淺析核級變頻離心風機樣機制造和試驗過程的質量控制要點

王忠+康春雨

【摘 要】本文簡述了核島通風系統的核級變頻離心風機的組成，剖析了樣機制造和試驗過程中的質量控制的重點，總結了質量控制的經驗，可為后續類似設備制造及試驗提供借鑒經驗。

【關鍵詞】變頻離心風機；樣機；質量控制

【Abstract】This paper has a brief introduction about structure composition frequency conversion fan with nuclear class firstly，analyzes whats the quality control key point during prototype machine manufacture and tests secondly，and summarizes some experience for performing high efficiency quality control on following similar equipment manufacture and test.

【Key words】Frequency conversion fan；Prototype machine；Quality control

1 設備概況

1.1 核級變頻離心風機組成

核級變頻離心風機[1]安裝在反應堆廠房的雙層安全殼間環形區的環形空間通風系統中，風機主要由機殼、葉輪、集流器、后蓋板、支架、變頻電機、底座等組成，參見示意圖1，風機控制系統采用核級變頻柜和核級旁路柜進行交替控制，保障風機在核級變頻柜故障時，自動啟動核級旁路柜，維持安全殼兩墻之間環行空間的負壓在-100～-300Pa的要求，確保安全殼內設備的正常運行，是核電站首臺機電一體化的風機產品。

2 設備制造和試驗過程中質量控制重點的剖析

風機在制造和試驗過程中的主要檢驗項目和標準要求總結如下表1所示。

其中易發生問題的環節及其需要特別注意的質量控制重點，如下所述：

2.1 消化制造依據的技術文件

注意檢查風機的試驗大綱、設備技術規格書與相關標準的軸孔泄漏要求[2]是否一致；試驗大綱對風機噪聲的測試方法規定是否詳細；液體滲透檢驗規程引用的標準與技術規格書要求的是否一致；制造圖紙對未注公差的尺寸的極限偏差是否有明確的規定。

2.2 原材料采購驗收

風機的原材料、外購件、外協件的品種數量較多，所以質量控制項目也較多，例如，對鋼板等材料的化學成分和力學性能要進行入廠復驗、所用材料均應有合格證明，所用材料均應指明材料牌號，并應有符合國家標準規定的化學物理性能等等，除了常規驗收檢查注意事項外，對于本文論述的風機，應注意對于輻照后性能會有變化的材料，如潤滑油（脂）、密封圈（墊）、油漆、電纜等應進行耐輻照試驗，要確保在累計放射性劑量為5×104Gy條件下，材料仍能保證其功能。

2.3 焊接工序

焊接工序除了核電設備常規焊接質量控制要點外，還應注意進行定位焊時，焊工使用的焊材及采用的焊接工藝應與產品焊接相同，采用錘擊改善焊接質量時，第一層焊縫和蓋面層焊縫不宜錘擊；焊前應將焊縫及坡口表面兩側不小于20mm范圍內的油、水、銹等污物清理干凈。

2.4 葉輪、機殼焊縫無損檢測

無損檢測除了核電設備常規探傷質量控制要點外，還應注意在液體滲透檢驗前焊縫不能進行噴砂或噴丸處理；在液體滲透檢驗期間被檢焊縫和滲透材料的溫度應保持在10℃～50℃之間，若液體滲透檢驗期間溫度低于10℃時應遵照特殊要求進行檢驗。

2.5 葉輪超速試驗

用于檢查葉輪在超過最大工作轉速15%時，是否安全運轉以及變形量是否符合要求。將葉輪安裝在超速試驗臺或通過用變頻器驅動風機，以超過葉輪最大工作轉速15%的轉速，進行超速試驗。試驗持續時間應不少于10min；用游標卡尺檢查葉輪尺寸的變形量，該值不得大于0.5‰；用5x放大鏡檢查葉輪焊縫不得有裂紋，鉚釘不得有松動等。

2.6 風機泄露測試

風機泄露測試用于驗證風機外殼和軸孔泄漏是否滿足設計要求。對于機殼泄漏采用肥皂泡檢查法；對于軸孔泄漏采用流量計測量法。外殼泄漏檢查：按要求接好風機測試管線，同時采用盲板將風機入口和出口密封；啟動壓縮機向風機加壓到風機全壓的1.25倍，壓力穩定后，在所有的焊縫和接頭處涂上肥皂液，檢查應無任何肥皂泡形成為合格。軸孔泄漏密封：將出風口、進風口用蓋板密封，并按要求接好管路系統；按要求啟動風機電機和空壓機，打開或關閉管路相關閥門，按規定逐步加壓到試驗壓力，用肥皂水檢查所有的管接頭、焊縫、法蘭接合面不得有氣泡出現，讀出對應流量計的流量即為試驗壓力下的泄漏量。機機殼在1.25倍全壓下進行氣密性檢查，不允許泄漏且無殘余變形；在運行壓力下，每260Pa的泄漏值[3]應低于風機額定風量的0.01%，或小于0.85m3/h的泄漏量，兩者取大者。

2.7 風機抗震試驗

對風機的本體、變頻柜和旁路柜在模擬地震振動臺上進行抗震試驗，目的是驗證風機在規定的地震載荷作用下及作用后的結構完整性和功能的完好性，考核風機的剛度、強度以及其在地震載荷作用時和作用后的性能指標，驗證風機是否能滿足相應的安全功能。

1）抗震試驗前，應檢查測量典型部位的加速度響應、應變響應的加速度傳感器和應變片是否按照試驗大綱要求正確布置；

2）抗震試驗前，動態特性探查試驗，即探查離心風機的固有動態特性即自振頻率、阻尼比[4]等參數；

3）試驗過程中，記錄設備輸入運動和設備典型部位的響應；設備結構各階自振頻率和阻尼比；設備的動力響應信息等參數；

4）抗震試驗按照給出的樓層反應譜，生成人工模擬加速度時程作為臺面輸入波，分別對設備作5次SL1地震考核試驗（1/2SSE試驗）、1次SL2地震考核試驗（SSE試驗），被試設備在地震過程中應保持工作狀態，觀察被試設備的工作狀態，評價其功能特性；

5）試驗后，再次對設備作結構完整性的檢查和功能檢查，并與地震試驗前進行比較。

3 總結與經驗體會

筆者結合多年的核電風機質量控制經驗，在核電常規的質量控制監督基礎之上，對風機設備容易發生疏漏的特殊質量控制要點的進行剖析，本文論述的核島通風系統核級變頻離心風機為樣機，在樣機制造過程中質量更加容易出現失控，一定要監督制造廠相關人員嚴格依據相關標準規范、設備技術規格書、圖紙、制造工藝文件等進行制造活動，借鑒并汲取質量控制要點提高成品率、保障核電設備安全。

【參考文獻】

[1]張琦.三代核電機組華龍一號CAV系統核級變頻離心風機研發[EB/OL].《2016年全國首屆核電建設暖通空調制冷技術論壇》，2016.7.9.

[2]李慧君，等.核級離心風機在監造工作中的質量控制[J].電力設備，2016.12.

[3]NB/T 20039.1-2014，核空氣和氣體處理規范 通風、空調與空氣凈化[s].

[4]劉凱雁，等.核電廠消氫風機抗震性能的振動臺試驗研究[J].核動力工程，2011，32（6）：125-128.

[責任編輯：田吉捷]