王文超　付江南

【摘 要】秦山核電站輔助過濾器屬于核電站水過濾器的一種，主要利用機械攔截、慣性碰撞的過濾機理，從流體中去除污染物，使流體達到所需的潔凈度水平。

【關鍵詞】一回路主要輔助系統(tǒng)；放射性廢物處理；填補國內空白

1 項目簡介

核電站輔助過濾器屬于核電站水過濾器的一種，主要利用機械攔截、慣性碰撞的過濾機理，從流體中去除污染物，使流體達到所需的潔凈度水平。

通過本項目的開發(fā)研制可以填補國內產(chǎn)品和技術上的空白。

2 科學技術內容

2.1 主要技術指標

2.1.1 設備主要技術參數(shù)

2.2 結構設計

2.2.1 殼體結構設計

根據(jù)輔助過濾器安裝位置、功能等技術特性，確定了如下結構設計：

●蓋板開啟方式：利用專用工具，遠距離操作齒輪箱的輸入端（蝸桿軸），可緩慢開啟或關閉蓋板。

●殼體厚度：根據(jù)GB150-2011或RCC-M 2007的不同要求，利用仿真軟件計算殼體強度。確定FK2041壁厚為16mm，F(xiàn)K2061壁厚為7mm，F(xiàn)K1162壁厚為10mm。

●各連接接口：進、出口、排氣口、疏水口布局位置、結構尺寸、與系統(tǒng)對接焊方式均按研制任務書要求設計。

●蓋板的壓緊：FK2061、FK1162的殼體采用專用緊固螺栓組件將蓋板壓緊。FK2061采用4個，F(xiàn)K1162采用6個。

●齒輪箱：因為有自鎖性要求，這里選用常規(guī)的蝸輪蝸桿結構。

2.2.2 濾芯結構設計

輔助過濾器的功能主要是攔截水系統(tǒng)中的顆粒雜質。本次研制的三臺輔助過濾器樣機過濾精度、過濾效率要求相同，可采用同種濾芯，但因通流能力不同，結構有差異。經(jīng)過對樣機濾芯的特性研究，確定設計要點如下：

●結構差異：FK2041、FK2061的工作流量較小，濾芯設計成單體式金屬粘接結構。FK1162的工作流量較大，濾芯設計為塑料濾棒并聯(lián)插裝在籃內的組合式。

●濾芯強度：FK2041、FK2061中濾芯的骨架厚度分別為1mm、2mm。FK1162的濾芯骨架為聚丙烯材質，其參數(shù)受模具決定。

●過濾面積：FK2041中濾芯過濾面積為1.6m2，F(xiàn)K2061為2.33m2， FK1162為21m2。

3 項目實施

為適應核電站40年壽命的耐腐蝕性要求，輔助過濾器殼體材料采用316L不銹鋼材料。

根據(jù)在核電站中的產(chǎn)品裝配經(jīng)驗，密封圈選用乙丙橡膠。

輔助過濾器濾芯的濾材選用HV公司的復合玻璃纖維濾紙。

螺紋緊固件采用不銹鋼材料，表面鈍化處理，確保使用過程中不出現(xiàn)咬合。

所有材料采購時均有合格證明材料，且入廠前進行復驗。

4 項目符合性驗證

4.1 樣機試驗

輔助過濾器樣機加工完成后，我們分別對殼體和濾芯進行了必要試驗，以驗證設計的正確性，具體如下：

◆外觀檢查

內容：目視檢查輔助過濾器的外觀，應無明顯的結構損傷、焊接變形，表面清潔干凈，無污染物，F(xiàn)K2041、FK2061、FK1162清潔度等級分別應符合A2、A1、B級要求，設置的標志清晰可見。

結果：三臺樣機符合要求。

◆尺寸和公差檢查

內容：輔助過濾器的尺寸應滿足設計圖紙要求。

結果：分別按照殼體和濾芯圖樣要求，對實物進行測量，均在圖紙要求范圍內。

◆濾芯結構完整性試驗

內容：將濾芯一端堵塞，另一端與試驗臺相連。濾芯浸入酒精槽內，軸線與液面平行，最高點距液面（12±3）mm。向濾芯內緩慢通入潔凈空氣，使壓力達到擬定試驗壓力，同時濾芯繞軸線旋轉360°。當濾芯表面有連續(xù)氣泡冒出時，記錄此時氣壓值（即初始冒泡點），結果應不低于1.1kPa。

結果：滿足要求。

◆濾芯過濾精度試驗

內容：試驗前先用液壓油測濾芯結構完整性，記錄初始冒泡點。

試驗粉塵ISO MTD，試驗用15號航空液壓油，流量為50 L/min，極限壓降為245kPa。用10"濾芯試驗件按GBT 18853-2002進行多次通過法試驗。測得結果應滿足β5（c）≥50。

結果：實測β5（c）≥100，滿足要求。

◆濾芯流動疲勞試驗

內容：用FK1162的塑料濾棒進行試驗。

通過添加粉塵，使濾芯試驗件在最大流量98L/min下達到極限壓降0.25MPa，并保持流量壓降。按0-98L/min-0的循環(huán)方式，使濾芯承受3萬次1Hz頻率流量沖擊。試驗后檢查濾芯結構完整性及外觀，應符合要求。

結果：試驗后，濾芯結構完整性合格，外觀無損壞。

◆濾芯座密封試驗

內容：用盲式濾芯代替濾芯，裝入殼體內。堵住除進、出口外的其它接口。從進口加壓，保持0.375MPa壓力15分鐘。觀察出口，應無泄漏發(fā)生。

結果：試驗過程中，無泄漏。

◆水壓試驗

內容：封堵除進口外的其它接口，從進口加壓，F(xiàn)K2041、FK2061、FK1162分別在30MPa、0.9MPa、2.19MPa壓力下保持30分鐘。觀察殼體外部，應無泄漏和永久變形。

結果：試驗過程中，殼體外部無泄漏和永久變形。

◆流阻試驗

內容：將樣機連入流阻試驗臺，分別向FK2041、FK2061通入9m3/h、7m3/h的水，流阻分別應不大于0.04MPa、0.025MPa。

結果：符合要求。

5 創(chuàng)新性與先進性

5.1 創(chuàng)新點

核電站輔助過濾器研制項目的技術創(chuàng)新點主要有以下兩點：

1）設置防卡死保持螺栓

遠程操作形式的殼體，設計為防卡死保持螺栓，避免螺栓從法蘭上脫落，保證遠程操作的進行。

2）操作工具更可靠

就地操作形式的殼體，裝卸濾芯的工具一般為一個帶有卡銷的專用扳手，兩個卡銷張開后可掛住濾芯，然后將濾芯裝入殼體或從殼體取出。本項目中，將該操作工具設計為預張開形式，即在卡銷套筒內設置彈簧機構，可保持卡銷的彈性張開狀態(tài)，保證卡銷與濾芯接口接觸后的可靠掛接，避免提升或放下濾芯的過程中產(chǎn)生的震動或磕碰，進而導致濾芯從專用工具脫離、跌落。

5.2 先進性

本項目研制的核電站輔助過濾器，其先進性體現(xiàn)在以下兩個方面：

1）過濾性能優(yōu)化

在保證流通阻力等其它性能的前提下，采用過濾精度更高的濾料，使過濾器的過濾效率明顯提升。5μm精度的過濾效率達到99%以上，25μm、100μm精度達到99.9%以上，明顯優(yōu)于規(guī)格書要求的98%。

2）濾芯耐壓強度高

濾芯按照研制任務書要求進行抗破裂試驗和流動疲勞試驗，在額定流量下，濾芯承受0.4MPa的前后壓差，仍保持原來的使用性能，試驗后順利通過完整性測試；在額定流量下，保證沖擊壓降值達到0.25MPa，循環(huán)沖擊3萬次后，濾芯同樣保持原有性能，也順利通過完整性測試。

6 結論

核電站輔助過濾器的成功研制，填補了國內核電站輔助過濾器自主供貨的空白，使該類水過濾器的研發(fā)技術向前邁進了一大步，為我國“核電走出去”提供了新的動力。

[責任編輯：田吉捷]