福清核電廠隔膜壓縮機常見問題分析及改進

付堅強 高鑫

（中國核電工程有限公司華東分公司核環保中心，浙江海鹽 314300）

福清核電廠隔膜壓縮機常見問題分析及改進

付堅強 高鑫

（中國核電工程有限公司華東分公司核環保中心，浙江海鹽 314300）

核電廠的含氫廢氣處理系統中的主要設備隔膜壓縮機在調試過程中經常遇到排油壓力表示數異常問題。通過力學計算可以得出排油壓力表異常的主要原因是由于引壓管線過長導致壓力傳播衰減過大引起的。改進措施就是縮短引壓管線的長度，把油壓表移到壓縮機本體上。

隔膜壓縮機；排油壓力；引壓管線

核電廠中含氫廢氣處理系統的主要設備是隔膜壓縮機，北京京城壓縮機有限公司生產的1GV3-40/10-I型隔膜壓縮機被廣泛應用于福清1/2號機、3/4號機及海南1/2號機組。該類型的隔膜壓縮機的工作原理是電機轉動帶動曲軸、連桿、活塞驅動液壓油，由液壓油驅動膜片對需要壓縮的氣體進行壓縮。當機器運行時，液壓缸中的液體壓力高于活塞的背壓，因此液體不可避免地會通過活塞環而泄漏，必須附設一個小的補償油泵（以下稱作柱塞泵）。柱塞泵補充的液體量，必須大于泄漏量。多余的補液量即相當于增大了活塞的行程，致使活塞未到外止點時，膜片便先貼到了缸蓋的表面，容易損壞膜片。因此，必須把余下活塞行程容積的液體排放出去，故液壓缸上又設置有調壓閥，把多余的油重新導回曲軸箱中。整個壓縮機可分為2個回路，即油回路和氣回路，油回路即是做功回路。

在福清1、2號機組隔膜壓縮機調試過程中發現了一些問題，主要發生集中在油回路，本文對發現的問題進行了分析并結合調試經驗給出問題的改進辦法，旨在為后續機組的調試提供一定的借鑒。

1 問題分析及改進

1.1 油壓表示數異常

福清1、2號機組隔膜壓縮機試車的時候，按照正確的規程步驟進行啟動后發現位于屏蔽墻外面的用于檢測隔膜壓縮機排油壓力的壓力表的示數異常，基本為0，在對儀表根閥進行檢查確認全開且對儀表重新排氣后示數仍然不變。

設備運行時其他參數如下：電流18.4A，排氣壓力0.7Mpa.g，排氣溫度65℃，機器工作時聲音無異響。通過對比廠家提供的設備運行維修手冊（以下簡稱EOMM手冊）可以看出，上述過程中隔膜壓縮機處于正常工作狀態，此時的排油壓力應為1.1～1.4MPa.g。

1.1.1 原因分析。現場引壓管的布置需要穿過屏蔽墻，所以其長度（大概是5m）比一般的引壓管要長許多。考慮到膜壓機的排油壓力為一個周期脈動的力，其在引壓管中的傳播主要是以縱波的形式傳播，而縱波在傳播過程中衰減比橫波要快許多，且衰減程度隨傳播距離增大而增大。為了分析一下衰減的幅度具體有多少，以下將通過定量的力學計算進行確定。為了簡化模型，將現場引壓管看成是長度為5m的直管道，則對于上游輸入周期變化的壓力P0，其輸出壓力P的表達可以寫成［1］：

取r0=21.3×10-3m，γ=0.55×10-4m2/s，c0=1 200m/s，ρ= 0.874×103kg/m3，l=5m。計算前20次諧波的結果如表1所示，將表1數據繪制成折線圖如圖1所示。

表1 諧波結算結果

圖1 諧波結算折線圖

從圖1可以看出，隨著n的增加，P/P0在0.1附近震蕩，這里取P/P0=0.1，P0=1.4MPa.g，則P=0.14MPa.g。同時，考慮到現場管路有多個彎頭和儀表根閥，這些都會造成波在傳播過程中發生衰減，最終壓力P′必然小于0.14MPa.g，現場壓力表量程為0～4MPa.g，這個壓力大約占總量程的3.5%，于是就導致了上述出現的現場觀察排油壓力基本為0的現象。

1.1.2 改進方案。通過式（1）（2）（3）可以看出，對于給定的管道和介質，只有傳播距離l和管道直徑r0與P/P0有關。在實際工況中又以改短引壓管的長度最為方便實用。為了保證長度足夠短，選擇把這兩塊壓力表直接安裝在壓縮機本體上，此時l≈0，可以保證波的傳播過程無衰減。

1.1.3 改進效果。現場重新啟動壓縮機后壓力表的示數穩定在1.1MPa.g與EOMM數據相匹配，從而證明這種做法是可行的。

后續的福清3、4號機組，海南1、2號機組的隔膜壓縮機試車時也是遇到同樣的問題，均以相同的解決方案進行處理且處理結果令人滿意。

1.2 對后續機組調試及運行的建議

①如果跟蹤階段發現膜壓機的排油壓力引壓管過長，提前發起設計變更（DCR），修改引壓管線，避免試車時浪費不必要的時間。

②安裝及調試階段現場衛生條件很差，需要注意成品防異物保護，尤其是柱塞泵活動部件需要定期清理及潤滑。

③調壓閥在檢修過后一定要重新調整至工作位，即手柄和閥門軸線平行，這與核電廠一般的手動閥是相反的，需要注意。

④對于超過30d不啟動的壓縮機，在壓縮機啟動前需要給油回路排氣，并置換新油。

2 結論

隔膜壓縮機是核電廠中含氫廢氣處理系統的主要設備，在福清1、2號機組調試過程中發現了一些問題，針對所發現的問題進行原因分析及排查并確定要因，給出了改進方案，使得這些問題得到了有效的解決。具體來看，排油壓力異常是隔膜壓縮機調試過程中最常見的一種故障。針對排油壓力異常的問題，通過計算得出是引壓管過長導致的壓力衰減過大引起的，主要通過縮短引壓管可以有效地解決該問題。本文描述的問題在后續福清3、4號機和海南1、2號機組也均有不同程度的發生，也都采用了和本文相同的處理方法進行了處理。因此，本文所形成的改進方法和建議可以為今后核電廠隔膜壓縮機的調試及運行提供一定的參考。

［1］蔡亦剛，盛敬超，路甬祥.液壓油中壓力波傳遞速度特性的研究［J］.浙江大學學報（工學版），1988（S1）：53-58.

The Common Problem Analysis and Treatment Process of the Septum Compressor in NPP

Fu JianqiangGao Xin
（NuclearEnvironmentalProtectionCenter，EastChinaBranchofChinaNuclearPowerEngineeringCo.,Ltd.，HaiyanZhejiang314300）

During the debugging process of septum compressor,which is the main equipment in the hydrogen containing waste gas treatment system of nuclear power plant,the problem of abnormal number of oil discharge pressure is often encountered.It could be concluded that the main reason for the abnormal discharge pressure gauge was that the pressure of the pipeline was too long,which led to the excessive pressure attenuation.The improvement measure was to shorten the length of the pressure pipe and moved the oil pressure gauge to the compressor body.

septum compressor；discharge oil pressure；pressure line

TM623

A

1003-5168（2017）04-0088-02

2017-03-01

付堅強（1979-），男，碩士，工程師，研究方向：核電調試。