吳文同 吳東華 沈杰 王勤偉 朱登磊 王鵬志

(中核核電運行管理有限公司 浙江 嘉興 314300)

秦山核電三期是中國唯一一座商用重水堆核電站，國家“九五”重點工程，中加兩國最大經(jīng)濟合作項目，采用加拿大坎杜6 重水堆核電技術，裝機容量2×72.8 MW/h，兩臺機組分別于2002年12月31日和2003年7月24日投入商業(yè)運行，實現(xiàn)“核電工程管理與國際接軌”，被譽為“中加合作的成功典范”。

1 生產(chǎn)系統(tǒng)壓縮機介紹

重水堆核電廠2臺機組生產(chǎn)系統(tǒng)主要有46臺壓縮機設備，涉及專設安全系統(tǒng)等重要系統(tǒng)，部分設備在故障或者影響系統(tǒng)功能的情況下，進入技術規(guī)格書限制，若無法在要求時間內(nèi)投運，將造成機組降功率停堆、影響機組投運、影響WANO性能指標等影響。

1.1 壓縮機種類、產(chǎn)地

秦山三期壓縮機在設計建造時，安裝了國外品牌壓縮機，按壓縮機的工作原理及結構分為以下5 類。（1）往復活塞式：高壓安注系統(tǒng)空壓機、備用柴油發(fā)電機系統(tǒng)空壓機、氣體絕緣全封閉開關站空壓機。（2）雙螺桿式：儀表/廠用/呼吸壓空系統(tǒng)空壓機[1]。（3）離心式：冷凍機壓縮機、環(huán)隙氣體壓縮機（帶波紋管）、廢氣處理系統(tǒng)氣體壓縮機（全封閉）[2]。（4）單螺桿式：事故后壓空系統(tǒng)空壓機[3]。（5）水環(huán)式：慢化劑覆蓋氣體壓縮機、液體區(qū)域控制壓縮機[4]。

1.2 壓縮機檢修難點

壓縮機種類多，包含多個國家的品牌和型號、類型。原始資料為部件總裝示意圖、零部件代碼和一些普通的說明性資料，且生產(chǎn)廠家多在國外，缺少完善的溝通、技術支持和售后渠道。部分設備甚至存在生產(chǎn)資源的壟斷和技術上的封鎖，同時還面臨備件與現(xiàn)場不匹配、備件形式改變，甚至備件異常的問題。

2 壓縮機檢修能力的建立

2.1 設備的結構原理、維修的培訓

通過通用技能、系統(tǒng)知識、專項技能、通用類型空壓機培訓和講解，讓人員初步了解、熟悉空壓機的結構、原理以及檢修流程。

2.2 自主化檢修團隊、能力的建立

壓縮機設備結構較為復雜、專業(yè)化程度較高、須具備一定的專業(yè)檢修技能水平才能從事解體檢修、故障判斷、缺陷處理等較復雜工作。故從人員技能培養(yǎng)角度，按以下方案進行人才培養(yǎng)、檢修能力建設規(guī)劃：配合維修、檢查→簡單維修、檢查→較復雜維修、檢查→復雜維修和缺陷分析處理。通過檢修計劃，使工作負責人具備由淺入深整個流程工作的檢修經(jīng)驗，同時將已具備檢修能力、經(jīng)驗部分和不具備檢修經(jīng)驗的作為不同的模塊。對不具備檢修經(jīng)驗模塊的進行攻堅克難，提前準備、補充、完善，不同模塊結合以完成更加復雜或者是新的檢修項目。

2.3 維修文件和標準的制定

通過維修，逐步對檢修流程進行固化和完善。特別是大修后，維修文件的建立可以說是對維修過程和維修經(jīng)驗的總結，也是解體工作順利完成后的一個重要成果[5]。維修文件主要包括兩個部分，即壓縮機的維修規(guī)程和質(zhì)量控制文件。其中，對缺少檢修標準和要求的部分參照國家、行業(yè)、通用標準或檢修經(jīng)驗、記錄數(shù)據(jù)設置冗余等方式進行完善、補充。

2.4 缺陷分析和處理能力的建立

通過檢修經(jīng)驗的積累、設備結構的理解，以及系統(tǒng)知識的掌握，對較復雜的壓縮機故障，編制故障原因對照表、缺陷維修規(guī)程，便于更精準、快速地定位、處理缺陷；對于有詳細數(shù)據(jù)記錄或者有曲線、圖表記錄的手段設備，保留其正常運行和故障時的曲線、圖表或數(shù)據(jù)記錄等。作為模板對比，便于更精準、快速地定位、處理缺陷和對其設備運行狀態(tài)的分析和判斷；對缺少數(shù)據(jù)、曲線、圖表等手段記錄的壓縮機設備，制定合適、詳細的記錄手段和措施。

3 檢查參數(shù)的設置和探討案例

3.1 冷凍機壓縮機檢查、檢修標準的完善

重水堆核電廠根據(jù)《設備分級導則》，部分設備在一定情況下存在檢查參數(shù)與電廠系統(tǒng)實際運行情況不匹配、無法反映出設備的運行趨勢變化、檢查參數(shù)數(shù)值無法在設備故障前進行干預判斷等問題。重水堆機組共安裝6 臺冷凍機，機組因冷凍機故障不可用而進入技術規(guī)格書限制，若在30 d內(nèi)無法投運，機組將降功率停堆。由于檢修損耗、自然損失、泄漏等情況均可能造成氟利昂損失或其他異常，從而影響冷凍機換熱效率，甚至引起設備停運、損壞。由于冷凍機運行期間，氟利昂無法稱重，只能通過冷凍機運行參數(shù)對制冷劑重量和狀態(tài)進行判斷。其中，蒸發(fā)器飽和壓力能較為直觀反映其氟利昂充注和設備運行狀況。

現(xiàn)有手冊規(guī)定蒸發(fā)器飽和壓力設置為175～300 kPa、預設報警值為182 kPa。但其中蒸發(fā)器飽和壓力跳機值設定為172.4 kPa，其壓力跳機值與下限值僅有2.6 kPa的差值，和預設報警值僅僅10 kPa 的差值。根據(jù)氟利昂添加經(jīng)驗，172.4～182 kPa 之間的壓力差值，氟利昂質(zhì)量差值約在13.6 kg之內(nèi)。如發(fā)生持續(xù)泄漏，會在較短時間造成停機。根據(jù)氟利昂壓力與飽和溫度對應關系曲線（見圖1），蒸發(fā)器飽和壓力上限值300 kPa 對應的蒸發(fā)器飽和溫度為9.03 ℃，無法為控制溫度為6 ℃的冷凍水提供冷卻換熱。

圖1 蒸發(fā)器壓力與蒸發(fā)器飽和溫度曲線

蒸發(fā)器壓力檢查標準對于冷凍機蒸發(fā)器壓力檢查存在以下弊端：下限值過于接近跳機值，容易造成泄漏情況下設備跳機；范圍值過于廣域，無法判斷內(nèi)部氟利昂充注和設備運行狀態(tài)是否優(yōu)良；上限值過大，實際運行工況下無法達到，可能造成氟利昂充注過量。

設定蒸發(fā)器壓力檢查標準對于達到提前對設備異常狀態(tài)進行故障前提前干預、保持良好的設備運行狀態(tài)和氟利昂的充注質(zhì)量的控制具有重要意義。根據(jù)蒸發(fā)器的特性曲線方程：蒸發(fā)器壓力分別在230 kPa、245 kPa、255 kPa下，對應制冷劑飽和溫度分別為3.46℃、4.72℃、5.54 ℃。最終確定要在運行狀態(tài)下蒸發(fā)器壓力小于230 kPa 情況下進行干預，目前標準已經(jīng)錄入ESMOS巡檢系統(tǒng)；在干預后，氟利昂充注標準設定為245～255 kPa，此標準已寫入氟利昂添加規(guī)程。

在確定干預與氟利昂充注標準后，對制冷劑運行狀態(tài)是否異常、管系是否存在泄漏、制冷劑系統(tǒng)中是否進水等異常有了提前干預的標準。在日常檢查期間，指導冷凍機回油管線共性老化泄漏、視窗密封件老化、機封泄漏量增加等缺陷。

3.2 GIS開關站空壓機潤滑油頻繁補油原因分析處理

GIS開關站空壓機多次在正常維護保養(yǎng)加油周期（3個月）內(nèi)出現(xiàn)油位下降至下限位置。主接線系統(tǒng)在機組正常運行期間，將發(fā)電機發(fā)出的電能輸送至華東電網(wǎng)，并為機組提供廠用電；在機組停運期間，為機組提供廠外電源。

3.2.1 數(shù)據(jù)對象的范圍確定

GIS 開關站空壓機為開關提供分合閘的動力氣源，將數(shù)據(jù)對象的范圍控制在空壓機本體與后端壓空管線。

3.2.2 基礎數(shù)據(jù)收集

如圖2 所示，檢查運行壓力、疏水情況，檢查儲氣罐中含油量情況；后端壓空管線泄漏情況；記錄加油間隔時間內(nèi)。對比同一時間內(nèi)1#、2#機組空壓機運行時長見圖3，1#、2#機組空壓機單次運行時長分別為13 min和21 min。

圖2 運行時間

圖3 1#、2#機組運行時長對比

3.2.3 數(shù)據(jù)分析、處理

（1）檢查空壓機運行壓力、疏水正常，本體無異常泄漏，儲氣罐無異常含油量。（2）空壓機后端壓空管線泄漏：高壓儲氣罐及附屬管線、高壓儲氣罐至繼保控制屏管線、低壓儲氣罐泄漏點；剩余可能出現(xiàn)泄漏的部位在斷路器執(zhí)行機構、繼?？刂破?、低壓儲氣罐，只能在設備停役期間實施。（3）記錄非正常加油間隔時間內(nèi)，3次加油期間空壓機運行的時間分別是70 h 與75.5 h。添加量約為0.4 L。（4）空壓機正常耗油標準：開關站空壓機維保手冊中空壓機潤滑油總量為1.3 L，單次加油為0.4 L，耗油量約為5～6.6 mL/h，單次加油可運行50～80 h。（5）對比同一時間段內(nèi)2#機組空壓機運行時長明顯長于1#機組。（6）對比空壓機單次運行時長，2#機組空壓機打壓明顯長于1#機組。

綜上所述，3 次加油期間運行的時間符合維保手冊要求。同一時間段內(nèi)進行單次打壓2#明顯長于1#機組，但運行時壓力等參數(shù)正常，故分析系統(tǒng)存在泄漏[6]。分析漏點可能出現(xiàn)在以下設備：斷路器執(zhí)行機構、繼保控制屏、低壓儲氣罐。設備停役期間對斷路器執(zhí)行機構、繼保控制屏、低壓儲氣罐進行泄漏檢查。發(fā)現(xiàn)重合閘條件壓力開關底部閥門存在泄漏，處理后空壓機運行正常。

3.2.4 維修后數(shù)據(jù)復核

缺陷處理后空壓機啟動頻率及單次打壓時間減少，正常維護保養(yǎng)加油周期（3 個月）內(nèi)未出現(xiàn)額外補油情況，維保周期內(nèi)空壓機運行時間平均＜30 h。

3.2.5 后續(xù)行動

優(yōu)化巡檢記錄，將潤滑油油位標準從“下限以上”修改為“0～1/4”等7 個標準，增加潤滑油油位低于視窗1/2時反饋的要求，以保證設備及系統(tǒng)異常情況下進行提前干預。

4 結語

本文通過對壓縮機工作原理及結構介紹，明確檢修難點，通過對人員培訓、檢修團隊建立、維修文件制定及消缺能力的提升為基礎，以設備檢查、檢修標準的完善為出發(fā)點，充分描述了采用設置設備檢查參數(shù)范圍、設備運行參數(shù)檢查記錄、設備運行參數(shù)干預數(shù)值等措施，以達到提前對設備異常狀態(tài)進行故障前提前干預、快速查找處理缺陷。