爆破吹掃技術在核電機組二回路蒸汽系統沖管中的應用

蔡勇勇，方亞萍，申孟法

（浙江省火電建設公司，杭州市，310016）

0 引言

核電機組二回路管道清潔度的控制是二回路管道安裝中的重要環節，主蒸汽經主汽門后直接進入汽輪發電機高壓缸，因此，蒸汽主管內的清潔度直接關系到機組安全運行[1-11]。然而對常規島二回路蒸汽管道（主蒸汽）安裝后的吹掃，目前尚未有明確的實施技術規范要求，核電常規島管道的安裝技術指標主要參照DL 5031—94《電力建設施工及驗收技術規范》。由于核電機組的特殊性，二回路不具備蒸汽沖管的條件，參考已建設的核電機組及國家有關電站管道清潔度控制要求，使用爆破吹掃技術來達到管道內清潔度指標要求。

1 工藝原理

將系統邊界所有閥門關閉，在管路疏水或放氣位置接入干凈儀用壓縮空氣，臨時管道出口安裝沖管爆破閥，如圖1所示。

將管道系統內空氣壓力逐漸升高，達到0.6MPa時打開沖管爆破閥，系統中的壓縮空氣瞬時迅速膨脹從爆破口以極高的速度噴出，同時管道內的焊渣和其他雜物在爆破引起的高速氣流的沖擊下也隨之排出，反復數次，即可達到吹掃要求。采用爆破法吹掃管道時，吹掃介質（空氣）在被吹掃管段B端瞬間流速可由管內流體能量平衡算式求出，由伯努利方程[1-2]知：

式中：V為壓縮空氣比體積；PA為爆破時A處的壓力；PB為爆破時B處的壓力；ΔC2/2為動能，C為氣流速度；CA為爆破時A處的氣流速度；CB為爆破時B處的氣流速度；g為重力加速度；ΔZ為A、B兩處的高度差。

2 爆破吹掃先決條件

（1）管道及其支撐物安裝完畢，并經符合性檢查合格。

（2）吹掃用臨時管道己完成安裝。主蒸汽管道與主汽門相連接口位置；旁路蒸汽母管至旁路閥接口位置，第2級再熱器加熱蒸汽管道與汽水分離器接口位置，均分別與臨時管道相連接至廠房外，臨時管道出口處設置臨沖閥（見圖1）。

（3）空壓機能投入使用，吹掃用儀用壓縮空氣符合要求。

（4）管道及有關閥門均已標志完成。

（5）吹掃前應準備足夠靶板，靶板規格700mm× 56mm×10mm，靶板材質為鋁，表面拋光至露出金屬光澤。

（6）管道吹掃應具有經過批準的技術、安全和組織措施。

（7）吹掃前應經監理、建設單位確認符合有關要求后才能進行吹掃。

（8）吹掃的組織關系已經確定，各方職責明確。

（9）參加吹掃的有關人員應熟悉該系統，并在吹掃前進行技術交底。

（10）主蒸汽系統吹掃時，臨沖閥出口做好可靠的隔離及防護措施。相關區域拉好警戒標志，無關人員嚴禁入內。根據管道實際安裝場地選擇爆破口，其原則是必須有足夠的爆破空間，爆破口處一般應有100m以上的空地。爆破閥前應有牢靠的限位支架。

（11）質量計劃已開啟。

3 吹掃主要流程及工藝特點

3.1 吹掃主要流程

以主蒸汽管道吹掃為例，介紹吹掃主要流程。主蒸汽管道吹掃主要流程如下：

（1）關閉吹洗系統邊界的所有閥門及確認邊界堵板狀態，以核島蒸發器作為儲氣罐，壓力值達到0.6MPa時，快速打開主蒸汽管道臨沖閥（臨沖閥1）進行吹掃，當壓力降低至無吹掃作用時，關閉臨沖閥1；蒸發器繼續充氣升壓，壓力值達到0.6MPa時快速打開主蒸汽臨沖閥（臨沖閥2），其他臨沖閥均處于關閉位置。

（2）重復以上過程，直至排氣干凈。

（3）在臨沖閥前放入靶板，重復步驟（1），直至靶板檢驗合格為止。

（4）主蒸汽母管吹掃合格后進行主蒸汽疏水管線的吹掃。

將蒸發器作為氣源，當壓力值達到0.6MPa時打開疏水管線上的疏水閥門，主蒸汽管道疏水袋排污至廢液收集系統，用白布放置于閥后出氣管道，以白布上無明顯大顆粒雜質可視為合格。正式吹掃前可在壓力值達到0.1、0.3MPa時進行幾次試吹。

3.2 沖管閥的工作原理及結構形式

3.2.1 關閉狀態

臨沖閥門關閉狀態見圖2。回轉型氣動裝置帶動搖桿與閥瓣旋轉約90°關閉閥門。電動裝置動作，閥桿上升，連桿繞閥體上部支撐板的銷軸轉動，使得鎖緊螺釘向下做杠桿運動，壓緊閥瓣實現密封。在電動執行機構處于關緊狀態及氣動執行機構帶壓的情況下，管道方可開始升壓，壓力達到沖管系統設定值時即停止升壓。

3.2.2 開啟狀態

臨沖閥門開啟狀態見圖3。吹掃管道系統升壓至規定的0.6MPa沖管壓力時，電動裝置關閉動作，閥桿下降，閥桿使連桿繞銷軸轉動，從而帶動鎖緊螺釘向上，松開閥瓣；電動裝置開啟的同時，啟動執行機構電磁閥失電，氣缸內氣體壓力泄放。沖管閥在待沖掃管道內的壓縮空氣作用下迅速打開，高速汽流沖出，將管內雜物帶出，完成1次沖管循環。

3.3 吹掃施工特點

（1）吹掃介質流速高（不小于15m/s），攜帶力強，一次爆破吹掃時間持續15～20 s，能有效吹出管內泥土、焊渣及其他雜物。

（2）吹掃效率高，同一規格、長度的管線，如主蒸汽管道爆破吹掃在第19～22次連續4次放置靶板檢驗即達到清潔要求，旁路蒸汽管道及二級再熱蒸汽管道規格尺寸小，吹掃次數相應減少。

（3）主蒸汽管道規格為φ762mm×31.75mm，旁路蒸汽管道規格為φ406.4mm×16.66mm，二級再熱蒸汽管道規格為φ219.1mm×9.53mm。吹掃時采用直通旋啟單瓣式、電動開啟與氣動關閉相結合的沖管閥代替普通大口徑工業管道使用的爆破片，提高吹掃的可操作性和可控性。

（4）沖管閥閥前做好可靠的限位支座，臨時管路布置導向支架和固定支架，正式管道需對所有支架進行調整檢查，彈簧支架處于冷態位置，以免管路劇烈振動對蒸汽發生器產生偏移影響。

（5）二回路的吹掃時間的長度主要取決于升壓時間，為了加快升壓速率，除了在核島蒸發器排污管設置安裝充壓管線外，在常規島臨時管上增加φ89mm的充壓管路，有效提高了沖管的效率。

4 安全技術要求

（1）在沖管過程及系統升壓期間，人員不得調整閥門及站立在沖管閥出口及兩側150°角度區域。以上區域100m范圍內應設置為禁區，拉好警戒線，并設專人看護，每次吹掃前進行提醒。該范圍內建筑物做好有效的保護措施。

（2）在管架上拆除爆破口法蘭或進行其他高空作業時，必須按高空作業規程采取必要的安全措施。

（3）管道吹掃合格并恢復正式管路后不得進行有再次污染管內清潔度的工作。對于無法吹掃到的管子，如主蒸汽至主汽門水平直管，應進行手工擦洗。

（4）有完善的組織機構，并統一聽從指揮，專人負責沖管閥的操作，升壓過程中安排專人對系統管道進行巡檢。

5 質量檢驗標準

（1）靶板規格：700mm×56mm×10mm，靶板材質用鋁板，表面拋光至露出金屬光澤；

（2）靶板位置：靶板放置于臨沖閥前臨時管中心；

（3）吹掃標準：對于放置靶板的管道的吹掃，連續2次更換靶板，靶板上沖擊斑痕的粒度不得大于0.8mm，且斑痕不多于8點。對于沒有放置靶板的管道的吹掃，以出口處的空氣潔凈為準[3]。

6 結語

采用爆破吹掃技術對核電機組二回路蒸汽管道進行吹掃，效果良好；使用沖管閥有效提高了吹掃過程的可操作性和可控性，減少安全隱患；在臨時管路上布置靶板裝置，提高了吹掃效果的可驗證性。

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