【壓縮機網】基本情況

　　田灣核電站一期建設兩臺俄羅斯AES－91型壓水堆核電機組，裝機容量為2×106萬千瓦,電廠建有獨立的空氣壓縮機站（01USC），其主要功能是向電站各個廠房供應維修用壓縮空氣、部分閥門的開關供氣以及核反應堆安全殼定期密封試驗供氣。空壓站主要由5臺ZR型無油螺桿式空氣壓縮機以及附屬的RSCS 型干燥器、空氣儲罐、系統管道附件等設備組成。

　　1、故障現象及處理過程

　　北BOP空壓站3號空氣壓縮機自2016年6月以來一直存在頻繁加卸載現象，空壓機本體已經過多次維修和保養發現無異常。根據長時間的觀察，懷疑與空壓機配套的3號干燥器吸附塔入口帶先導閥的氣動閥有故障導致空壓機頻繁加卸載，維修人員對干燥器進行檢查并處理，發現干燥器氣動閥先導閥排氣消音器堵塞，拆除消音器并清洗后回裝，重新啟動壓縮機，頻繁加卸載現象消失。

　　2、原因分析

　　2.1 事件分析

　　田灣核電站5臺ZR型無油螺桿空氣壓縮機，分別與5臺RSCS型干燥器配合工作向5個空氣儲罐供氣。編號從1到5，編號為3的空氣壓縮機(ZR-250型)發生多次發生頻繁加卸載故障。

　　壓縮機的加載和卸載控制邏輯為：壓力上升時，當滿足管網壓力達到上限或本機壓力達上限兩者之間任一條件則壓縮機卸載（母管壓力先到上限，上位機控制卸載，本機達到上限，本機PLC控制卸載），但卸載完成后的第一次加載參數值則取決于先達到上限的這組數據（如本機PLC控制了卸載，則第一次加載也必須由本PLC控制），下一個循環的卸載值仍取先到一組數據。

　　正常工況時：壓縮機的加載和卸載由母管壓力控制，即空氣母管壓力在0.68MPa～0.75MPa間波動，發生異常情況時可能觸發壓縮機本機的卸載值，一旦觸發該值則很容易導致壓縮機頻繁加卸載。

　　通過認真的調查和分析，壓縮機頻繁加卸載過程如下：

　　頻繁加卸載的第1個過程：本機壓力在0.88MPa左右時（此時管網壓力小于0.75MPa）恰好此時干燥塔AB塔進行了切換（AB塔切換時間5分鐘一次，由干燥器控制,和壓縮機無關）。由于干燥器故障（后面有詳細的分析）在切換過程中有一段時間內兩個塔的進口閥門都處于關閉狀態，有可能會在瞬間導致本機出口壓力上升并觸發了本機壓力上限，壓縮機本機PLC控制壓縮機卸載。

　　頻繁加卸載的第2個過程：通過上面的分析可知，當本機出口壓力達上限觸發卸載時，下一次加載必須由本機出口壓力下限值控制。當出口壓力低于壓縮機加載值時，壓縮機加載，由于壓縮機和干燥器之間管段很短而壓縮機出力較大
（Q=2304Nm3/h），在加載的前幾秒內，出口壓力會迅速增加（試驗證明z*快迅速增加了0.45MPa左右，然后供入管網，壓力緩慢增加），很容易導致本機出口壓力增加到壓縮機本機卸載值而管網的壓力還沒有增加到0.75MPa，再次觸發了本機的卸載上限值，壓縮機本機PLC再次控制壓縮機卸載。

　　頻繁加卸載的第3個到第N個過程：重復第一個和第二個過程，壓縮機頻繁加卸載。

　　通過上述的分析可知，下列3個原因，直接或間接的導致了壓縮機的頻繁加卸載。

　　1.壓縮機在加載過程中，壓縮機出口壓力在瞬間上升；

　　2.壓縮機本機卸載壓力設置較低；

　　3.壓縮機本機加載壓力設定較高且和卸載壓力之間差值較小。

　　為找出壓縮機頻繁加卸載的具體原因，對產生頻繁加卸載的3個條件逐條詳細分析，s*先對壓縮機在加載過程中壓縮機出口壓力在瞬間上升進行仔細分析。經分析認為，由于干燥器AB塔進口氣動閥開關時間過長導致壓縮機出口壓力在瞬間上升。氣動閥的結構、控制原理、故障原因及處理措施如圖3、圖4所示。

　　干燥器吸附塔進口氣動閥控制原理如下：當五位二通閥通電狀態時，其閥門活塞右移到如圖4狀態，母管的氣源從1處進入，通過4再進入氣動執行機構B孔，然后進入兩個活塞中間，兩個活塞朝兩邊移動帶動齒輪逆時針旋轉，齒輪帶動氣動閥門的閥桿旋轉則打開氣門，排氣從活塞兩邊通A孔進入五位二通閥2處，再從3處到消音器z*后排到大氣中（反之五位二通閥斷電時氣動閥門關閉）。

　　故障現象：干燥器AB塔進口氣動閥開關時間過長，3號干燥器吸附塔入口2個氣動閥開關時間長達12秒（正常開關時間小于2秒）。

　　故障原因：消音器發生堵塞造成排氣無法及時排出，排氣速度非常緩慢，氣動閥執行機構活塞兩邊的壓差較小，從而導致活塞朝兩邊活動速度緩慢，被齒輪帶動的截止閥關閉速度較慢。

　　處理措施：拆除五位二通閥門的兩個消音器后，發現氣動閥門開關時間迅速下降到1秒。將消音器酸洗并用壓縮空氣吹掃后安裝，氣動閥開關時間為1.5秒。

　　其次對壓縮機本機卸載壓力設置較低進行分析和處理，經現場檢查各個壓縮機本機的加卸載設定值均不太一樣，如下表所示：

　　從表1中可以看出，3號空壓機本機的卸載壓力比其它幾個通道略低，在壓縮機加載的時候，如果由于干燥器故障導致壓縮機出口壓力在瞬間上升，這臺壓縮機更容易觸發壓縮機本機的卸載值。由此可知，3號空壓機本機卸載值較低是空壓機頻繁加卸載的促成因素之一。壓縮機本機卸載值越高越不容易導致頻繁加卸載，但通過和廠家專家的溝通得知，太高容易導致壓縮機本機超壓損壞。通過對幾臺壓縮機進行試驗，z*后認為壓縮機本機卸載值設定在9.5－9.7barz*佳。

　　處理措施：把壓縮機卸載值設定在9.7bar

　　z*后對壓縮機本機加載壓力設定較高且和卸載壓力之間差值較小進行分析。通過表1可知，不同壓縮機本機的加載值在修前也不一致，2號空氣壓縮機z*低，3－5號空氣壓縮機設定值較高。

　　通過對壓縮機的試驗可知，當觸發了壓縮機本機卸載值時，第二次加載必須由壓縮機本機PLC控制。如果本機加載值設定太高加上壓縮機入口到干燥器入口的管線很短，很容易導致壓縮機加載后，壓縮機出口的壓力迅速上升。由于壓縮機本機的加載和卸載壓力之間的差值較小，于是很快導致了壓縮機本機的第二次卸載。由此可知，本機加載值設定太高也是壓縮機頻繁加卸載的原因之一。

　　此外，如果本機加載值設定過低，容易導致母管的壓力逐漸下降，z*后達不到系統用戶的要求。如下圖曲線所示。

　　處理措施：將壓縮機本機的加載值設定在一個z*合適的參數值，通過試驗發現壓縮機加載值設定在0.67－0.72bar之間z*佳。

　　綜上所述，3號壓縮機頻繁加卸載的直接原因為：

　　當壓縮機在加載過程中，由于壓縮機出口干燥器吸附塔入口氣動閥門開關時間過長，導致壓縮機和干燥器間管線壓力超壓，從而觸發壓縮機本機卸載。

　　3號空壓機壓縮機頻繁加卸載的根本原因為：

　　干燥器氣動閥先導閥排氣消音器堵塞。

　　3號空壓機壓縮機頻繁加卸載的促成因素如下所示兩條：

　　1.壓縮機本機卸載值設定值較低；

　　2.壓縮機本機加載值設定較高和卸載壓力之間差值較小。

　　3、糾正措施

　　通過對故障原因進行分析，準備采取如下措施保證空氣壓縮機的正常穩定運行：

　　1.對1號到4號干燥器氣動閥先導閥排氣消音器進行清洗；

　　2.加強對空氣壓縮機和干燥器的巡檢力度，要求每周至少兩次巡檢；

　　3.立刻提出干燥器氣動閥先導閥排氣消音器備件；

　　4.加強對干燥器的維護和保養，及時補充備品備件；

　　5.加強對空氣壓縮機的維護和保養，及時補充備品備件。