關(guān)于泄漏分級在電廠與實驗裝置領(lǐng)域的應(yīng)用

楊寶紅

（中廣核研究院有限公司反應(yīng)堆工程實驗研究中心，廣東深圳 518000）

0 引言

電廠以及工業(yè)法蘭密封故障或盤根泄漏的失效部位處于系統(tǒng)的重要部位，徹底處理時會導(dǎo)致電廠機組停機、降功率或整個實驗裝置停運。如果沒有相關(guān)的原則或技術(shù)決策做指導(dǎo)，方案制定會比較緊張并且費時低效，也會導(dǎo)致由于方案過于保守造成的不必要的過度維修等。通過對泄漏分級的調(diào)研，制定相應(yīng)的處理原則來處理此類問題，既可提高問題處理效率，也可規(guī)范處理方案等，對此領(lǐng)域的同類問題處理具有較參考和借鑒意義。

1 法蘭、盤根的密封原理與泄漏分析

1.1 法蘭的密封

法蘭連接結(jié)構(gòu)是通過法蘭（密封面）、緊固件（絕大部分是螺栓）、墊片密封件組合起來的，法蘭密封是依靠這3個部件的協(xié)同下實現(xiàn)的，其中墊片密封件是實現(xiàn)密封的核心部件。法蘭在螺栓預(yù)緊力的作用下，把處于密封面之間的密封墊片壓緊。施加于單位面積上的緊固力矩必須達到一定數(shù)值才能把密封墊片壓縮變形從而被壓實，密封面上由于機加形成的微隙被填滿，形成初始密封條件，以達到密封的目的。

（1）法蘭的泄漏分析。①密封面壓緊力分布不均；②應(yīng)力松弛與扭矩損失；③墊片以及法蘭本身缺陷；④溫度變化。

（2）常用處理方案。①對泄漏量不大的法蘭密封進行緊固，校核力矩；②對泄漏量較大的法蘭密封泄漏故障隔離排空檢修，根據(jù)新墊片，檢查處理法蘭密封面。

1.2 盤根填料的密封

盤根填料常用于閥門有轉(zhuǎn)動部位的外密封，其功能是防止管線內(nèi)介質(zhì)從相對運動部位向外界泄漏。例如，閥門所用的盤根填料基本上是膨脹石墨填料和石墨（或石棉）編織填料。膨脹石墨填料的潤滑性和膨脹性好，但缺點是易碎，一般安裝在填料函的中間部位。石墨編織填料牢固性好，抗擠壓，一般安裝在填料函的上/下層面。作用是固定膨脹石墨填料，保護完整無損和防止磨下的石墨粉掉入回路。

2 法蘭、盤根泄漏案例的技術(shù)決策及分析

2.1 金屬透鏡墊、八角墊法蘭泄漏問題

某工業(yè)實驗裝置，設(shè)備運行時管道介質(zhì)壓力15 MPa，溫度約300℃，運行工況參數(shù)較高，屬于工業(yè)高壓運行實驗裝置，因此管道連接采用了大量的金屬透鏡墊和八角墊，這種墊片以特有的耐高溫、高壓特性被廣泛應(yīng)用于壓力容器、壓力管道等處的法蘭靜密封。

（1）金屬透鏡墊法蘭檢修后打壓滴漏分析處理。2017年2月13進行了實驗裝置15 MPa的冷態(tài)密封試驗，裝置實驗段出口透鏡墊法蘭處存在泄漏，后續(xù)通過75%螺栓緊固力矩以及80%螺栓緊固力矩2次緊固后，每次處理后依然存在微小泄漏，最終漏量為10 min內(nèi)掛兩水滴。

（2）技術(shù)分析及決策。2017年2月13日技術(shù)決策：鑒于本法蘭密封面出現(xiàn)此次掛滴前，已完成了密封面研磨并紅丹檢查合格，更換了新的密封墊，并且安裝過程質(zhì)量控制部門進行了全程見證，可靠性是有保障的。經(jīng)技術(shù)討論決定使用法蘭分開器分開法蘭后進行檢查，無異常后再次更換新墊片處理。最終經(jīng)過拆卸檢查沒發(fā)現(xiàn)異常，重新回裝，包括隔離排空以及再次充水花費了5 d時間。法蘭最終還是有掛滴現(xiàn)象未根除。

2.2 電廠硼結(jié)晶問題

電廠的管道法蘭、閥門盤根、接頭的數(shù)量較多，這些區(qū)域每年度出現(xiàn)的硼結(jié)晶問題一直是設(shè)備維護檢修中的難題?，F(xiàn)場發(fā)現(xiàn)閥門盤根、法蘭、接頭等設(shè)備存在硼結(jié)晶，意味著設(shè)備存在介質(zhì)泄漏的風(fēng)險，同時也可能影響設(shè)備自身的可靠性，需要專業(yè)人員進行現(xiàn)場勘查、分析以及通過調(diào)取歷史數(shù)據(jù)后提出處理方案。

（1）電廠硼結(jié)晶的分析處理。選取南方某電廠從投運以來的設(shè)備檢修信息進行統(tǒng)計分析，由于此電廠運營時間較長，相關(guān)的數(shù)據(jù)累積比較全面，統(tǒng)計和分析相關(guān)數(shù)據(jù)對全面了解硼結(jié)晶問題有較大的參考價值。以某年度的大修期間為例，大修期間通過設(shè)備維修負責(zé)專業(yè)的巡視，包括運行人員的檢查還有技術(shù)相關(guān)部門的檢查后，主管專業(yè)專項負責(zé)人會將此類信息全部現(xiàn)場復(fù)查后進行統(tǒng)計，然后將信息提交給技術(shù)負責(zé)人進行檢修技術(shù)方案的審核和確定，然后信息提交準備人員進行大修期間的檢修文件的準備。

（2）技術(shù)分析以及決策。在早期的硼結(jié)晶問題受到運行以及維修相關(guān)部門重視后，在進行技術(shù)決策前，電廠組織技術(shù)力量對此現(xiàn)象進行過分析，以此電廠運營最久機組的硼結(jié)晶情況進行了統(tǒng)計分析。例如，系統(tǒng)A，210次，所占比例38%；系統(tǒng)B，176次，所占比例32%；系統(tǒng)C，75次，所占比例14%；系統(tǒng)D，90次，所占比例16%。所在位置情況是：盤根，261次，所占比例47%；連接法蘭，166次，所占比例30%；接頭，64次，所占比例12%；閥蓋，60次，所占比例11%。

從1999年開始到2012年12月底，該電廠2個機組關(guān)于硼結(jié)晶的通知單及工作票大量增加，整體數(shù)量增多的大趨勢和系統(tǒng)A單獨統(tǒng)計的數(shù)據(jù)趨勢類似；電廠硼結(jié)晶問題主要集中在A，B，C，D等4個系統(tǒng)；發(fā)現(xiàn)硼結(jié)晶泄漏部位主要集中在盤根、連接法蘭、接頭、閥蓋等部位。

在泄漏分級理念未引入前，大修期間通常對硼結(jié)晶問題技術(shù)決策為清理緊固或進行備件更換處理，具體根據(jù)漏量多少以及歷史故障分析等確定，各基地及機組在檢修的標(biāo)準量化上有些差異。

3 泄漏分級理念的引入和應(yīng)用

3.1 泄漏分級理念的引入和介紹

針對法蘭密封泄漏以及硼結(jié)晶問題，在行業(yè)間交流時曾咨詢EDF（Electricite De France，法國電力集團）顧問。根據(jù)法國電力集團反饋有一個專家防漏小組，針對硼結(jié)晶或其他泄漏問題，根據(jù)其所在部位的不同，從設(shè)備安全、工業(yè)安全、廠房清潔等方面綜合考慮是立即檢修還是跟蹤。另外法國電力集團針對泄漏問題，在防漏、減漏問題上有一套系統(tǒng)的方法，并參照EPRI（Electric Power Research Institute，美國電力研究協(xié)會）模型，對超過1000人進行過培訓(xùn)。

（1）泄漏分級與維修策略。根據(jù)EPRI的模型，將泄漏分為5級，并且根據(jù)設(shè)備重要性將連接件分為3大類，分別給予了不同的維修策略表1，表2。

表1 EPRI制定的嚴格泄漏分級

表2 重要設(shè)備連接件分類

針對相關(guān)設(shè)備的inactive leak（小量穩(wěn)定泄漏）（如小量且穩(wěn)定的硼結(jié)晶）的對策是“monitor the condition”，而不用計劃維修。

（2）泄漏分級理念的吸收以及原則確定。為了吸收借鑒此經(jīng)驗，當(dāng)時機械部門對泄漏分級理念進行過多次技術(shù)討論，并確定了管理原則：①設(shè)備硼結(jié)晶的漏量達到緊固件位置時才考慮處理（清理、緊固或解體），否則不考慮，但需定期跟蹤硼結(jié)晶量的變化狀況；②對于法蘭、閥蓋等連接件部位，若硼結(jié)晶到達設(shè)備緊固件位置或連續(xù)3/4圈存在硼結(jié)晶，則發(fā)票處理；③對于閥門盤根，每次檢查時進行清理，若連續(xù)3次檢查都發(fā)現(xiàn)硼結(jié)晶，則發(fā)票處理；④每臺機組申請1張總票，作為硼結(jié)晶現(xiàn)場跟蹤總票，動態(tài)跟蹤機組的硼結(jié)晶問題的變化情況，對于達到處理標(biāo)準的則直接發(fā)票處理，大修前此跟蹤清單提交大修技術(shù)組進行審核確定大修需要檢修的項目。

3.2 泄漏分級理念的案例應(yīng)用和發(fā)展

3.2.1 金屬透鏡墊滴漏、硼結(jié)晶問題案例應(yīng)用泄漏分級理念

（1）原方案。經(jīng)過拆卸檢查沒發(fā)現(xiàn)異常，重新回裝，包括隔離排空以及再次充水等花費5 d時間。法蘭最終還是有掛滴現(xiàn)象，未根除。

（2）現(xiàn)方案。根據(jù)泄漏分級的定義和指導(dǎo)原則，此泄漏量為小量穩(wěn)定漏量，法蘭密封面經(jīng)過研磨修復(fù)是可靠的，并且此法蘭更換了新的金屬透鏡墊，建議不做維修，進行跟蹤觀察即可，下次實驗完成后進行拆裝檢查即可。

3.2.2 應(yīng)用泄漏分級理念來處理硼結(jié)晶問題和進行方案對比

（1）原方案。在泄漏分級處理概念尚未引入前，大修期間根據(jù)技術(shù)決策進行清理緊固或更換備件處理，具體取決于漏量多少以及歷史故障分析等，并且“多”與“少”因人而異不好量化，各基地各機組在檢修的標(biāo)準量化上有些差異，同樣的故障既有選擇緊固的，也有安排更換密封墊或盤根的。

（2）現(xiàn)方案。按照1類連接件相關(guān)設(shè)備的inactive leak（如小量且穩(wěn)定的硼結(jié)晶）的對策“monitor the condition”，南方電廠對此進行了進一步優(yōu)化：對于日常期間跟蹤的存在硼結(jié)晶的設(shè)備，一個周期內(nèi)出現(xiàn)3次的則安排檢修和進行更換；對＜3次的則安排清理并校核力矩。

（3）對于大修期間才發(fā)現(xiàn)存在硼結(jié)晶設(shè)備，其檢查結(jié)果要量化，＞5 g的進行更換密封墊或檢修盤根，＜5 g則進行緊固力矩即可。

3.2.3 泄漏分級理念的推廣和發(fā)展

泄漏分級理念的處理原則經(jīng)過幾年來的應(yīng)用實踐，目前主要應(yīng)用在硼結(jié)晶小組的運作中，此小組通過定期全員培訓(xùn)，大修前技術(shù)交底等方式，已將此方案在各個基地?zé)o差異化進行推廣，目前已實現(xiàn)全國各基地機組無差異化覆蓋。

除了大修和日常中可以使用泄漏分級理念外，集團各成員公司的相關(guān)實驗裝置維護也在應(yīng)用此理念進行相關(guān)設(shè)備問題處理，產(chǎn)生一定的經(jīng)濟效益。

4 結(jié)束語

法蘭、盤根等密封泄漏是設(shè)備管理與維修中的難題，注重理論和技能優(yōu)化提升的同時，應(yīng)加強同行的交流和先進經(jīng)驗或理念的借鑒。泄漏分級理念只是提供一個參考，具體問題還要具體分析，沒有最好的方案，只有最適合其實際的方案，這也是維修人員一直在尋找和探索的方向。