消防系統(tǒng)濕式噴淋閥頻繁報警故障診斷及處理

曾韻韜，韓 鵬，于群利，張 帆，吳 浩

（中核核電運行管理有限公司，浙江嘉興 314300）

0 引言

重水堆核電廠（以下簡稱“重水堆”）的兩臺重水堆機組共有118 個消防系統(tǒng)，其中濕式噴淋系統(tǒng)共76 個。濕式噴淋系統(tǒng)是對現場火災自動探測報警和自動噴水滅火的保護裝置，在現場發(fā)現火災時及時地向主控發(fā)出報警信號同時噴水滅火，保護現場人員及設備的安全，是整個機組安全運行的重要保障。

濕式噴淋消防系統(tǒng)由濕式噴淋閥組和信號部件組成，在2017 年的一段時間內，1 號機組凝汽器區(qū)域消防系統(tǒng)在消防泵啟動時，水流壓力開關被觸發(fā)，主控出現閥門動作報警信號，現場發(fā)出聲光報警，部分報警在持續(xù)一段時間后自動消除。對該設備進行了多次檢查和處理，報警缺陷未消除。

1 濕式噴淋閥組結構

該消防系統(tǒng)由國外某公司生產，主要由手動閘閥、濕式噴淋閥及其他管道附屬閥門組成。正常情況下，濕式噴淋閥的閥前、閥后均充滿消防水，閥后壓力等于或稍大于閥前壓力，在閥后介質壓力和彈簧的彈力的作用下閥芯與閥座閉合。當系統(tǒng)壓力出現波動時，閥前壓力稍大于閥后壓力，但是會通過旁通止回閥快速地平衡閥前和閥后壓力。系統(tǒng)壓力波動消除以后，閥前壓力回落、閥后壓力保持不變，確保濕式噴淋閥的密封性（圖1）。

圖1 濕式噴淋閥組流程

在現場發(fā)生火災、消防噴頭炸裂時，閥后消防水從噴頭噴出滅火，閥后壓力降低，在閥前消防水的壓力下閥芯打開。當閥芯離開閥座時，消防水進入閥座的引流孔，使水流開關受到壓力被觸發(fā)，對主控發(fā)送信號，同時現場發(fā)出聲光報警?；馂谋粨錅绾?，運行人員手動關閉閘閥、消防噴頭停止噴水，管道內的余水則從疏水閥排出，觸發(fā)壓力開關的消防水從下方的疏水管線流出、壓力開關復位，現場聲光報警停止。

2 故障分析與處理

2.1 分析方法

FTA（Fault Tree Analysis，故障樹分析法）是一種從系統(tǒng)到部件，再到零件的“下降型”分析方法，可以清晰列出故障原因、事故層次，有效避免故障原因橫向列舉造成的混雜和耗時長的問題。因此，決定采用該法對濕式噴淋閥頻繁報警原因自上而下、逐層地進行定性分析和排查（圖2）。

圖2 濕式噴淋閥頻繁報警原因分析

2.2 故障原因分析

2.2.1 延遲箱下方管線堵塞

清理檢查濕式噴淋閥的所有附屬管線及截流孔，發(fā)現截流孔上存在雜質，導致延遲箱內的余水排除緩慢，容易觸發(fā)報警。清理完成后，確認排水管線通暢無堵塞、報警觸發(fā)時能正常排水，排除因延遲箱下方管線堵塞造成頻繁報警的可能。

2.2.2 噴淋閥組存在內漏

（1）濕式噴淋閥密封異常。因閥芯墊片長期受到閥后介質的擠壓，閥芯墊片會有變形、破損或密封性能下降的可能。同時消防水的水質較差，在閥芯墊片發(fā)生輕微動作時，會有雜質殘留在密封面上，導致密封不嚴的情況。對濕式噴淋閥進行解體檢查，發(fā)現閥芯墊片因受長期擠壓，在閥座引流孔的位置處，閥芯墊片存在一定的形變凸起。閥芯輕微動作后因凸起部分出現偏移導致閥芯墊片無法正常回坐，密封性能下降。更換閥芯墊片后進行觀察跟蹤，發(fā)現濕式噴淋閥的頻繁報警缺陷未消除，排除因閥芯閥座密封性存在內漏的可能。

（2）報警試驗閥密封異常。解體檢查報警試驗閥，確認閥芯墊片完好無破損，閥芯閥座密封面無雜質殘留，且正常運行期間報警試驗閥閥后無水流出，因此排除報警試驗閥內漏的可能。

2.2.3 系統(tǒng)壓力波動過大

造成系統(tǒng)壓力波動過大的原因主要有3 個：

（1）系統(tǒng)管網存在漏點。首先檢查凝汽器區(qū)域消防系統(tǒng)閥后管網，檢查后確認凝汽器區(qū)域消防系統(tǒng)閥后管網無可見漏點，排除閥后管網泄漏的可能。

（2）消防泵輸出壓力過高。在消防泵啟動時對其進行觀察，當系統(tǒng)壓力達到165 psi 時，消防泵出口側的釋放閥動作，使得系統(tǒng)壓力維持在165 psi，消防泵運行10 min 后停泵，系統(tǒng)壓力也穩(wěn)定在165 psi，排除消防泵出入壓力過高導致系統(tǒng)壓力波動大的可能。

（3）系統(tǒng)調節(jié)容積降低。因原消防水系統(tǒng)的調節(jié)容積較小，調節(jié)容積約為1 m3，較小的調節(jié)容積不僅導致消防泵的頻繁啟動，同時在消防泵啟動時，系統(tǒng)壓力會產生較大的壓力波動，會降低閥門密封可靠性。因此在前期對該系統(tǒng)進行變更，增加了4個調節(jié)容積為0.75 m3的隔膜式氣罐，使系統(tǒng)實際調節(jié)容積約增大到4 m3。若隔膜式氣罐內的氣囊發(fā)生破裂，不僅會減少系統(tǒng)的調節(jié)容積，同時也會增加消防泵啟動頻率，造成系統(tǒng)壓力波動過大。

對4 個隔膜式氣罐逐一進行檢查，發(fā)現其中一個氣罐的氣囊存在破損，導致該穩(wěn)壓罐失去調節(jié)系統(tǒng)容積的作用。更換破損的氣囊，確認4 個隔膜式氣罐均為可用狀態(tài)，但濕式噴淋閥頻繁報警的缺陷任未消除，排除系統(tǒng)調節(jié)容積不足導致系統(tǒng)壓力波動大的可能。

2.2.4 旁通止回閥異常

對凝汽器區(qū)域消防系統(tǒng)和旁邊同型號的凝泵區(qū)域噴淋系統(tǒng)進行觀察對比，在消防泵啟動前，凝汽器區(qū)域消防系統(tǒng)閥前壓力為180 psi，閥后壓力為180 psi，凝泵區(qū)域噴淋系統(tǒng)閥前壓力為180 psi，閥后壓力185 psi。啟動1#消防泵后，凝汽器區(qū)域消防系統(tǒng)閥前壓力最后穩(wěn)定為190 psi、閥后壓力為200 psi，凝泵區(qū)域噴淋系統(tǒng)閥前壓力最后穩(wěn)定為185 psi、閥后壓力190 psi。在此期間，凝汽器區(qū)域消防系統(tǒng)濕式噴淋閥現場出現約3 s 的報警，凝泵區(qū)域噴淋系統(tǒng)未出現報警。

一天之后再次對兩臺閥門的前后壓力進行記錄，發(fā)現凝汽器區(qū)域消防系統(tǒng)閥前壓力為180 psi，閥后壓力為180 psi；凝泵區(qū)域噴淋系統(tǒng)閥前壓力為180 psi，閥后壓力190 psi。

多次進行啟泵試驗，觀察結果基本一致。經過分析和排除后，可能造成凝汽器區(qū)域消防系統(tǒng)濕式噴淋閥頻繁報警的原因是旁通止回閥密封異常。

2.3 處理措施與結果

首先對旁通止回閥進行解體，發(fā)現閥芯支撐架存在輕微變形，導致閥芯動作卡澀，整體更換該閥門。

更換后重新投運濕式噴淋閥，觀察凝汽器區(qū)域消防系統(tǒng)閥前壓力為180 psi、閥后壓力為195 psi，啟動消防泵后閥前壓力最后穩(wěn)定為190 psi、閥后壓力無變化，現場未出現報警。

觀察兩周后，在消防泵啟動時再次出現報警，報警約3～4 s后報警消除，延遲箱排水管線有余水流出。

對新更換的彈簧式管道止回閥進行解體檢查，發(fā)現閥芯閥座密封面上存在雜質，導致其密封不嚴。

2.4 處理旁通止回閥密封不嚴故障

（1）原因分析。造成止回閥密封不嚴的可能原因有3 種，分別是消防水水質較差、新止回閥結構形式不同、新止回閥密封材料不同。綜合分析后可以排除前兩種，所以重點針對第3 種原因進行分析，發(fā)現舊閥的閥芯墊片材料為三元乙丙橡膠（EPDM），而新閥的為聚四氟乙烯，而前者的密封性高于后者。所以認為，新止回閥設計存在缺陷，閥芯的密封件材料選取不當是導致止回閥密封不嚴的原因。

（2）故障處理及結果。將新閥門的閥芯墊片更換為三元乙丙橡膠后進行回裝，凝汽器消防系統(tǒng)投運后濕式噴淋閥閥前閥后壓力正常，消防泵啟動后現場未出現報警。后續(xù)持續(xù)觀察約半年時間，期間消防泵共啟動過11 次均未出現報警，閥后壓力一直維持在190 psi 左右，濕式噴淋閥頻繁報警缺陷消除。

（3）采取的后續(xù)措施。針對該項問題，首先查詢倉庫中現有備件數量，并與技術部門人員一起對備件進行檢查，將閥芯墊片為聚四氟乙烯的閥門進行修復，將閥芯墊片更換為三元乙丙橡膠材料。并由技術部門人員修改備件采購信息，確保新購買的閥門墊片為三元乙丙橡膠，避免因備件墊片材料問題導致密封性降低的情況。同時升級濕式噴淋閥維修規(guī)程，增加旁通止回閥檢查的相關內容，保證該閥門的可用性，降低故障率。

3 故障分析及處理后續(xù)運用

為便于完善濕式噴淋閥出現報警時的故障排查，同時將檢查過程中發(fā)現的問題進行匯總，編制到維修規(guī)程中。使工作人員可以依靠維修規(guī)程中的內容，快速準確地定位故障原因，減少故障查找時間，確保濕式噴淋閥組的安全穩(wěn)定運行。

4 結論

針對濕式噴淋閥頻繁報警的問題，采用故障樹分析方法分層次、較為全面地對故障原因進行排查，快速、精準定位了缺陷原因，處理了設備缺陷，消除了設備隱患。未來將根據制作的濕式噴淋閥報警原因對照表，完善濕式噴淋系統(tǒng)出現報警時的檢查內容，以減少此類情況的發(fā)生、便于后續(xù)濕式噴淋閥報警故障診斷及處理。