双塔吸附式空气干燥器工作原理及故障分析

徐永康

（中核辽宁核电有限公司生产准备处，辽宁葫芦岛 125112）

0 引言

在M310 压水堆型核电机组中，压缩空气的使用非常重要，它需要满足核电机组核岛、常规岛、BOP 的气动控制器和所有厂房内动力设施运行和维修的需要。压缩空气生产系统能否提供足够干燥的空气至关重要。田湾核电站三期工程采用的是双塔吸附式压缩空气干燥器，为保障机组各部分稳定运行，对干燥器的运行尤其是维修方面，提出了更高要求。

1 双塔吸附式空气干燥器结构与工作原理

1.1 干燥器的主要结构

双塔吸附式空气干燥器的主要部件有A（左）/B（右）干燥腔室、进气电磁阀、排放电磁阀、进气/出气模块、进气/排气气缸、再生孔板、预过滤器、除尘过滤器、精过滤器和集成管路等。设备上有压力传感器、温度传感器、压差开关与露点传感器，以便于检测干燥器的运行参数。

1.2 干燥器的工作原理

干燥器的工作流程分为干燥、再生和充压。双塔吸附式空气干燥器工作原理如图1 所示，A、B 两个腔室结构相同，每个腔室内装有吸附剂，两个腔室的工作模式通过电磁阀控制气缸的动作来切换。当A 腔室干燥空气时，B 腔室进行再生过程。A 腔室干燥后的气体由排气模块排出，其中，少部分干燥气体经再生节流孔a 进入B 腔室，对腔室内干燥剂进行再生，携带水分的再生空气经进排气模块D 排到大气中。A 腔室干燥空气的工作时间为180 s，B 腔室干燥剂再生的时间为150 s，A、B 两个腔室工作150 s 后，快速充压电磁阀打开，少量气体经快速充压阀流入B 腔室，此时B 腔室开始30 s 的充压过程，使得A、B 两个腔室的压力相同。随后通过电磁阀控制，以及气缸的动作，B 腔室开始干燥空气，A 腔室进行再生过程。在B 腔室干燥后的气体由排气模块排出，其中，少部分干燥气体经再生节流孔a 进入A腔室，对腔体内干燥剂进行再生。B 腔室干燥空气180 s，A 腔室生150 s 后，再充压30 s。至此，完成一个工作循环过程。

图1 双塔吸附式空气干燥器工作原理

随着干燥、再生和充压的过程在A、B 两个腔室之间交替进行，周期循环。使得进入干燥器的压缩空气得以连续干燥，保证压缩空气系统稳定运行，满足用户使用要求。

2 双塔吸附式空气干燥器常见故障原因分析

2.1 露点温度高

压缩空气生产系统能否提供足够干燥的空气，露点温度是至关重要的。干燥器出现露点温度高的原因有：①干燥器超负荷；②排放电磁阀故障；③排放消音器堵塞。

2.1.1 干燥器超负荷

（1）进入干燥器的压缩空气湿度过大。空气压缩机与干燥器之间设置1 台湿空气储存罐，储存罐下方设有排水阀。若排水不及时，储气罐底部会积攒大量冷凝水，导致输送到干燥器的压缩空气含水量较多，湿度较大，造成干燥器超出工作能力范围，干燥剂无法正常活化，露点温度升高。

（2）预过滤器疏水器失效，无法正常排水。若预过滤器疏水器失效，无法正常排水，同样会导致进入干燥器的压缩空气含水量过多，干燥器超负荷工作，干燥剂无法正常活化，露点温度升高。

2.1.2 排放电磁阀故障

干燥器出现露点温度高时，还需要考虑电磁阀是否故障。如图2 所示，f3 为排放电磁阀，f1 和f2 为进气电磁阀。干燥器工作时是通过电磁阀动作来控制气缸动作，进而切换工作模式。排放电磁阀或两个腔室任何一个进气电磁阀发生故障，都会导致干燥器工作模式无法正常切换。若f3 排放电磁阀卡塞或损坏，无法动作，与其对应的排气气缸也无法动作，则再生空气无法排出，相应腔室无法进入再生模式，干燥剂不能正常活化，最终导致露点温度升高，甚至触发报警。

图2 电磁阀

2.1.3 排放消音器堵塞

排放消音器装在干燥器的底部，少量干燥气体经过再生节流孔板a 流经再生腔室，干燥再生腔室内的干燥剂。携带水分的湿空气经排气气缸Q3，最后由排放消音器排出，起到消除噪声的作用。随着干燥器长期运行，可能会导致消音器内部堵塞或者损坏，则携带水分的气体无法正常排出，造成再生侧背压过大，干燥剂无法正常活化，露点温度随之升高。

2.2 气缸密封组件损坏

气缸密封组件损坏可能会导致干燥器模式切换不成功，造成干燥器无法正常运行。气缸密封组件安装在气缸活塞上，密封组件损坏的原因是维修人员在进气缸回装过程中，未注意气缸密封件与气室配合间隙，导致气缸密封件与气缸存在摩擦和卡塞。通过电磁阀的动作，气缸活塞也会随之动作，多次或者某次动作，导致进气阀片组件损坏。

2.3 再生腔室排放湿空气时间滞后

干燥器控制面板显示屏上会显示A、B 两个腔室的工作状态，以及精确显示干燥、再生和充压的时间。再生的腔室会排出已经吸附了水分的湿空气，但有时会出现排气滞后现象。原因是排放电磁阀得电后动作，排放气缸会打开，气缸内的空气需要通过管路由电磁阀处的排放消音器（图3）排出。若排放消音器堵塞，会导致湿空气无法迅速排出，排放缓慢，造成气缸无法动作，处于再生状态的腔室也无法再生。此时再生腔室背压仍然很大，如图4 所示，B 腔室再生时背压超高，经过约10 s，当气压足够大时，湿空气冲出排放消音器，此时气缸动作正常，再生腔室恢复正常。

图3 电磁阀处排放消音器

图4 再生腔室背压异常

3 故障处理措施

3.1 露点温度高的处理措施

3.1.1 干燥器超负荷

（1）定期打开空气压缩机与干燥器之间湿空气储存罐的排水阀，排出湿空气冷凝水，以保证压缩空气的干燥器程度，避免进入干燥器的压缩空气湿度过大。

（2）定期清洗预过滤器疏水器，保障自动排水器能够正常排水，排放管道畅通无阻。

3.1.2 排放电磁阀故障

（1）增加对电磁阀的维护保养，使用压缩空气吹扫电磁阀，确保电磁阀灵活动作，无卡塞现象。

（2）准备充足的电磁阀备件，若发现电磁阀故障及时更换。

3.1.3 排放消音器堵塞

巡检干燥器过程中，检查排放消音器是否能够正常排气。每次检查维护干燥器时，要清理排放消音器。若发现排放消音器有任何异常情况，需立即进行处理，视情况进行更换。

3.2 气缸密封组件损坏的处理措施

回装气缸时，首先要在气室与气缸连接紧固螺栓拧紧状态下，调整控制密封组件的位置来控制密封组件与气室的配合间隙，如图5 所示。建议用使用塞尺，确定密封件四周间隙基本一致，再将气室与进气气缸部分整体回装。

图5 密封组件与气室的配合间隙

3.3 再生腔室排放湿空气时间滞后的处理措施

在干燥器检查维护程序中加入清理排放消音器的指令。使用压缩空气吹扫电磁阀处排放消音器，并用清水清理干净。为保障消音器能够清理干净，可将电磁阀处排放消音器对着光线，以光线可均匀透过为准，此时才可回装电磁阀处排放消音器，确保气缸内气体可由该消音器排出。

4 结束语

干燥器稳定运行对压缩空气生产系统至关重要。本文给出的干燥器日常运行维护措施，可有效减少干燥器的故障率，更好保证机组稳定运行。