核電廠消防鋼瓶故障分析與改進(jìn)

陳若瀅，黃顯藝

（福建福清核電有限公司，福建福清 350318）

0 引言

目前核電廠常用于實(shí)現(xiàn)消防功能的煙烙燼滅火系統(tǒng)由美國安素公司生產(chǎn)、利用固定噴嘴與藥劑實(shí)現(xiàn)分配管網(wǎng)的工程系統(tǒng)。該系統(tǒng)根據(jù)美國國家防火協(xié)會（National Fire Protection Association，NFPA）“清潔藥劑滅火系統(tǒng)”2001標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)和安裝，主要利用自動運(yùn)行的探測與控制設(shè)備操控啟動，必要時(shí)通過相關(guān)配件的安裝于調(diào)試。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際環(huán)境，煙烙燼滅火系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)報(bào)警、通風(fēng)控制、關(guān)閉門窗或其他輔助的關(guān)閉功能時(shí)，需使用一些特定附件。

在氣體滅火原理方面，煙烙盡藥劑成分為3種惰性氣體的混合物，即52%氮?dú)狻?0%氬氣和8%二氧化碳。通過提升空氣中惰性氣體濃度、極度降低氧氣濃度達(dá)到撲滅火災(zāi)的目的。

1 煙烙燼系統(tǒng)故障現(xiàn)象

煙烙燼系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)消防功能是通過消防鋼瓶、鋼瓶頭部件、單向閥、連接管等設(shè)備的相互配合與協(xié)調(diào)來實(shí)現(xiàn)的（圖1）。核電廠使用煙烙燼的消防系統(tǒng)中，常見故障有鋼瓶頭泄壓、單向閥失效、連接管失效等情況，單一或多個(gè)故障同時(shí)發(fā)生的情況下故障現(xiàn)象大有不同。結(jié)合核電廠運(yùn)行實(shí)際情況，分析煙烙燼系統(tǒng)鋼瓶泄壓故障。

圖1 煙烙燼滅火系統(tǒng)

2 煙烙燼系統(tǒng)重要部件

2.1 鋼瓶頭部件組裝分析

為提高鋼瓶封口可靠性，實(shí)現(xiàn)鋼瓶接連觸發(fā)的效果，裝有煙烙盡藥劑的鋼瓶上方裝有圖2所示瓶頭組裝部件。各部件安裝方式簡單，可根據(jù)實(shí)際需要增減、可串聯(lián)。

圖2 鋼瓶頭部件

（1）CV-98瓶頭閥。作用是與鋼瓶口連接的閥門，下部頂針設(shè)計(jì)用于觸發(fā)鋼瓶。具有電動、氣動、手動的背壓式啟動方式。特點(diǎn)是充裝端和啟動端的螺紋尺寸不同，以防誤用裝置。日常使用及系統(tǒng)試驗(yàn)中無需拆卸，密封性好，可靠性高。

（2）電啟動器。與壓力啟動器套用，可重復(fù)使用與疊加。在僅使用單臺電啟動器時(shí)，必須串聯(lián)21.5 Ω電阻，12 V直流電源供電，利用線圈通電后產(chǎn)生的磁性與電啟動器內(nèi)磁鐵部件相互作用，觸發(fā)該電啟動器。上連接拉桿，適用于多次進(jìn)行預(yù)防性維修與試驗(yàn)的場所；可靠性高，一般除承載電壓過大而造成線圈燒壞以外，較少出現(xiàn)其他損壞因素。

（3）壓力啟動器。與電啟動器配套使用，頂部可安裝其他啟動器。安裝方式簡單且可靠性高。如經(jīng)觸發(fā)，需使用專用復(fù)位工具。

（4）拉桿啟動器。拉桿啟動器可安裝在電動啟動器上，使得單個(gè)主鋼瓶能用電動、氣動和機(jī)械啟動。相當(dāng)于在其他啟動方式失效時(shí)可使用的手動啟動方式；配有保護(hù)拉環(huán)，不易誤觸發(fā)。

2.2 同組鋼瓶接連泄壓原理分析

烙燼滅火系統(tǒng)采用鋼瓶分組泄壓的觸發(fā)、運(yùn)行方式，以此達(dá)到控制惰性氣體噴射量、減少不必要的消耗、降低人員窒息風(fēng)險(xiǎn)的目的。

如圖3所示，當(dāng)某組鋼瓶中的主動瓶頭各類啟動器收到來自電信號、手動操作等形式的作用、啟動器觸發(fā)造成瓶頭閥頂針彈出時(shí)，主動瓶在觸發(fā)泄壓的同時(shí)會在連接管內(nèi)產(chǎn)生一股氣壓，而后二級主動瓶逐級利用其同組上一個(gè)鋼瓶觸發(fā)后產(chǎn)生氣壓接連觸發(fā)。一般每組鋼瓶的容量、數(shù)量將取決于該組所分配的消防房間的空間大小與現(xiàn)場運(yùn)用，因此當(dāng)現(xiàn)場每個(gè)鋼瓶都裝有啟動裝置時(shí)，一旦某鋼瓶由于瓶頭閥頂針彈出繼而開始泄壓，則噴發(fā)惰性消防氣體的將是同組中在其壓力走向下游的全部鋼瓶。

圖3 同組鋼瓶連接

2.3 泄壓鋼瓶數(shù)量異常故障分析

煙烙燼滅火系統(tǒng)采用鋼瓶分組泄壓的觸發(fā)、運(yùn)行方式。正常情況下，某一鋼瓶的故障泄壓僅可能導(dǎo)致其下游并同組的鋼瓶泄壓。但在核電廠實(shí)際運(yùn)行中可能出現(xiàn)非下游、不同組鋼瓶誤噴現(xiàn)象，這就是單向閥失效的故障表現(xiàn)。某單向閥銹蝕、失效可能造成的額外觸發(fā)。在整個(gè)系統(tǒng)的分組中，單向閥控制鋼瓶觸發(fā)的組別，達(dá)到在不同房間進(jìn)行消防噴灑的效果。如圖4所示，舉例2種情況說明。

圖4 煙烙燼系統(tǒng)消防鋼瓶存放（部分）

（1）當(dāng)1號鋼瓶觸發(fā)泄壓時(shí)，如單向閥A，B，C功能正常，則在接連觸發(fā)其下游的2，3號鋼瓶的同時(shí)，還將通過單向閥B，C接連觸發(fā)8號鋼瓶及其壓力輸送下游的9～11號鋼瓶，因A的作用4～7號鋼瓶不受影響。

（2）當(dāng)1號鋼瓶觸發(fā)泄壓時(shí)，如單向閥A與C發(fā)生故障或銹蝕造成失效，則從1號鋼瓶瓶頭輸出的管線壓力將直接造成1～8號鋼瓶的全部觸發(fā)，其中4～7號鋼瓶為錯(cuò)誤觸發(fā)。與此同時(shí)，本應(yīng)觸發(fā)的9～11號鋼瓶則并未觸發(fā)。

由此可見，單向閥功能異常是導(dǎo)致鋼瓶誤噴且范圍擴(kuò)大到其他組別的直接、根本原因。

3 總結(jié)

3.1 電啟動器復(fù)位流程細(xì)化

在電啟動器拆裝、復(fù)位工作的實(shí)施過程中，需更加關(guān)注各時(shí)間段底部頂針的狀態(tài)，尤其是設(shè)備回裝之前。在日常故障檢修與試驗(yàn)的實(shí)施過程中，在鋼瓶電啟動器安裝前必須對電啟動器狀態(tài)進(jìn)行確認(rèn)。如電啟動器下方頂針突出，則需對其進(jìn)行手動復(fù)位。使用專用復(fù)位工具（部件號75433）對準(zhǔn)電啟動器下方頂針，用較大的力量頂壓，直到聽到“咔噠”一聲。而后以不同方向多次用力晃動電啟動器，確認(rèn)頂針仍未突出，說明頂針已徹底恢復(fù)未觸發(fā)時(shí)位置并卡死，正確復(fù)位。通過電啟動器加24 V電源信號后觸發(fā)動作，頂針可有效恢復(fù)，搖晃后頂針無晃動、收縮現(xiàn)象，則可說明電啟動器功能正常，可實(shí)施回裝操作。

3.2 煙烙盡系統(tǒng)單向閥維護(hù)須知

在以氣體為傳輸媒質(zhì)的消防系統(tǒng)管道內(nèi)，安裝于調(diào)試期間慎行水壓試驗(yàn)。已有經(jīng)驗(yàn)表明，在氣體傳輸管道內(nèi)進(jìn)行過水壓試驗(yàn)的前提下，閥門部件由于管道內(nèi)部與設(shè)備縫隙中液體殘留，導(dǎo)致設(shè)備銹蝕、失效的概率通常較高。此外定期的預(yù)防性維護(hù)也是必不可少，考慮到核電廠煙烙燼滅火系統(tǒng)觸發(fā)報(bào)警與噴發(fā)概率較小，可在日常試驗(yàn)的開展中適當(dāng)加入單向閥等重要部件的檢查與關(guān)注，降低系統(tǒng)異常故障時(shí)不利影響擴(kuò)大的可能性，提升消防系統(tǒng)應(yīng)急可靠性。