Vibrationer leder - i likhet med korrosion – till utmattning och i förlängningen till att komponenter nöts ut. En avgörande skillnad är att vibrationer inte kan mätas när maskinparken står still.
I kärnkraftverk har vibrationer kritisk betydelse i generatorer och turbiner och medför störningar och uteblivna intäkter. Men det finns stora kunskapsluckor när det gäller vibrationer hos konsulter och tillverkare, menar Energiforsk som därför dragit igång forskningsprogrammet ”Vibrationer i kärnkraftverk”.
På ett seminarium i Stockholm nyligen presenterades de första resultaten av programmet, som startade i år och ska vara i hamn 2018. Medverkade på seminariet gjorde forskare från universitet i Finland, Sverige, Tyskland och Schweiz.
Seminariet kom till stora delar att handla om mätmetoder och modeller, de olika orsakerna till vibrationer och lösningar på hur de sistnämnda kan undvikas i bästa fall eller bara dämpas. Forskningsprogramet är i högsta grad resultatorienterat då tanken är att den kunskap som det generar också ska komma till nytta i kärnkraftverkens beslutsprocess i samband med investeringar och upphandlingar.
När programmet avslutas kommer Energiforsk publicera handböcker med riktlinjer i ämnet.
– Tanken med det här projektet är också att samla erfarenhet och väva ihop kunskap för kunskapsåterföring och överföring från den äldre generationen till den yngre, sade Tobias Törnström, som leder Energiforsks program ”Vibrationer i kärnkraftverk”.
Tre undergrupper
Enligt honom kan vibrationer leda till att turbiner tappar i tillgänglighet.
– Och de har orsakat problem vid effekthöjningar, poängterar Tobias som till vardags arbetar på Oskarshamns kärnkraftverk.
Forskningsprogrammet har delat in vibrationer i tre undergrupper utifrån var de förekommer i kärnkraftverk: rörsystem, turbiner och generatorer samt dieselgeneratorer.
I sitt arbete med att analysera vibrationer i Oskarshamn kärnkraftverk (OKG) fann Tobias Törnström till exempel att orsaken till vibrerande utrustning på ett ställe var att rotorn stod för nära statorn. En annan källa till förhöjda vibrationsvärden visade sig vara att mätsensorn man använde var missvisande.
– När vi bytte till en mer robust sensor sjönk nivån till under åtta millimeter, sade Tobias.
Vibrationer mäts i antal svängningar per sekund. Enheten kallas Hertz (Hz). Märkligt nog finns inget internationellt regelverk för vilka vibrationsnivåer som ska vara acceptabla i kärnkraftverk. I Sverige gäller generellt gränsvärde på åtta millimeter per sekund.
Instabilt underlag
Vibrationer kan också bero på att underlaget inte är stabilt när en maskinutrustning monterades, har forskaren Arne Lindholm kommit fram till. Det gäller till exempel luftkompressorer.
– De [luftkompressorer] ställer man bara på golvet utan att bry sig om hur de står.
Arne Lindholm har tittat på mer än 100 driftår i kärnkraftverk i både Sverige och Finland och specifikt undersökt vibrationer i dieselgeneratorer som används som reservkraft i kärnkraftverk.
Vridvibrationer
Generellt uppkommer såväl linjära som vridvibrationer vid förskjutning av motor- och drivutrustning. De kan också uppstå vid obalanser i roterande delar, motor, koppling eller rotordelar. Men det största problemet är, enligt Arne Lindholm, inte vibrationer i sig utan resonans, som är en av de bakomliggande orsakerna till vibrationer.
– Alla typer av resonans är överlägset viktigast. Laterala och vridvibrationer är mindre viktiga. Döda alla typer av resonans! [Kill all kind of resonance!] manade han.
Resonans
Resonans uppstår i kombinationer mellan komponenters strukturella massa, alltså deras vikt och grad av stelhet/styvhet. Hur kan då resonans undvikas? Till exempel genom att hålla koll på gummikomponenter, framhöll Arne Lindholm, då gummi åldras med tiden och blir då allt hårdare och stelare.
– Gummi åldras och blir som stål. Håll därför ett öga på det och använd till exempel ett stroboskop för att se hur gummit arbetar, sade Arne Lindholm.
