柴油機(jī)壓縮空氣起動(dòng)系統(tǒng)三通球閥內(nèi)漏分析與處理

劉康+王志遠(yuǎn)

摘 要 柴油機(jī)是核電廠最重要的安全設(shè)施之一，隨時(shí)處于備用狀態(tài)，但其相關(guān)設(shè)備卻多次出現(xiàn)故障。本文對(duì)柴油機(jī)壓縮空氣起動(dòng)系統(tǒng)三通球閥內(nèi)漏故障進(jìn)行了深層次分析，找出了根本原因，解決了故障，保證了柴油機(jī)的可用性。

關(guān)鍵詞 柴油機(jī)；球閥；內(nèi)漏；根本原因

中圖分類(lèi)號(hào) TM3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708（2016）160-0145-01

1 概況

柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組的主要功能是：在廠外主電源和廠外備用電源均失去的情況下，滿足應(yīng)急廠用設(shè)備用電要求，以確保反應(yīng)堆安全停堆，并且防止由于正常的外部電源系統(tǒng)失電而導(dǎo)致重要設(shè)備的損壞。

柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組主要由柴油機(jī)、發(fā)電機(jī)和輔助設(shè)備組成。輔助設(shè)備包括壓縮空氣起動(dòng)系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、潤(rùn)滑油系統(tǒng)、高溫水系統(tǒng)、低溫水系統(tǒng)、進(jìn)排氣系統(tǒng)、聯(lián)軸節(jié)、檢測(cè)和控制設(shè)備。

壓縮空氣起動(dòng)系統(tǒng)是用來(lái)把壓縮空氣送入柴油機(jī)的氣缸中通過(guò)活塞運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)使柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)，主要包括空壓機(jī)、起動(dòng)空氣瓶和超速空氣瓶，要求每個(gè)空氣瓶能夠保證柴油機(jī)連續(xù)起動(dòng)5次且每次起動(dòng)時(shí)間控制在10s以?xún)?nèi)。若起動(dòng)空氣瓶無(wú)法保壓，不能滿足單個(gè)空氣瓶可以連續(xù)起動(dòng)柴油機(jī)5次的要求。若壓力不足，有可能造成柴油機(jī)無(wú)法起動(dòng)。

2 故障現(xiàn)象

2015年8月22日，運(yùn)行人員準(zhǔn)備進(jìn)行柴油機(jī)試驗(yàn)，在將儲(chǔ)氣瓶0LHF251BA充滿壓縮空氣使壓力達(dá)到40bar。2h后發(fā)現(xiàn)，運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)壓力只有37.6bar，懷疑儲(chǔ)氣瓶漏氣，運(yùn)行人員隨即通知維修人員處理缺陷。維修人員用泡沫檢漏液依次檢查儲(chǔ)氣瓶人孔、進(jìn)氣閥、儀表根閥、一次閥、儀表連接處、安全閥、出口隔離閥，均未檢測(cè)到泄漏，排除了外漏的可能。經(jīng)過(guò)分析，儲(chǔ)氣瓶的排污閥0LHF268VA和出口隔離閥0LHF276VA如果內(nèi)漏均能通向大氣。打開(kāi)排污閥出口的堵頭，未發(fā)現(xiàn)有氣體泄漏，因此出口隔離閥0LHF276VA可能存在內(nèi)漏。將0LHF276VA從管道上拆卸，解體檢查閥芯和閥座，可以明顯看到閥座損壞。在更換了閥座后通過(guò)密封性試驗(yàn)檢查，該閥合格，可以使用。

2015年9月22日，運(yùn)行人員提出缺陷“三通閥0LHF275VA置于壓空罐對(duì)柴油機(jī)時(shí)，對(duì)空管線漏氣。”經(jīng)維修人員現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)，該閥門(mén)通往大氣的出口管道能夠聽(tīng)到輕微氣體泄漏的聲音。遂將0LHF275VA拆卸到檢修車(chē)間，解體發(fā)現(xiàn)閥座損壞。在更換了閥座后，該閥可以正常使用。

0LHF275VA和0LHF276VA均是同種型號(hào)、同種結(jié)構(gòu)、同一生產(chǎn)廠商、同一功能的閥門(mén)，該閥兩次內(nèi)漏，均是由于閥座損壞造成。該閥頻繁的故障大大增加了維護(hù)工作，并且威脅到柴油機(jī)的正常運(yùn)行。因此，找出根本原因是當(dāng)務(wù)之急。

3 故障檢查及原因分析

3.1 故障檢查

該三通球閥，采用四面閥座，一體化結(jié)構(gòu)，主要由閥體、法蘭、密封閥座、球芯等組成。閥門(mén)入口A連接儲(chǔ)氣瓶，出口B連接主起動(dòng)閥通往柴油機(jī)，出口C連通大氣。介質(zhì)由管道流入閥體通道A，通過(guò)安全鎖旋轉(zhuǎn)球芯的位置來(lái)控制閥門(mén)的開(kāi)度或開(kāi)啟、關(guān)閉，安全鎖手柄平行于通道B一邊為常用位置，安全鎖手柄平行于通道C（即垂直于通道AB）一邊為關(guān)閉閥門(mén)。

通過(guò)翻閱該閥從安裝到調(diào)試的記錄，均未出現(xiàn)過(guò)內(nèi)漏現(xiàn)象，因此初步認(rèn)定是運(yùn)行過(guò)程中損壞。

3.2 原因分析

仔細(xì)檢查損壞的閥座（如圖1），可以看出閥座已經(jīng)完全斷裂，斷口為不規(guī)則形狀，顯然閥座是由于材料發(fā)生了不可逆的塑性變形而損壞。

查找說(shuō)明書(shū)，核實(shí)該閥座材質(zhì)為RPTFE。對(duì)比其他4臺(tái)柴油機(jī)壓縮空氣起動(dòng)系統(tǒng)共8個(gè)三通球閥（這兩種球閥公稱(chēng)通徑、工作條件等完全相同），發(fā)現(xiàn)另一廠家生產(chǎn)的球閥閥座材質(zhì)為PTFE，而這些球閥確從未有閥座斷裂的情況發(fā)生。

聚四氟乙烯（PTFE）是一種使用了氟取代聚乙烯中所有氫原子的人工合成高分子材料，這種材料具有溫度使用范圍廣、化學(xué)穩(wěn)定性好、優(yōu)良的自潤(rùn)滑性、突出的表面不粘性、無(wú)吸濕性的特點(diǎn)。

增強(qiáng)聚四氟乙烯（RPTFE）又叫改性聚四氟乙烯，是用聚四氟乙烯添加一定量填充劑，如玻璃纖維、青銅粉、二硫化鉬、石墨、碳纖維等，經(jīng)高速混合均勻后模塑成型，再經(jīng)高溫?zé)Y(jié)制成。

在分析了球閥閥座的受力情況后，通過(guò)對(duì)比PTFE與RPTFE的性能（見(jiàn)表1）發(fā)現(xiàn)，PTFE的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率比RPTFE高。在同等受力的情況下，PTFE比RPTFE的抗拉伸能力更強(qiáng)，更不易斷裂。因此，認(rèn)定閥座材質(zhì)不合適是三通球閥閥座斷裂的主要原因。

4 處理情況

經(jīng)過(guò)與閥門(mén)生產(chǎn)廠家交流，生產(chǎn)廠家決定對(duì)閥座進(jìn)行更換：重新生產(chǎn)加工閥座，并將材質(zhì)由RPTFE更換為PTFE。在安裝了新的閥座后，該球閥至今沒(méi)有再出現(xiàn)內(nèi)漏情況。

5 結(jié)論

在造成球閥內(nèi)漏的各部件中，閥座可靠性最低，因此閥座為關(guān)鍵件，需對(duì)其加工和裝配全程進(jìn)行工藝控制，提高產(chǎn)品裝配的合格率和可靠性。

從目前柴油發(fā)電機(jī)組出現(xiàn)故障的情況來(lái)看，故障主要出現(xiàn)在輔助系統(tǒng)設(shè)備上，故障產(chǎn)生的原因主要是設(shè)備制造和安裝問(wèn)題。柴油機(jī)定期試驗(yàn)是一個(gè)很好的契機(jī)，可以借此發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、及時(shí)解決，保障柴油機(jī)隨時(shí)可用。同時(shí)，平時(shí)也要多積累經(jīng)驗(yàn)，提高迅速和準(zhǔn)確解決故障的能力。

參考文獻(xiàn)

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