核電廠離心式冷水機組故障分析與處理

王志遠 劉 康

(海南核電有限公司，海南 昌江 572700)

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·機械與設(shè)備·

核電廠離心式冷水機組故障分析與處理

王志遠 劉 康

(海南核電有限公司，海南 昌江 572700)

根據(jù)核電廠離心式冷水機組的結(jié)構(gòu)特點，從蒸發(fā)壓力低、油壓差低、排氣溫度高、水流量異常等方面，闡述了冷水機組的常見故障，并提出了相應的防治措施，確保了機組的穩(wěn)定運行。

核電廠，冷水機組，故障，潤滑油

1 設(shè)備概述

海南昌江核電廠核島冷凍水系統(tǒng)(DEG)共六臺冷水機組，每個反應堆設(shè)有三臺，其中兩臺運行，一臺備用，為核島通風系統(tǒng)提供冷源。該機組采用LG的LTP060N型雙級壓縮離心式冷水機組，其制冷量為2 070 kW，制冷劑R134a與潤滑油可以相互溶合。

根據(jù)機組結(jié)構(gòu)特點，機組運行時有部分潤滑油可從壓縮機軸承、齒輪箱混入壓縮機，與壓縮機的制冷劑氣體混合后經(jīng)過冷凝器冷凝，最后流入蒸發(fā)器；電機兩軸承處的潤滑油也有可能進入電機內(nèi)腔，然后隨同冷卻電機線圈的液態(tài)制冷劑汽化后，從電機回氣管進入蒸發(fā)器。以上兩種渠道進入蒸發(fā)器的潤滑油都不蒸發(fā)，時間久了蒸發(fā)器中的潤滑油將越來越多，油箱中的潤滑油將越來越少。為了保證整個系統(tǒng)的油平衡，該機組在蒸發(fā)器和油箱之間安裝了引射回油裝置(見圖1)，蒸發(fā)器下部安裝有集油管，制冷劑和潤滑油的混合液體通過集油管與壓縮機排氣端引出的高壓氣體混合，經(jīng)過引射器引回油箱。

當制冷劑發(fā)生泄漏，蒸發(fā)液位低于集油管高度時，將影響機組回油效果，若不及時進行處理將觸發(fā)蒸發(fā)壓力低、油壓差低等報警跳機信號，嚴重時還會造成軸承、葉輪等轉(zhuǎn)動部件的磨損。

2 冷水機組故障分析與處理

1)蒸發(fā)壓力低。蒸發(fā)壓力低通常由制冷劑泄漏導致，當制冷劑泄漏至一定程度時將會觸發(fā)蒸發(fā)壓力低警告，嚴重時將造成跳機，影響機組正常運行。制冷劑泄漏分為內(nèi)漏和外漏，內(nèi)漏是指機組內(nèi)的制冷劑泄漏到水系統(tǒng)中，外漏是指機組內(nèi)的制冷劑向大氣中泄漏。a.內(nèi)漏。銅管破裂將導致制冷劑泄漏至水系統(tǒng)中，因機組內(nèi)充注有制冷劑處于正壓狀態(tài)，可通過拆除蒸發(fā)器和冷凝器兩側(cè)端蓋后在換熱銅管兩側(cè)涂抹檢漏液進行檢查，若發(fā)現(xiàn)少量銅管破裂泄漏，可用銅質(zhì)堵頭對破裂銅管兩側(cè)進行臨時封堵，待大修時再進行更換。銅管與孔板接觸處未脹緊也可導致制冷劑從縫隙處向水系統(tǒng)中泄漏。若用檢漏液檢查發(fā)現(xiàn)銅管與孔板連接處存在泄漏，可使用脹管器對泄漏處銅管進行脹緊直至泄漏消除。為了避免雜質(zhì)進入機組劃破銅管，一般對水系統(tǒng)的清潔度要求較高，通常要求在水泵的進口安裝過濾器對雜質(zhì)進行過濾并定期清洗過濾器或者提前將水系統(tǒng)過濾合格后再將機組接入系統(tǒng)，同時定期對水質(zhì)進行抽檢化驗，發(fā)現(xiàn)水質(zhì)不合格則進行換水。b.外漏。根據(jù)現(xiàn)場維修經(jīng)驗可得知，冷水機組發(fā)生外漏的概率比較大，通常比較容易發(fā)生泄漏的部位有：小管路螺紋連接處、法蘭連接處、調(diào)節(jié)閥閥桿、安全閥密封面、直角閥等。為了防止制冷劑泄漏觸發(fā)蒸發(fā)壓力低故障跳機，需維修人員加強設(shè)備的日常巡檢力度，定期對易泄漏部位進行泄漏檢查，定期對安全閥進行校驗，發(fā)現(xiàn)泄漏及時進行處理。

2)油壓差低。該冷水機組油系統(tǒng)回路中有安裝兩個壓力探頭，一個裝在油槽內(nèi)，一個裝在過濾器下游，最終通過油壓差來反饋機組潤滑情況。機組油壓差低除了會觸發(fā)報警跳機外，還會造成軸承、葉輪等轉(zhuǎn)動部件不同程度的磨損，影響機組制冷效果，嚴重時將導致機組無法正常運行。通常油壓差低報警跳機大致由以下兩方面引起：油過濾器臟堵和油槽內(nèi)潤滑油不足。油過濾器臟堵需及時更換新的過濾器，并在更換結(jié)束后進行排氣，以免憋壓造成油壓差偏高。油槽內(nèi)潤滑油不足可能是由于潤滑油泄漏或者機組回油效果不良導致大量潤滑油積聚在蒸發(fā)器里。潤滑油泄漏只需找到泄漏點處理后進行補油即可。機組回油效果不良通常是由于制冷劑泄漏，蒸發(fā)液位下降至低于集油管高度所致，需先查到制冷劑泄漏點并進行處理，同時充注適量的制冷劑之后再補充新的潤滑油，待機組啟動以后，隨著制冷劑的循環(huán)，原來流失至蒸發(fā)器里的潤滑油將重新回到油槽內(nèi)，待停機后將多余的潤滑油排出即可；或者將蒸發(fā)器底部外接一個齒輪泵用于回油，因為回油過程中將帶出大量的液態(tài)制冷劑，此時需要將油槽內(nèi)電加熱器投入使用，在進行多次反復回油后，當油位穩(wěn)定在油槽1/2處，機組便可起機運行。外接泵回油示意圖見圖2。

3)排氣溫度高。機組剛啟動時，若導葉傳動鏈條打滑或者導葉開啟速率過慢，在排氣溫度升高至跳機值之前，冷凝器與蒸發(fā)器還未建立起壓差，將會觸發(fā)排氣溫度高報警跳機，導致機組無法啟動運行。導葉開啟速率過慢，通?？赏ㄟ^縮短導葉開啟延時，增大導葉開啟速率來進行調(diào)整，或者啟動前先將導葉置于手動狀態(tài)，開機后手動迅速開啟導葉，待機組建立起壓差正常運行后，再把導葉置于自動狀態(tài)。導葉傳動鏈條打滑除了會在開機時觸發(fā)排氣溫度高報警跳機外，還會導致導葉實際開度與控制屏顯示開度不符，在停機時會觸發(fā)導葉開關(guān)異常報警。當發(fā)現(xiàn)鏈條松動打滑時需首先檢查電機底座緊固螺栓是否松動，若有松動則進行緊固，然后檢查鏈條松緊度，若鏈條過松可通過抬高導葉電機支架來拉緊鏈條，或者拆卸幾節(jié)鏈條來將其拉緊，最后還需動作導葉電機手輪來檢查導葉傳動桿是否卡澀，傳動桿卡澀將會導致鏈條在傳動過程中打滑并被拉長，若存在卡澀現(xiàn)象需要在確保制冷劑不會泄露的前提下適當旋松傳動桿密封壓蓋螺母來減少傳動桿的卡澀情況。

4)軸承溫度高。軸承是利用潤滑油來冷卻的，若軸承溫度過高，需首先檢查油槽油位，看看潤滑油是否充足，其次應檢查油系統(tǒng)回路是否暢通，最后可通過增加供給油冷卻器的液態(tài)冷媒的調(diào)節(jié)閥開度來降低油溫，從而降低軸承溫度。若采取以上措施仍無法降低軸承溫度，則需解體壓縮機，檢查軸承是否磨損，必要時進行更換。軸承溫度高除了可通過控制制冷劑及潤滑油泄漏來預防外，還需注意機組停運時應保證將油槽電加熱器投入使用，以防發(fā)生跑油現(xiàn)象。

5)水流量異常。冷水機組在投運前應確保冷凍水和冷卻水的流量正常，否則機組將無法啟動，若在機組運行時水流量發(fā)生異常將導致機組跳機無法正常運行。該機組采用壓差開關(guān)來反饋水流量，當水流量達到一定值時壓差開關(guān)動作并反饋給機組，機組接收到反饋信號后方可啟動運行。若壓差開關(guān)誤動作，機組將在水流量不足或者沒有通水換熱的情況下啟動運行，可能導致?lián)Q熱銅管被凍裂發(fā)生內(nèi)漏，因此需定期對壓差開關(guān)進行檢查確保其可正常動作，特別是在機組投運前，發(fā)現(xiàn)壓差開關(guān)故障應及時進行修復或更換。

6)排氣溫度過低。蒸發(fā)器和經(jīng)濟器液位過高都會造成壓縮機吸入液態(tài)制冷劑，導致排氣溫度過低。雖然排氣溫度過低并不會觸發(fā)機組報警跳機，但是壓縮機吸液將對葉輪形成液擊造成磨損。因此在機組解體維修后充注制冷劑時，要控制充注量，同時要對經(jīng)濟器上下游閥門進行適當調(diào)節(jié)以確保經(jīng)濟器液位不超過其容量的2/3。

3 結(jié)語

本文對離心式冷水機組常見故障的分析與處理方法進行了總結(jié)，同時提出了相應的預防措施，一旦機組再次發(fā)生同類型故障便可準確地進行診斷并及時有效地處理，保障機組實現(xiàn)最佳制冷效果，確保機組穩(wěn)定運行。

[1] 樂金空調(diào)(山東)有限公司.DEG冷水機組運行維修手冊[Z].2012.

[2] 王偉剛,倪 灝,薛 芳,等.離心式冷水機組長時間停機后跑油分析[J].大眾科技,2009(11)：130-131.

Fault analysis and treatment of centrifugal chiller in nuclear power plant

Wang Zhiyuan Liu Kang

(HainanNuclearPowerCo.,Ltd,Changjiang572700,China)

According to the structural features of the centrifugal chiller in nuclear plants, the paper illustrates the common faults of the chiller from the low evaporating pressure, lower fuel pressure difference, high discharge temperature, and abnormal water flow rate, and points out respective prevention measures, so as to ensure the stable operation of the chiller.

nuclear plant, chiller, fault, lubricating oil

1009-6825(2016)11-0231-02

2016-01-24

王志遠(1988- )，男，助理工程師; 劉 康(1987- )，男，助理工程師

TM623.4

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