福清核电厂隔膜压缩机常见问题分析及改进

付坚强 高鑫

（中国核电工程有限公司华东分公司核环保中心，浙江海盐 314300）

福清核电厂隔膜压缩机常见问题分析及改进

付坚强 高鑫

（中国核电工程有限公司华东分公司核环保中心，浙江海盐 314300）

核电厂的含氢废气处理系统中的主要设备隔膜压缩机在调试过程中经常遇到排油压力表示数异常问题。通过力学计算可以得出排油压力表异常的主要原因是由于引压管线过长导致压力传播衰减过大引起的。改进措施就是缩短引压管线的长度，把油压表移到压缩机本体上。

隔膜压缩机；排油压力；引压管线

核电厂中含氢废气处理系统的主要设备是隔膜压缩机，北京京城压缩机有限公司生产的1GV3-40/10-I型隔膜压缩机被广泛应用于福清1/2号机、3/4号机及海南1/2号机组。该类型的隔膜压缩机的工作原理是电机转动带动曲轴、连杆、活塞驱动液压油，由液压油驱动膜片对需要压缩的气体进行压缩。当机器运行时，液压缸中的液体压力高于活塞的背压，因此液体不可避免地会通过活塞环而泄漏，必须附设一个小的补偿油泵（以下称作柱塞泵）。柱塞泵补充的液体量，必须大于泄漏量。多余的补液量即相当于增大了活塞的行程，致使活塞未到外止点时，膜片便先贴到了缸盖的表面，容易损坏膜片。因此，必须把余下活塞行程容积的液体排放出去，故液压缸上又设置有调压阀，把多余的油重新导回曲轴箱中。整个压缩机可分为2个回路，即油回路和气回路，油回路即是做功回路。

在福清1、2号机组隔膜压缩机调试过程中发现了一些问题，主要发生集中在油回路，本文对发现的问题进行了分析并结合调试经验给出问题的改进办法，旨在为后续机组的调试提供一定的借鉴。

1 问题分析及改进

1.1 油压表示数异常

福清1、2号机组隔膜压缩机试车的时候，按照正确的规程步骤进行启动后发现位于屏蔽墙外面的用于检测隔膜压缩机排油压力的压力表的示数异常，基本为0，在对仪表根阀进行检查确认全开且对仪表重新排气后示数仍然不变。

设备运行时其他参数如下：电流18.4A，排气压力0.7Mpa.g，排气温度65℃，机器工作时声音无异响。通过对比厂家提供的设备运行维修手册（以下简称EOMM手册）可以看出，上述过程中隔膜压缩机处于正常工作状态，此时的排油压力应为1.1～1.4MPa.g。

1.1.1 原因分析。现场引压管的布置需要穿过屏蔽墙，所以其长度（大概是5m）比一般的引压管要长许多。考虑到膜压机的排油压力为一个周期脉动的力，其在引压管中的传播主要是以纵波的形式传播，而纵波在传播过程中衰减比横波要快许多，且衰减程度随传播距离增大而增大。为了分析一下衰减的幅度具体有多少，以下将通过定量的力学计算进行确定。为了简化模型，将现场引压管看成是长度为5m的直管道，则对于上游输入周期变化的压力P0，其输出压力P的表达可以写成［1］：

取r0=21.3×10-3m，γ=0.55×10-4m2/s，c0=1 200m/s，ρ= 0.874×103kg/m3，l=5m。计算前20次谐波的结果如表1所示，将表1数据绘制成折线图如图1所示。

表1 谐波结算结果

图1 谐波结算折线图

从图1可以看出，随着n的增加，P/P0在0.1附近震荡，这里取P/P0=0.1，P0=1.4MPa.g，则P=0.14MPa.g。同时，考虑到现场管路有多个弯头和仪表根阀，这些都会造成波在传播过程中发生衰减，最终压力P´必然小于0.14MPa.g，现场压力表量程为0～4MPa.g，这个压力大约占总量程的3.5%，于是就导致了上述出现的现场观察排油压力基本为0的现象。

1.1.2 改进方案。通过式（1）（2）（3）可以看出，对于给定的管道和介质，只有传播距离l和管道直径r0与P/P0有关。在实际工况中又以改短引压管的长度最为方便实用。为了保证长度足够短，选择把这两块压力表直接安装在压缩机本体上，此时l≈0，可以保证波的传播过程无衰减。

1.1.3 改进效果。现场重新启动压缩机后压力表的示数稳定在1.1MPa.g与EOMM数据相匹配，从而证明这种做法是可行的。

后续的福清3、4号机组，海南1、2号机组的隔膜压缩机试车时也是遇到同样的问题，均以相同的解决方案进行处理且处理结果令人满意。

1.2 对后续机组调试及运行的建议

①如果跟踪阶段发现膜压机的排油压力引压管过长，提前发起设计变更（DCR），修改引压管线，避免试车时浪费不必要的时间。

②安装及调试阶段现场卫生条件很差，需要注意成品防异物保护，尤其是柱塞泵活动部件需要定期清理及润滑。

③调压阀在检修过后一定要重新调整至工作位，即手柄和阀门轴线平行，这与核电厂一般的手动阀是相反的，需要注意。

④对于超过30d不启动的压缩机，在压缩机启动前需要给油回路排气，并置换新油。

2 结论

隔膜压缩机是核电厂中含氢废气处理系统的主要设备，在福清1、2号机组调试过程中发现了一些问题，针对所发现的问题进行原因分析及排查并确定要因，给出了改进方案，使得这些问题得到了有效的解决。具体来看，排油压力异常是隔膜压缩机调试过程中最常见的一种故障。针对排油压力异常的问题，通过计算得出是引压管过长导致的压力衰减过大引起的，主要通过缩短引压管可以有效地解决该问题。本文描述的问题在后续福清3、4号机和海南1、2号机组也均有不同程度的发生，也都采用了和本文相同的处理方法进行了处理。因此，本文所形成的改进方法和建议可以为今后核电厂隔膜压缩机的调试及运行提供一定的参考。

［1］蔡亦刚，盛敬超，路甬祥.液压油中压力波传递速度特性的研究［J］.浙江大学学报（工学版），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

付坚强（1979-），男，硕士，工程师，研究方向：核电调试。