曾韻韜，韓 鵬，于群利，張 帆，吳 浩

（中核核電運(yùn)行管理有限公司，浙江嘉興 314300）

0 引言

重水堆核電廠（以下簡(jiǎn)稱“重水堆”）的兩臺(tái)重水堆機(jī)組共有118 個(gè)消防系統(tǒng)，其中濕式噴淋系統(tǒng)共76 個(gè)。濕式噴淋系統(tǒng)是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)火災(zāi)自動(dòng)探測(cè)報(bào)警和自動(dòng)噴水滅火的保護(hù)裝置，在現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)火災(zāi)時(shí)及時(shí)地向主控發(fā)出報(bào)警信號(hào)同時(shí)噴水滅火，保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)人員及設(shè)備的安全，是整個(gè)機(jī)組安全運(yùn)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(hào)部件組成，在2017 年的一段時(shí)間內(nèi)，1 號(hào)機(jī)組凝汽器區(qū)域消防系統(tǒng)在消防泵啟動(dòng)時(shí)，水流壓力開關(guān)被觸發(fā)，主控出現(xiàn)閥門動(dòng)作報(bào)警信號(hào)，現(xiàn)場(chǎng)發(fā)出聲光報(bào)警，部分報(bào)警在持續(xù)一段時(shí)間后自動(dòng)消除。對(duì)該設(shè)備進(jìn)行了多次檢查和處理，報(bào)警缺陷未消除。

1 濕式噴淋閥組結(jié)構(gòu)

該消防系統(tǒng)由國(guó)外某公司生產(chǎn)，主要由手動(dòng)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(zhì)壓力和彈簧的彈力的作用下閥芯與閥座閉合。當(dāng)系統(tǒng)壓力出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)，閥前壓力稍大于閥后壓力，但是會(huì)通過(guò)旁通止回閥快速地平衡閥前和閥后壓力。系統(tǒng)壓力波動(dòng)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(xiàn)場(chǎng)發(fā)生火災(zāi)、消防噴頭炸裂時(shí)，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(dāng)閥芯離開閥座時(shí)，消防水進(jìn)入閥座的引流孔，使水流開關(guān)受到壓力被觸發(fā)，對(duì)主控發(fā)送信號(hào)，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)出聲光報(bào)警?；馂?zāi)被撲滅后，運(yùn)行人員手動(dòng)關(guān)閉閘閥、消防噴頭停止噴水，管道內(nèi)的余水則從疏水閥排出，觸發(fā)壓力開關(guān)的消防水從下方的疏水管線流出、壓力開關(guān)復(fù)位，現(xiàn)場(chǎng)聲光報(bào)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(shí)長(zhǎng)的問(wèn)題。因此，決定采用該法對(duì)濕式噴淋閥頻繁報(bào)警原因自上而下、逐層地進(jìn)行定性分析和排查（圖2）。

圖2 濕式噴淋閥頻繁報(bào)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(xiàn)截流孔上存在雜質(zhì)，導(dǎo)致延遲箱內(nèi)的余水排除緩慢，容易觸發(fā)報(bào)警。清理完成后，確認(rèn)排水管線通暢無(wú)堵塞、報(bào)警觸發(fā)時(shí)能正常排水，排除因延遲箱下方管線堵塞造成頻繁報(bào)警的可能。

2.2.2 噴淋閥組存在內(nèi)漏

（1）濕式噴淋閥密封異常。因閥芯墊片長(zhǎng)期受到閥后介質(zhì)的擠壓，閥芯墊片會(huì)有變形、破損或密封性能下降的可能。同時(shí)消防水的水質(zhì)較差，在閥芯墊片發(fā)生輕微動(dòng)作時(shí)，會(huì)有雜質(zhì)殘留在密封面上，導(dǎo)致密封不嚴(yán)的情況。對(duì)濕式噴淋閥進(jìn)行解體檢查，發(fā)現(xiàn)閥芯墊片因受長(zhǎng)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(dòng)作后因凸起部分出現(xiàn)偏移導(dǎo)致閥芯墊片無(wú)法正常回坐，密封性能下降。更換閥芯墊片后進(jìn)行觀察跟蹤，發(fā)現(xiàn)濕式噴淋閥的頻繁報(bào)警缺陷未消除，排除因閥芯閥座密封性存在內(nèi)漏的可能。

（2）報(bào)警試驗(yàn)閥密封異常。解體檢查報(bào)警試驗(yàn)閥，確認(rèn)閥芯墊片完好無(wú)破損，閥芯閥座密封面無(wú)雜質(zhì)殘留，且正常運(yùn)行期間報(bào)警試驗(yàn)閥閥后無(wú)水流出，因此排除報(bào)警試驗(yàn)閥內(nèi)漏的可能。

2.2.3 系統(tǒng)壓力波動(dòng)過(guò)大

造成系統(tǒng)壓力波動(dòng)過(guò)大的原因主要有3 個(gè)：

（1）系統(tǒng)管網(wǎng)存在漏點(diǎn)。首先檢查凝汽器區(qū)域消防系統(tǒng)閥后管網(wǎng)，檢查后確認(rèn)凝汽器區(qū)域消防系統(tǒng)閥后管網(wǎng)無(wú)可見漏點(diǎn)，排除閥后管網(wǎng)泄漏的可能。

（2）消防泵輸出壓力過(guò)高。在消防泵啟動(dòng)時(shí)對(duì)其進(jìn)行觀察，當(dāng)系統(tǒng)壓力達(dá)到165 psi 時(shí)，消防泵出口側(cè)的釋放閥動(dòng)作，使得系統(tǒng)壓力維持在165 psi，消防泵運(yùn)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(guò)高導(dǎo)致系統(tǒng)壓力波動(dòng)大的可能。

（3）系統(tǒng)調(diào)節(jié)容積降低。因原消防水系統(tǒng)的調(diào)節(jié)容積較小，調(diào)節(jié)容積約為1 m3，較小的調(diào)節(jié)容積不僅導(dǎo)致消防泵的頻繁啟動(dòng)，同時(shí)在消防泵啟動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)壓力會(huì)產(chǎn)生較大的壓力波動(dòng)，會(huì)降低閥門密封可靠性。因此在前期對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行變更，增加了4個(gè)調(diào)節(jié)容積為0.75 m3的隔膜式氣罐，使系統(tǒng)實(shí)際調(diào)節(jié)容積約增大到4 m3。若隔膜式氣罐內(nèi)的氣囊發(fā)生破裂，不僅會(huì)減少系統(tǒng)的調(diào)節(jié)容積，同時(shí)也會(huì)增加消防泵啟動(dòng)頻率，造成系統(tǒng)壓力波動(dòng)過(guò)大。

對(duì)4 個(gè)隔膜式氣罐逐一進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)其中一個(gè)氣罐的氣囊存在破損，導(dǎo)致該穩(wěn)壓罐失去調(diào)節(jié)系統(tǒng)容積的作用。更換破損的氣囊，確認(rèn)4 個(gè)隔膜式氣罐均為可用狀態(tài)，但濕式噴淋閥頻繁報(bào)警的缺陷任未消除，排除系統(tǒng)調(diào)節(jié)容積不足導(dǎo)致系統(tǒng)壓力波動(dòng)大的可能。

2.2.4 旁通止回閥異常

對(duì)凝汽器區(qū)域消防系統(tǒng)和旁邊同型號(hào)的凝泵區(qū)域噴淋系統(tǒng)進(jìn)行觀察對(duì)比，在消防泵啟動(dòng)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(dòng)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(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)約3 s 的報(bào)警，凝泵區(qū)域噴淋系統(tǒng)未出現(xiàn)報(bào)警。

一天之后再次對(duì)兩臺(tái)閥門的前后壓力進(jìn)行記錄，發(fā)現(xiàn)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(jìn)行啟泵試驗(yàn)，觀察結(jié)果基本一致。經(jīng)過(guò)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(bào)警的原因是旁通止回閥密封異常。

2.3 處理措施與結(jié)果

首先對(duì)旁通止回閥進(jìn)行解體，發(fā)現(xiàn)閥芯支撐架存在輕微變形，導(dǎo)致閥芯動(dòng)作卡澀，整體更換該閥門。

更換后重新投運(yùn)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(dòng)消防泵后閥前壓力最后穩(wěn)定為190 psi、閥后壓力無(wú)變化，現(xiàn)場(chǎng)未出現(xiàn)報(bào)警。

觀察兩周后，在消防泵啟動(dòng)時(shí)再次出現(xiàn)報(bào)警，報(bào)警約3～4 s后報(bào)警消除，延遲箱排水管線有余水流出。

對(duì)新更換的彈簧式管道止回閥進(jìn)行解體檢查，發(fā)現(xiàn)閥芯閥座密封面上存在雜質(zhì)，導(dǎo)致其密封不嚴(yán)。

2.4 處理旁通止回閥密封不嚴(yán)故障

（1）原因分析。造成止回閥密封不嚴(yán)的可能原因有3 種，分別是消防水水質(zhì)較差、新止回閥結(jié)構(gòu)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(diǎn)針對(duì)第3 種原因進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)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(rèn)為，新止回閥設(shè)計(jì)存在缺陷，閥芯的密封件材料選取不當(dāng)是導(dǎo)致止回閥密封不嚴(yán)的原因。

（2）故障處理及結(jié)果。將新閥門的閥芯墊片更換為三元乙丙橡膠后進(jìn)行回裝，凝汽器消防系統(tǒng)投運(yùn)后濕式噴淋閥閥前閥后壓力正常，消防泵啟動(dòng)后現(xiàn)場(chǎng)未出現(xiàn)報(bào)警。后續(xù)持續(xù)觀察約半年時(shí)間，期間消防泵共啟動(dòng)過(guò)11 次均未出現(xiàn)報(bào)警，閥后壓力一直維持在190 psi 左右，濕式噴淋閥頻繁報(bào)警缺陷消除。

（3）采取的后續(xù)措施。針對(duì)該項(xiàng)問(wèn)題，首先查詢倉(cāng)庫(kù)中現(xiàn)有備件數(shù)量，并與技術(shù)部門人員一起對(duì)備件進(jìn)行檢查，將閥芯墊片為聚四氟乙烯的閥門進(jìn)行修復(fù)，將閥芯墊片更換為三元乙丙橡膠材料。并由技術(shù)部門人員修改備件采購(gòu)信息，確保新購(gòu)買的閥門墊片為三元乙丙橡膠，避免因備件墊片材料問(wèn)題導(dǎo)致密封性降低的情況。同時(shí)升級(jí)濕式噴淋閥維修規(guī)程，增加旁通止回閥檢查的相關(guān)內(nèi)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(yùn)用

為便于完善濕式噴淋閥出現(xiàn)報(bào)警時(shí)的故障排查，同時(shí)將檢查過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)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(nèi)容，快速準(zhǔn)確地定位故障原因，減少故障查找時(shí)間，確保濕式噴淋閥組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

4 結(jié)論

針對(duì)濕式噴淋閥頻繁報(bào)警的問(wèn)題，采用故障樹分析方法分層次、較為全面地對(duì)故障原因進(jìn)行排查，快速、精準(zhǔn)定位了缺陷原因，處理了設(shè)備缺陷，消除了設(shè)備隱患。未來(lái)將根據(jù)制作的濕式噴淋閥報(bào)警原因?qū)φ毡恚晟茲袷絿娏芟到y(tǒng)出現(xiàn)報(bào)警時(shí)的檢查內(nèi)容，以減少此類情況的發(fā)生、便于后續(xù)濕式噴淋閥報(bào)警故障診斷及處理。