福清核電廠隔膜壓縮機(jī)常見(jiàn)問(wèn)題分析及改進(jìn)

付堅(jiān)強(qiáng) 高鑫

（中國(guó)核電工程有限公司華東分公司核環(huán)保中心，浙江海鹽 314300）

福清核電廠隔膜壓縮機(jī)常見(jiàn)問(wèn)題分析及改進(jìn)

付堅(jiān)強(qiáng) 高鑫

（中國(guó)核電工程有限公司華東分公司核環(huán)保中心，浙江海鹽 314300）

核電廠的含氫廢氣處理系統(tǒng)中的主要設(shè)備隔膜壓縮機(jī)在調(diào)試過(guò)程中經(jīng)常遇到排油壓力表示數(shù)異常問(wèn)題。通過(guò)力學(xué)計(jì)算可以得出排油壓力表異常的主要原因是由于引壓管線過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致壓力傳播衰減過(guò)大引起的。改進(jìn)措施就是縮短引壓管線的長(zhǎng)度，把油壓表移到壓縮機(jī)本體上。

隔膜壓縮機(jī)；排油壓力；引壓管線

核電廠中含氫廢氣處理系統(tǒng)的主要設(shè)備是隔膜壓縮機(jī)，北京京城壓縮機(jī)有限公司生產(chǎn)的1GV3-40/10-I型隔膜壓縮機(jī)被廣泛應(yīng)用于福清1/2號(hào)機(jī)、3/4號(hào)機(jī)及海南1/2號(hào)機(jī)組。該類(lèi)型的隔膜壓縮機(jī)的工作原理是電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)曲軸、連桿、活塞驅(qū)動(dòng)液壓油，由液壓油驅(qū)動(dòng)膜片對(duì)需要壓縮的氣體進(jìn)行壓縮。當(dāng)機(jī)器運(yùn)行時(shí)，液壓缸中的液體壓力高于活塞的背壓，因此液體不可避免地會(huì)通過(guò)活塞環(huán)而泄漏，必須附設(shè)一個(gè)小的補(bǔ)償油泵（以下稱作柱塞泵）。柱塞泵補(bǔ)充的液體量，必須大于泄漏量。多余的補(bǔ)液量即相當(dāng)于增大了活塞的行程，致使活塞未到外止點(diǎn)時(shí)，膜片便先貼到了缸蓋的表面，容易損壞膜片。因此，必須把余下活塞行程容積的液體排放出去，故液壓缸上又設(shè)置有調(diào)壓閥，把多余的油重新導(dǎo)回曲軸箱中。整個(gè)壓縮機(jī)可分為2個(gè)回路，即油回路和氣回路，油回路即是做功回路。

在福清1、2號(hào)機(jī)組隔膜壓縮機(jī)調(diào)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了一些問(wèn)題，主要發(fā)生集中在油回路，本文對(duì)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了分析并結(jié)合調(diào)試經(jīng)驗(yàn)給出問(wèn)題的改進(jìn)辦法，旨在為后續(xù)機(jī)組的調(diào)試提供一定的借鑒。

1 問(wèn)題分析及改進(jìn)

1.1 油壓表示數(shù)異常

福清1、2號(hào)機(jī)組隔膜壓縮機(jī)試車(chē)的時(shí)候，按照正確的規(guī)程步驟進(jìn)行啟動(dòng)后發(fā)現(xiàn)位于屏蔽墻外面的用于檢測(cè)隔膜壓縮機(jī)排油壓力的壓力表的示數(shù)異常，基本為0，在對(duì)儀表根閥進(jìn)行檢查確認(rèn)全開(kāi)且對(duì)儀表重新排氣后示數(shù)仍然不變。

設(shè)備運(yùn)行時(shí)其他參數(shù)如下：電流18.4A，排氣壓力0.7Mpa.g，排氣溫度65℃，機(jī)器工作時(shí)聲音無(wú)異響。通過(guò)對(duì)比廠家提供的設(shè)備運(yùn)行維修手冊(cè)（以下簡(jiǎn)稱EOMM手冊(cè)）可以看出，上述過(guò)程中隔膜壓縮機(jī)處于正常工作狀態(tài)，此時(shí)的排油壓力應(yīng)為1.1～1.4MPa.g。

1.1.1 原因分析?，F(xiàn)場(chǎng)引壓管的布置需要穿過(guò)屏蔽墻，所以其長(zhǎng)度（大概是5m）比一般的引壓管要長(zhǎng)許多?？紤]到膜壓機(jī)的排油壓力為一個(gè)周期脈動(dòng)的力，其在引壓管中的傳播主要是以縱波的形式傳播，而縱波在傳播過(guò)程中衰減比橫波要快許多，且衰減程度隨傳播距離增大而增大。為了分析一下衰減的幅度具體有多少，以下將通過(guò)定量的力學(xué)計(jì)算進(jìn)行確定。為了簡(jiǎn)化模型，將現(xiàn)場(chǎng)引壓管看成是長(zhǎng)度為5m的直管道，則對(duì)于上游輸入周期變化的壓力P0，其輸出壓力P的表達(dá)可以寫(xiě)成［1］：

取r0=21.3×10-3m，γ=0.55×10-4m2/s，c0=1 200m/s，ρ= 0.874×103kg/m3，l=5m。計(jì)算前20次諧波的結(jié)果如表1所示，將表1數(shù)據(jù)繪制成折線圖如圖1所示。

表1 諧波結(jié)算結(jié)果

圖1 諧波結(jié)算折線圖

從圖1可以看出，隨著n的增加，P/P0在0.1附近震蕩，這里取P/P0=0.1，P0=1.4MPa.g，則P=0.14MPa.g。同時(shí)，考慮到現(xiàn)場(chǎng)管路有多個(gè)彎頭和儀表根閥，這些都會(huì)造成波在傳播過(guò)程中發(fā)生衰減，最終壓力P′必然小于0.14MPa.g，現(xiàn)場(chǎng)壓力表量程為0～4MPa.g，這個(gè)壓力大約占總量程的3.5%，于是就導(dǎo)致了上述出現(xiàn)的現(xiàn)場(chǎng)觀察排油壓力基本為0的現(xiàn)象。

1.1.2 改進(jìn)方案。通過(guò)式（1）（2）（3）可以看出，對(duì)于給定的管道和介質(zhì)，只有傳播距離l和管道直徑r0與P/P0有關(guān)。在實(shí)際工況中又以改短引壓管的長(zhǎng)度最為方便實(shí)用。為了保證長(zhǎng)度足夠短，選擇把這兩塊壓力表直接安裝在壓縮機(jī)本體上，此時(shí)l≈0，可以保證波的傳播過(guò)程無(wú)衰減。

1.1.3 改進(jìn)效果。現(xiàn)場(chǎng)重新啟動(dòng)壓縮機(jī)后壓力表的示數(shù)穩(wěn)定在1.1MPa.g與EOMM數(shù)據(jù)相匹配，從而證明這種做法是可行的。

后續(xù)的福清3、4號(hào)機(jī)組，海南1、2號(hào)機(jī)組的隔膜壓縮機(jī)試車(chē)時(shí)也是遇到同樣的問(wèn)題，均以相同的解決方案進(jìn)行處理且處理結(jié)果令人滿意。

1.2 對(duì)后續(xù)機(jī)組調(diào)試及運(yùn)行的建議

①如果跟蹤階段發(fā)現(xiàn)膜壓機(jī)的排油壓力引壓管過(guò)長(zhǎng)，提前發(fā)起設(shè)計(jì)變更（DCR），修改引壓管線，避免試車(chē)時(shí)浪費(fèi)不必要的時(shí)間。

②安裝及調(diào)試階段現(xiàn)場(chǎng)衛(wèi)生條件很差，需要注意成品防異物保護(hù)，尤其是柱塞泵活動(dòng)部件需要定期清理及潤(rùn)滑。

③調(diào)壓閥在檢修過(guò)后一定要重新調(diào)整至工作位，即手柄和閥門(mén)軸線平行，這與核電廠一般的手動(dòng)閥是相反的，需要注意。

④對(duì)于超過(guò)30d不啟動(dòng)的壓縮機(jī)，在壓縮機(jī)啟動(dòng)前需要給油回路排氣，并置換新油。

2 結(jié)論

隔膜壓縮機(jī)是核電廠中含氫廢氣處理系統(tǒng)的主要設(shè)備，在福清1、2號(hào)機(jī)組調(diào)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了一些問(wèn)題，針對(duì)所發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行原因分析及排查并確定要因，給出了改進(jìn)方案，使得這些問(wèn)題得到了有效的解決。具體來(lái)看，排油壓力異常是隔膜壓縮機(jī)調(diào)試過(guò)程中最常見(jiàn)的一種故障。針對(duì)排油壓力異常的問(wèn)題，通過(guò)計(jì)算得出是引壓管過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致的壓力衰減過(guò)大引起的，主要通過(guò)縮短引壓管可以有效地解決該問(wèn)題。本文描述的問(wèn)題在后續(xù)福清3、4號(hào)機(jī)和海南1、2號(hào)機(jī)組也均有不同程度的發(fā)生，也都采用了和本文相同的處理方法進(jìn)行了處理。因此，本文所形成的改進(jìn)方法和建議可以為今后核電廠隔膜壓縮機(jī)的調(diào)試及運(yùn)行提供一定的參考。

［1］蔡亦剛，盛敬超，路甬祥.液壓油中壓力波傳遞速度特性的研究［J］.浙江大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版），1988（S1）：53-58.

The Common Problem Analysis and Treatment Process of the Septum Compressor in NPP

Fu JianqiangGao Xin
（NuclearEnvironmentalProtectionCenter，EastChinaBranchofChinaNuclearPowerEngineeringCo.,Ltd.，HaiyanZhejiang314300）

During the debugging process of septum compressor,which is the main equipment in the hydrogen containing waste gas treatment system of nuclear power plant,the problem of abnormal number of oil discharge pressure is often encountered.It could be concluded that the main reason for the abnormal discharge pressure gauge was that the pressure of the pipeline was too long,which led to the excessive pressure attenuation.The improvement measure was to shorten the length of the pressure pipe and moved the oil pressure gauge to the compressor body.

septum compressor；discharge oil pressure；pressure line

TM623

A

1003-5168（2017）04-0088-02

2017-03-01

付堅(jiān)強(qiáng)（1979-），男，碩士，工程師，研究方向：核電調(diào)試。