某核電廠發(fā)電機(jī)定子冷卻水系統(tǒng)板式換熱器異常泄漏分析

劉竹鵬 楊淦 李祥奎 羅賢龍

中圖分類號(hào)：TM623 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)：A 文章編號(hào)：1674-1145（2019）6-186-01

摘 要 文章介紹了某核電廠發(fā)電機(jī)定子冷卻水系統(tǒng)中板式換熱器異常泄漏的情況，從換熱器密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，并對(duì)密封件進(jìn)行性能檢測(cè)，找到密封件失效的原因，從而提出改進(jìn)措施。

關(guān)鍵詞 板式換熱器 泄漏 改進(jìn)措施

一、概述

（一）板式換熱器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

某核電廠1/2/3/4號(hào)發(fā)電機(jī)定子冷卻水系統(tǒng)（GST系統(tǒng)）的板式換熱器是德國(guó) GEA 為發(fā)電機(jī)定子冷卻系統(tǒng)提供的高效換熱器，主要用于冷卻發(fā)電機(jī)定子線圈冷卻水，冷源由電廠閉式冷卻水系統(tǒng)（SRI系統(tǒng)）提供。板式換熱器型號(hào)為NT150S CD-10，每臺(tái)機(jī)組配備兩臺(tái)，一用一備。

板式換熱器的換熱片材質(zhì)為AISI 316，數(shù)量130 片/臺(tái)，板片間密封膠條材質(zhì)為丁腈橡膠，數(shù)量130 片/臺(tái)。兩端壓緊板使用Q235鋼板，夾緊螺栓采用M36鍍鋅長(zhǎng)絲，絲桿用#35鋼材料。

（二）板式換熱器泄漏調(diào)查

發(fā)電機(jī)定子冷卻水系統(tǒng)（熱側(cè)）工作壓力0.9MPa，閉式冷卻水系統(tǒng)（冷側(cè)）工作壓力0.6-0.7MPa，板式換熱器設(shè)計(jì)壓力1.0MPa。該電廠1-3號(hào)機(jī)組投運(yùn)后，停運(yùn)定子冷卻水泵后多臺(tái)板式換熱器發(fā)生泄漏，具體情況如下：

2015年10月，1號(hào)機(jī)大修停機(jī)，GST系統(tǒng)停運(yùn)定子冷卻水泵后，在用和備用板式換熱器均出現(xiàn)漏水，板式換熱器發(fā)生泄漏。

2017年01月，3號(hào)機(jī)組停機(jī)，現(xiàn)場(chǎng)停運(yùn)定子冷卻水泵，根據(jù)操作指令，先關(guān)閉換熱器的閉式冷卻水入口側(cè)隔離閥 （出口側(cè)保持開啟），之后關(guān)閉定子冷卻水入口側(cè)隔離閥（出口側(cè)為在線關(guān)閉狀態(tài)），關(guān)閥過(guò)程中，工作中的板式換熱器發(fā)生泄漏。為檢查另一臺(tái)備用換熱器的密封性，進(jìn)行了打壓試驗(yàn)，壓力升至1.0MPa穩(wěn)壓5分鐘左右沒(méi)有泄漏現(xiàn)象，隨后緩慢往上升壓，立即發(fā)生外漏。根據(jù)廠內(nèi)打壓試驗(yàn)記錄，最高試驗(yàn)壓力為1.5MPa，穩(wěn)壓10分鐘。

二、板式換熱器泄漏原因分析

（一）板式換熱器結(jié)構(gòu)和泄漏現(xiàn)象分析

從板式換熱器的密封形式來(lái)進(jìn)行分析：在兩片換熱片中間安裝有一條密封膠條，板片的兩側(cè)分別為定子冷卻水和閉式冷卻水通道。在任意兩片板片內(nèi)，密封膠條將板片所隔成的腔室分為A、B、C共3個(gè)區(qū)域（參見圖1），C與大氣相通。根據(jù)之前板式換熱器漏水的現(xiàn)象來(lái)分析，A/B/C三個(gè)區(qū)域形成了貫通，密封條完全失效。

（二）板式換熱器泄漏原因分析

對(duì)3號(hào)機(jī)漏水的密封條與新密封條進(jìn)行性能檢測(cè)，拉伸性能測(cè)試結(jié)果如下：

平均硬度對(duì)比如下：

從檢測(cè)結(jié)果看，3號(hào)機(jī)密封膠條有軟化現(xiàn)象，尤其是硬度值已明顯低于新膠條，并低于國(guó)標(biāo)值。從密封結(jié)構(gòu)分析，密封條硬度提高和伸長(zhǎng)率降低，主要考慮更好的傳遞板片與板片之間的壓緊力，當(dāng)膠條變軟，中間部位的密封條和板片所受到的壓緊力則會(huì)相應(yīng)的降低。現(xiàn)場(chǎng)的板式換熱器漏水發(fā)生在板式換熱器的中間位置，與上述分析相符。

經(jīng)調(diào)查，1號(hào)機(jī)和3號(hào)機(jī)的板式換熱器首次漏水時(shí)間都發(fā)生在生產(chǎn)日期后第5年，此時(shí)機(jī)組雖然只運(yùn)行了1年，但密封條性能已明顯下降。而電廠針對(duì)換熱器密封條更換的預(yù)防性維修管理策略中，更換周期設(shè)置為5年至7.5年，且從機(jī)組商運(yùn)后開始計(jì)算，沒(méi)有考慮板式換熱器從廠家生產(chǎn)到機(jī)組投產(chǎn)的時(shí)間，導(dǎo)致首次更換時(shí)間遠(yuǎn)大于5年， 電廠預(yù)防性維修管理存在不足。

（三）改進(jìn)措施

1.考慮板式換熱器的生產(chǎn)日期和存儲(chǔ)時(shí)長(zhǎng)，將板式換熱器密封膠條首次更換的觸發(fā)時(shí)間修改為機(jī)組投運(yùn)前，防止密封膠條更換時(shí)間點(diǎn)被安排到壽期末。

2.電廠修改了板式換熱器密封膠條的更換周期，從5年調(diào)整為3年，縮短了膠條工作時(shí)間。

三、結(jié)語(yǔ)

制定板式換熱器的預(yù)防性維修策略時(shí)，密封膠條的首次更換時(shí)間應(yīng)從設(shè)備的生產(chǎn)日期開始計(jì)算，而不能從機(jī)組的投運(yùn)時(shí)間計(jì)算，并充分考慮設(shè)備運(yùn)行工況對(duì)密封膠條的影響，適當(dāng)縮短膠條的更換周期。

參考文獻(xiàn)：

[1]核電廠板式換熱器運(yùn)行與維修手冊(cè).