些振动的能力，并且应对这些支撑和结构进行 定期的检查，不能继续使用的应及时更换。 高频管道振动位移幅值较小，只有几毫米或更小，通常大部分管道系统都普遍存在高频振动。高频 振动一般难以采取有效手段加以抑制。例如，存在间隙的支吊架不能控制高频振动。 管壁振动是典型的高频振动，例如，一根外径610mm、壁厚17.48mm的钢管，其管壁振动模态的 最低频率是190Hz。管壁振动的频率与壁厚成正比，与管道直径成反比。对于管壁振动，最有效的抑 制措施是消除振源。如果振源不能有效消除，那么管壁振动频率就必须避开振源的振动频率。工程中可 采取改变管道规格、安装加强肋等措施来改变管壁振动频率，也可增加约束层阻尼来减小管道动力学响 应及其应力。
G.5附加的测试和分析
振动根源的研究需要更详细的分析和/或测试，下列步骤可用来帮助确定振动发生的根源，或降低 确定振动应力方法的保守性：例如，超过位移或速度评估限值的振动，当采用更细致的技术分析时，有 可能不超标。详细的测试也包括使用应变仪精确确定管道的峰值应力水平。应变仪结合相关测试和分析， 可以降低位移（或速度、加速度）评估的保守性。在电站运行期间，振动连续监测系统也可以用于确定 系统的振动响应。
附录H （资料性附录） 计算分析：稳态和瞬态振动的精确验证方法
计算分析：稳态和瞬态振动的精确验证方法
当系统的部分属于W3（S3）级管道系统，或当6.2及6.3中的方法不适用或过于保守时，可用本 附录描述的方法进行评价。当系统的动力学特性表明，系统振动主要是由大型设备（如泵、热交换器等） 的激励引起时，本附录中的方法也是适用的。该验证方法的主要目标就是通过测量管道系统的振动特性， 精确估计系统的振动应力。 H.2和H.3分别给出了验证方法的两种可行技术和相关要求。
H.2.4测试结果和分析结果的相关性
根据H.2.3，每个测量点的位移模态应制成表格，并归一化为该模态下的一个适当值（如模态质量 归一化）。根据傅里叶变换计算各测点的相位得到位移的相对符号（或正或负），就可得到通过试验获得 的归一化振型。对所有有贡献的模态，测量得到的管系主模态的频率和振型与理论分析得到的结果应具 备相关性。至少测试和分析得到的模态振型在具有主要贡献的模态方向上相关，而各模态下的相对幅值 不需要严格一致。此外，对应的模态频率应合理吻合。
H.2.5测试响应的评信
确认测试/分析结果具有相关性后，通过以下方式获得管系中的模态力矩或模态应力。 第i阶模态下第j点的测量位移模态（用D,表示）除以相应的分析位移（D），得到如下的模 数K：
............
理论上，如果试验模态振型和分析结果的相关性很完美，同一阶模态下的K，应该是相同的，但实 际上K，却有所不同。因此，对每阶模态取最大K，作为该模态下的模态响应系数（用K，表示）。最大的K 应从占优势模态运动方向的K，中选取，以避免不必要的保守。获得每阶模态下的模态响应系数（K，） 后，模态的试验应力向量（S）可以由分析应力向量（SA）乘以模态响应系数K，得到，即
(ST), = K,(SA)
这样获得的模态应力向量应与适当的保守方法相结合以获得管道的总应力，并根据7.2.3的评价要 求进行评价。
E,3.2 ±一般要求
H.3.3测量响应的评估
在管道测点处测得的应变，应转换成三 用7.2.3中的评价要求进行评价
附录I （资料性附录） W2级管道的振动测试评估导则
本附录目的是为W2级管道系统稳态振动的监测和基于位移判据的评估提供指导。本导则基于大量 与现场检查和测试相关的经验而制定。
这些位移判据假定：一个完整的管道系统由于稳态振动引起的应力可以通过将管道系统人为地分成 不同边界条件的管段，应用简单梁理论来保守地确定其变形限值。进一步假定：节点之间和/或相邻、 平行的抗震刚性约束之间的振动由单一振动模态主导，且能用简单梁模型的基础模态来近似。 允许交变应力幅值S，与本标准中第7章一致。对于碳钢材料，该应力幅值等于管道材料设计疲劳 曲线中10°次循环所对应交变应力强度的80%除以许用应力减弱系数1.3；对于不锈钢材料，该应力幅 值等于管道材料设计疲劳曲线中10"次循环所对应的交变应力强度。在使用管道材料设计疲劳曲线时， 应注意曲线的适用温度范围以及弹性模量取值，并根据要求进行相应的修正。
I.3.1稳态振动监测步骤
图1.1给出了稳态振动监测 出限值时，就需要进行更加具体和深入 试与分析。下面将进行具体讨论。
I.3.2.1确定待监测流体状态
振动监测的第一步是对管道系统所有 流体状态进行排列，确定振动最恶劣的工况（一 个或多个）。如果通过对运行工况的分析，无法确定最恶劣工况（一个或多个），则应在该系统的一些或 所有工况下进行振动监测。通常来说， 烈的稳态振动发生在最大或最小流量工况。
I.3.2.2管道检查
确定流体状态后，对管道进行目视检查以发现过大振动。振动的感知可以通过目视、触摸和耳听来 进行。因此，在进行现场查看时，所有感官都应很警觉，尤其是当现场光线较暗以及管道不易接近时。
即使管道振动很小，也应至少进行一次振动测量并记录系统响应，以便提供一个基准数据，作为将 来的参考。 测量位移均方根值（rms）的设备反映的仅仅是平均应力。除非是单纯的正弦信号，否则均方根测 量值无法马上转换为峰值。由于管道振动通常都是准随机信号，因此不应使用测量均方根信号的设备。 管道振动的主振频率对于管道振动问题分析很重要，因此也应作为基准数据进行记录。
JTS 320-2-2018标准下载图I.1管道稳态振动的监测与评估流程
通常来说，较大的振动出现在管道系统的部分位置。不可能、也没有必要对管道上的每个点进行振 动测量，因此只需在经判断的最大振动处进行测量。判断的基础是，该位置的振动决定管道的最大振动 应力。 振动最严重的位置不一定对应于最大位移处。例如，相同振动位移下，管道系统上刚度较大管段处 产生的应力可能比刚度较小管段上的应力更大。需要注意的是，在管道振动监测中需要凭经验来准确判 断最严重振动所在的位置，并能总体把握振动的严重程度。
I.3.2.4测试结果评估
确定了最严重振动位置后，采用I.4中的方法对测量的位移值进行评估。测量记录中应包含振动位 置、幅值、方向、频率、所进行的计算，以及振动的可接受性。 I.4中是简化易用的方法，由于其简化性，得到的允许位移值比详细分析得到的允许位移值可能要 小。在计算允许值时，需要有管道结构动力学和应力分析方面的知识，以保证分析结果的保守性。
I.3.2.5超标振动的处理
如果位移测量值大于1.4中的允许位移值，应进行深入分析，以评估振动的可接受性。如果位移测 量值大于允许值的2倍，应避免系统在相应工况下运行，直到进一步的分析证明振动可接受，或采取了 纠正措施使振动降低到允许值。基于经验，与详细分析相比，采用简单梁理论获得的位移允许值其保守 系数至少为2。 当超出允许位移限值时，可以进行简单的计算机分析。通过对管道结构准确建模，确定管道的位移 模态和管道应力，从而降低允许位移评价方法所固有的保守性。 将计算机分析得到的峰值应力与附录F中给出的允许交变应力强度进行比较。如果超出了允许值， 则需采取纠正措施来降低管道振动。表I.1给出了一些建议的纠正措施。表中选择了最具成本和时间效 益的措施来解决振动问题。
I.3.3.1振动测试仪表
振动测试仪表用于测量特定类型和范围的振动。测试时必须考虑仪表的测试范围和限制。例如，加 速度传感器通常不能感知低频振动。如果出现低频振动（低于3Hz），则应使用其他仪器来测量。 一些仪表（如位移传感器）可能无法感知高频振动响应，因此如果出现高频振动，则应使用其他仪 器（如加速度传感器）来测量。 此外，还应考虑信号调理、数据采集及存储设备的限制。例如，所使用的滤波器类型会影响到记录 的数据，如提高信噪比。常用滤波器包括高通滤波器、低通滤波器和抗混低通滤波器。
砌体内电气配管施工方案I.3.3.2定量分析技术