一、方案介绍

本方案面向核电站汽轮机组运行过程中的振动风险管理，构建覆盖转子系统、轴承座、基础结构等关键部位的多通道振动状态在线监测系统，实时获取运行振动数据，评估设备运行状态，及时识别不平衡、不对中、松动、擦碰等机械异常，保障汽轮机安全、稳定、长周期运行，服务于核电站安全生产与高效运行目标。

二、监测目标

三、需求分析

汽轮机作为核电站热能转换的核心设备，其运行状态直接影响整个发电系统的稳定性与安全性。由于高转速、高负荷、连续运行等特点，汽轮机对振动响应极为敏感。传统人工巡检存在滞后性，需引入高可靠性的在线监测系统，进行实时数据采集与智能评估，提高预警效率，降低非计划停机风险。

四、监测方法

在轴承座、转子中部、汽缸本体等位置布设高灵敏度振动速度传感器、加速度传感器和涡流位移传感器，实时采集振动波形信号。通过边缘计算设备进行前置滤波、放大、频谱分析，并上传至平台进行VC等级判定、振动趋势分析和故障诊断。系统支持24小时不间断运行，形成连续监测记录。

五、应用原理

本方案基于机械振动理论、频域分析原理及状态趋势建模技术，通过傅里叶变换、小波分析、包络解调等算法提取频谱特征，并与典型故障数据库匹配，实现对汽轮机运行状态的在线评估。根据ISO 10816和国标标准，对振动速度有效值进行等级划分，评估运行是否处于安全、预警或危险状态。

六、功能特点

七、硬件清单

系统由振动速度传感器、加速度传感器、涡流位移传感器、信号调理模块、采集处理主机、通讯模块（含工业以太网或4G/光纤）、UPS稳压电源、智能分析平台等组成。

八、硬件参数（量程、精度）

振动速度测量范围0～100 mm/s，精度优于±2%；加速度传感器量程0～50 g；涡流位移传感器量程0～5 mm，分辨率优于5 µm；频率响应覆盖2 Hz至10 kHz，满足汽轮机全工况振动频率范围需求。

九、方案实现

通过在汽轮机轴承两端、中心段、支撑基础等安装高性能传感器，结合高频数据采集终端实现同步振动信息采集。数据经处理后通过内网或专线传输至中央平台，平台结合AI算法完成振动模式识别、VC等级划分、趋势预测与风险判断，并形成可视化监控大屏和历史运行报表。

十、数据分析

系统提供丰富的数据分析能力，支持时域 RMS 值统计、频谱主频识别、包络能量变化趋势等分析维度，结合专家诊断模型，精准识别轴系不平衡、齿轮啮合不良、轴瓦磨损等典型问题。平台具备自学习功能，能持续优化诊断模型，提升故障识别准确率。

十一、预警决策

设定振动速度、位移与VC等级阈值，系统可自动分级触发预警与报警事件，通过短信、微信、邮件等方式推送给运维人员。平台支持生成诊断建议与故障闭环处理记录，助力核电站建立标准化、可追溯的安全运维体系。

十二、方案优点

十三、应用领域

适用于压水堆、沸水堆等各种反应堆类型核电机组汽轮机的运行状态监测，也可扩展至常规火电、大型联合循环机组等设备状态监测场景。

十四、效益分析

通过实施本方案，汽轮机状态可实现从“事后维修”向“预测维护”转变，有效提升设备可用率与运维效率，减少计划外停机事件发生频率，增强核电站运行的经济性、安全性与可靠性。

十五、国标规范

十六、参考文献

十七、案例分享

某沿海百万千瓦级核电站在主机改造中引入本监测系统后，成功捕捉到一起因润滑劣化导致的轴承振动升高现象，通过提前干预避免了重大机械损坏，设备可靠运行周期从18个月提升至22个月，年均节约维修与非计划停机成本超过200万元。