淺談CPR1000機(jī)組蒸汽發(fā)生器一次側(cè)管座密封環(huán)高水位堵板的驗(yàn)收

陳龍 王東利

【摘 要】CPR1000機(jī)組大修為保證反應(yīng)堆壓力容器與蒸汽發(fā)生器檢修工作同時(shí)開展，需安裝高水位堵板將蒸汽發(fā)生器一次側(cè)管座密封環(huán)封堵，以優(yōu)化工期。如何驗(yàn)證高水位堵板的可用性就顯得尤為重要。論文就CPR1000機(jī)組蒸汽發(fā)生器一次側(cè)管座密封環(huán)高水位堵板的驗(yàn)收展開了深入研究。

【Abstract】In order to ensure the simultaneous maintenance of reactor pressure vessel and steam generator in the overhaul of CPR1000 unit， it is necessary to install high water level shutoff plate to seal the sealing ring of primary side tube seat of steam generator， so as to optimize the construction period. How to verify the usability of high water level plug is particularly important. In this paper， the acceptance of high water level shutoff plate for a primary side tube seat sealing ring of steam generator of CPR1000 unit has been deeply studied.

【關(guān)鍵詞】蒸汽發(fā)生器;高水位堵板;一次側(cè)

【Keywords】steam generator; high water level plugging plate; primary side

【中圖分類號(hào)】TM623? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號(hào)】1673-1069（2019）06-0146-02

1 引言

蒸汽發(fā)生器（下文中簡(jiǎn)稱“蒸發(fā)器”）高水位堵板是為了優(yōu)化大修工期，在蒸發(fā)器一次側(cè)管座密封環(huán)上臨時(shí)安裝的密封裝置。國內(nèi)現(xiàn)有的高水位堵板多采用氣囊密封式，各廠家高水位堵板結(jié)構(gòu)略有不同。各電站采購書要求設(shè)備具備密封防水功能，但沒有具體的細(xì)則要求。從實(shí)踐情況來看很難滿足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用需求。本報(bào)告針對(duì)氣囊密封高水位堵板（下文中簡(jiǎn)稱“高水位堵板”或“堵板”）的驗(yàn)收進(jìn)行介紹，以確保堵板性能，最大程度減少超預(yù)期泄漏的情況發(fā)生。

2 CPR1000機(jī)組蒸發(fā)器一次側(cè)管座密封環(huán)高水位堵板介紹

2.1 高水位堵板的結(jié)構(gòu)介紹

堵板系統(tǒng)結(jié)構(gòu)大致可分為：控制箱、管線、主體結(jié)構(gòu)（中間板、側(cè)板、密封氣囊、緊固件）。

控制箱：控制、調(diào)節(jié)氣體流量及壓力并提供參數(shù)顯示，同時(shí)可進(jìn)行氣體分流;

管線：包含主氣源管線、電源線及分氣管線;

主體結(jié)構(gòu)：包含中間板、側(cè)板、密封氣囊、緊固件。

2.2 高水位堵板原理介紹

密封氣囊的結(jié)構(gòu)，整個(gè)膠囊呈碗狀，與中間板連接固定，用來實(shí)現(xiàn)密封的兩道氣囊位于整個(gè)膠囊周向外側(cè)。正常安裝后，氣囊充氣膨脹后擠壓一次側(cè)管座密封環(huán)內(nèi)側(cè)形成密封。高水位堵板共有3道密封：干室密封、濕室密封、機(jī)械密封。正常情況下，干室密封和濕室密封均能起到單獨(dú)密封的作用，構(gòu)成了2道密封屏障，機(jī)械密封通過緊固件的緊固力，起到緩減泄漏的作用。中間氣室的作用是監(jiān)測(cè)泄漏，當(dāng)干室、濕室充氣后，形成中間氣室密封腔室，可進(jìn)行充氣、保壓。當(dāng)干室或濕室出現(xiàn)密封失效點(diǎn)，中間氣室的氣體將會(huì)通過失效點(diǎn)泄漏，此時(shí)控制箱上對(duì)應(yīng)的中間氣室將會(huì)出現(xiàn)流量顯示。

3 CPR1000機(jī)組蒸發(fā)器一次側(cè)管座密封環(huán)高水位堵板驗(yàn)收

3.1 中間板和側(cè)板的外觀檢查

中間板和側(cè)板檢查需確保壓緊面沒有明顯撞擊缺陷，無裂痕（尤其在安裝孔的外邊），確保各結(jié)合面接洽良好。

3.2 緊固件檢查

檢查螺栓的螺紋狀況和各部件外觀檢查（無擦傷、撞擊、腐蝕等痕跡以及幾何變形缺陷等）。

檢查各緊固件無松動(dòng)，螺釘?shù)人蓜?dòng)件有防松措施。

注：堵板的安裝是服務(wù)于蒸發(fā)器的后續(xù)檢修活動(dòng)，中廣核歷史大修出現(xiàn)過堵板緊固件高度過高，與蒸發(fā)器水室內(nèi)部堆焊層CCTV設(shè)備相干涉，影響現(xiàn)場(chǎng)工作的事件，使用對(duì)于緊固件的高度，也需有一定的要求。

3.3 密封氣囊及氣管的檢查

密封膠囊厚度滿足國家標(biāo)準(zhǔn)要求，密封膠囊及氣管表面無裂縫、無擦傷和磨損，膠囊表面光滑清潔無雜物等。

3.4 其他外觀檢查

檢查堵板整體設(shè)計(jì)滿足要求，有備用電源和氣源，保證斷電和斷氣情況下堵板的密封功能。

堵板充氣狀態(tài)下，檢查各氣管接頭無泄漏。

3.5 堵板密封氣囊測(cè)量

堵板根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)使用要求，在未充氣的情況下，堵板可以無阻礙安裝到蒸發(fā)器一次側(cè)管座密封環(huán)上;在充氣的情況下，堵板的干室密封、濕室密封均勻地坐落在蒸發(fā)器一次側(cè)管座密封環(huán)內(nèi)壁上構(gòu)成密封。

為滿足上述要求，需對(duì)堵板密封氣囊的內(nèi)外徑尺寸進(jìn)行實(shí)際測(cè)量計(jì)算，并通過對(duì)側(cè)板、中間板安裝后的測(cè)量數(shù)據(jù)，以及一次側(cè)管座密封環(huán)的極限值來驗(yàn)證其是否在未充氣前安裝時(shí)滿足使用要求，且在充氣后滿足密封要求。

①蒸發(fā)器一次側(cè)管座密封環(huán)內(nèi)徑設(shè)計(jì)尺寸為Φ965±0.5mm，由此可知，其實(shí)際測(cè)量尺寸設(shè)為A，則964.5mm≤A≤965.5mm。②中間板本身與密封氣囊相連接，安裝時(shí)只需再安裝兩塊側(cè)板。由于中間板及側(cè)板材料類型都為金屬，安裝后，以及密封膠囊充氣前后，對(duì)其影響可忽略不計(jì)，可實(shí)際測(cè)量其安裝后的整個(gè)金屬結(jié)構(gòu)（中間板+兩塊側(cè)板）尺寸，設(shè)其未B。③將密封氣囊未充氣前實(shí)際直徑測(cè)量計(jì)算尺寸設(shè)為C1，充氣后實(shí)際直徑測(cè)量尺寸設(shè)為C2，C2-C1的差值即為密封氣囊的補(bǔ)償量，設(shè)其未C。

當(dāng)C1值<964.5mm時(shí)，不影響高水位堵板的安裝;當(dāng)C值>（965.5-B值）mm時(shí)，可驗(yàn)證堵板密封氣囊滿足使用要求。

關(guān)于C1、C2值的測(cè)量計(jì)算，由于密封氣囊屬于橡膠制品，直接進(jìn)行測(cè)量，誤差較大，可測(cè)量其周長(zhǎng)，通過公式（周長(zhǎng)=π*直徑），計(jì)算C1、C2值。

注意：測(cè)量周長(zhǎng)時(shí)，需將堵板倒置，并安裝側(cè)板。測(cè)量未充氣前周長(zhǎng)，盡可能將密封氣囊內(nèi)氣體排空;測(cè)量充氣后周長(zhǎng)，不能直接充氣到工況壓力，以免充氣破損，建議充氣壓力1bar，根據(jù)結(jié)果判定是否滿足密封要求。

3.6 密封面檢查

①測(cè)量密封氣囊干室密封、濕室密封未充氣狀態(tài)下的寬度，檢驗(yàn)其是否在工藝轉(zhuǎn)換的過程中滿足設(shè)計(jì)要求。②為驗(yàn)證干室密封及濕室密封在使用中的寬度，將密封面涂抹藍(lán)油，并在堵板不充水狀態(tài)下及堵板充水狀態(tài)下進(jìn)行試驗(yàn)。 驗(yàn)證在兩種情況下，藍(lán)油坐落在模擬體上的寬度與測(cè)量的數(shù)據(jù)是否一致，進(jìn)一步驗(yàn)證氣囊密封的效果。

3.7 壓力密封試驗(yàn)

為了讓試驗(yàn)狀態(tài)更接近工況，在水氣共存的環(huán)境下，用系統(tǒng)供水的方式進(jìn)行堵板密封試驗(yàn)。

關(guān)于堵板使用前的泄漏試驗(yàn)，需使用蒸發(fā)器一次側(cè)管座密封環(huán)模擬體（后續(xù)簡(jiǎn)稱“模擬體”）。

模擬體主要用途：高水位堵板安裝和拆卸操作、密封試驗(yàn)、管線密封檢查、控制箱性能試驗(yàn)等。模擬體需是1：1比例全尺寸模擬現(xiàn)場(chǎng)蒸發(fā)器一次側(cè)管座密封環(huán)的設(shè)計(jì)進(jìn)行加工，且須設(shè)計(jì)有供水、排氣及壓力顯示裝置。

①靜壓密封試驗(yàn)。將堵板安裝在模擬體上，設(shè)置到工作狀態(tài)。打開排氣閥，用干凈水灌滿試驗(yàn)臺(tái)，待排氣結(jié)束后關(guān)閉排氣閥。待模擬體壓力顯示為1.56bar后，關(guān)閉水源。保持壓力至少5min，檢查有無泄漏。試驗(yàn)過程中同時(shí)觀察干室密封和濕室密封的壓力變化，要求無泄漏。②動(dòng)壓密封試驗(yàn)。將堵板安裝在模擬體上，設(shè)置到工作狀態(tài)。關(guān)閉排氣閥，用干凈水充入試驗(yàn)臺(tái)。待模擬體壓力顯示升到1.56bar后，關(guān)閉水源。壓力保持至少5min，檢查有無泄漏。試驗(yàn)過程中同時(shí)觀察干室密封和濕室密封的壓力變化，要求無泄漏。

3.8 機(jī)械密封試驗(yàn)

機(jī)械密封主要是考慮到堵板在密封氣囊完全失效后，通過膠囊與一次側(cè)管座法蘭平面的密封來控制泄漏量，避免出現(xiàn)大量跑水的不可控情況。

堵板安裝在模擬體上，對(duì)螺栓用力矩（力矩值按膠囊的壓縮量及機(jī)械密封的試驗(yàn)效果獲?。┻M(jìn)行均勻緊固。將堵板設(shè)置到工作狀態(tài)，將水壓升到1.56bar，斷開氣源，檢查逆止閥（高水位堵板自身需有逆止閥，防止接頭脫落導(dǎo)致密封氣囊不可用）是否泄漏。使用恒壓泵維持1.56bar的水源壓力，釋放膠囊氣體壓力，根據(jù)此刻起水源在一定時(shí)間內(nèi)的重量變化，計(jì)算出泄漏量。漏量小于50L/H則滿足使用要求（50L/H的定量是根據(jù)高水位堵板泄漏后，人員的反應(yīng)處理時(shí)間而來）。

3.9 高水位堵板長(zhǎng)時(shí)間保壓效果驗(yàn)證

堵板現(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)間較長(zhǎng)，需進(jìn)一步驗(yàn)證密封氣囊在工況下效果是否良好。將堵板安裝在模擬體上，將堵板設(shè)置到工作狀態(tài)，將水壓升到2bar，斷開堵板氣源進(jìn)行保壓試驗(yàn)，要求每個(gè)堵板的保壓時(shí)間大于12h，檢查模擬體上壓力表顯示壓力有無變化。

4 結(jié)語

通過上述試驗(yàn)，寧德核電高水位堵板（中核武漢核電運(yùn)行技術(shù)股份有限公司設(shè)計(jì)制造），防城港核電高水位堵板（中國科學(xué)院光電研究所設(shè)計(jì)制造）圓滿完成了驗(yàn)收和現(xiàn)場(chǎng)使用，為此報(bào)告提供了堅(jiān)實(shí)、可靠的依據(jù)。多方位的考量，多層次的把關(guān)，無論是理論，還是實(shí)踐，保證了高水位堵板的可用性。