TEG 系統(tǒng)壓縮機(jī)頻繁故障的原因分析和處理

華樹(shù)明，張振潭

（廣西防城港核電有限公司，廣西防城港 538000）

0 引言

TEG（廢氣處理系統(tǒng)）用于處理兩個(gè)機(jī)組核島正常運(yùn)行和預(yù)期運(yùn)行事件中產(chǎn)生的放射性含氫廢氣。含氫廢氣經(jīng)壓縮貯存，使放射性裂變氣體衰變后，排到DVN（核輔助廠房通風(fēng)系統(tǒng)），再經(jīng)放射性監(jiān)測(cè)、過(guò)濾除碘和稀釋后排入大氣，TEG 系統(tǒng)設(shè)計(jì)用于防止氣體向環(huán)境泄漏，并將氣體進(jìn)行貯存衰變，使氣體的排放劑量可保持在可接受的范圍，含氫廢氣壓縮機(jī)在其中起到了壓縮加壓的作用。

機(jī)組共用TEG001CO 和TEG002CO 兩臺(tái)膜片式容積壓縮機(jī)，正常時(shí)一臺(tái)運(yùn)行另一臺(tái)備用，將廢氣送入衰變箱中貯存。其額定流量為38 Nm3/（h·臺(tái)），出口壓力為0.7 MPa（g.）。

含氫廢氣通過(guò)RPE（核島排氣疏水系統(tǒng)）的放氣和疏水管線排到壓縮機(jī)緩沖箱TEG00l BA，TEG 系統(tǒng)壓縮機(jī)把被壓縮的氣體依次輸送到8 個(gè)衰變箱之一，分別是4 個(gè)18 m3的衰變箱（004-007BA）和4 個(gè)60 m3的衰變箱（008-011BA）：兩個(gè)氣動(dòng)控制排放閥在衰變箱排放管線并聯(lián)連接，其設(shè)計(jì)容量允許一臺(tái)衰變箱按需要在5～84 h 內(nèi)排放；排放的氣體進(jìn)入DVN活性炭碘吸附裝置上游的DVN 系統(tǒng)；連接8 個(gè)衰變箱的一條管線，能夠通過(guò)壓縮機(jī)將廢氣從一臺(tái)衰變箱轉(zhuǎn)送到另一臺(tái)衰變箱。

壓縮機(jī)的進(jìn)氣有兩路，分別來(lái)自緩沖箱和衰變箱，前者將系統(tǒng)的來(lái)氣送往衰變箱，后者則用于衰變箱之間的傳輸。正常運(yùn)行時(shí)，壓縮機(jī)處于自動(dòng)運(yùn)行方式，1TEG003/2TEG004VY 開(kāi)啟，接收TEG001BA 的來(lái)氣，衰變箱進(jìn)氣閥1TEG163/2TEG164VY 關(guān)閉，兩臺(tái)壓縮機(jī)一臺(tái)置于Normal、另一臺(tái)置于Standby，緩沖箱中壓力升至0.25 bar（0.025 MPa）（g.）時(shí)，處于Normal 的壓縮機(jī)啟動(dòng)，壓力升至0.3 bar（0.030 MPa）（g.）時(shí)另一臺(tái)處于Standby 的壓縮機(jī)啟動(dòng)，當(dāng)TEG001BA 中的壓力達(dá)到0.05 bar（0.005 MPa）（g.）時(shí)兩壓縮機(jī)均停運(yùn)。

1 故障概況

TEG 壓縮機(jī)故障主要有兩種，分別是拍缸和出力不足。

1.1 拍缸

調(diào)試期間TEG001CO 即出現(xiàn)拍缸和出力不足問(wèn)題，主控操作員反饋能聽(tīng)到“拖拉機(jī)似的聲響”，現(xiàn)場(chǎng)啟動(dòng)壓縮機(jī)觀察TEG001CO 運(yùn)行過(guò)程中拍缸情況嚴(yán)重，左、右缸回油壓力不在規(guī)定的1.05～1.4 MPa 之內(nèi)。

現(xiàn)場(chǎng)對(duì)壓縮機(jī)調(diào)壓閥進(jìn)行在線回油壓力調(diào)整后，壓縮機(jī)恢復(fù)正常工作。但調(diào)整后的一周后該壓縮機(jī)再次發(fā)生拍缸現(xiàn)象，現(xiàn)場(chǎng)巡檢發(fā)現(xiàn)壓縮機(jī)在運(yùn)行2 d 后，左、右缸內(nèi)的液壓油即回到油箱內(nèi)，導(dǎo)致液壓缸內(nèi)無(wú)油而造成一旦啟動(dòng)便拍缸，廠家反饋壓縮機(jī)長(zhǎng)期不運(yùn)行后液壓油的確會(huì)回到油箱，需通過(guò)壓縮機(jī)自帶手搖泵手動(dòng)向油缸內(nèi)補(bǔ)油后方可啟動(dòng)。但現(xiàn)場(chǎng)巡檢記錄顯示，補(bǔ)油2 d 后油缸內(nèi)的油即全部回到油箱（圖1）。這與廠家反饋信息不一致，確定壓縮機(jī)油路存在問(wèn)題。

圖1 壓縮機(jī)油缸內(nèi)回油趨勢(shì)

TEG 壓縮機(jī)拍缸對(duì)壓縮機(jī)調(diào)壓閥、膜片、密封件的破壞力極大，常伴有振動(dòng)大問(wèn)題，短時(shí)拍缸可造成壓縮機(jī)回油油壓不穩(wěn)定、出力不足等問(wèn)題，如果不能及時(shí)解決，長(zhǎng)時(shí)間拍缸運(yùn)行將會(huì)造成調(diào)壓閥損壞或失調(diào)，導(dǎo)致膜片破裂、密封件損壞等問(wèn)題，直接造成壓縮機(jī)的不可用，嚴(yán)重時(shí)還有可能造成含氫放射性廢氣逸出，產(chǎn)生氫爆風(fēng)險(xiǎn)和工作人員劑量超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)。

1.2 出力不足

調(diào)試期間TEG002CO 啟動(dòng)后，發(fā)現(xiàn)右缸不出力（設(shè)計(jì)排氣溫度在120 ℃，但出氣管接近常溫），回油壓力偏大，為2.2 MPa（正常值為1.05～1.4 MPa），無(wú)法調(diào)節(jié)到正常范圍，且右缸運(yùn)行時(shí)有較大的異響（拍缸）。由于壓縮機(jī)出力不足，一臺(tái)壓縮機(jī)啟動(dòng)無(wú)法將上游緩沖箱壓力迅速降下來(lái)，反而持續(xù)升高到0.03 MPa，導(dǎo)致第二臺(tái)壓縮機(jī)聯(lián)啟（圖2）。

圖2 壓縮機(jī)聯(lián)啟壓力波動(dòng)趨勢(shì)

當(dāng)TEG 壓縮機(jī)出力不足時(shí)，無(wú)法滿足系統(tǒng)的排氣需要、單次排氣運(yùn)行時(shí)間也會(huì)成倍增加（正常處理一般2 min 左右上游氣體即可排凈，但在出力不足的工況壓縮機(jī)最長(zhǎng)需要運(yùn)行10 min 左右），也必然伴隨著壓縮機(jī)在非額定工況長(zhǎng)期運(yùn)行，會(huì)大大縮短壓縮機(jī)的使用壽命。

2 原因分析

2.1 壓縮機(jī)拍缸原因分析

2.1.1 調(diào)壓閥失效

調(diào)壓閥失效引起左右缸回油壓力產(chǎn)生偏差而導(dǎo)致拍缸的原因主要有3 個(gè)。

（1）調(diào)試期間多次的大幅度調(diào)壓閥調(diào)節(jié)使得個(gè)別調(diào)壓閥彈簧存在疲勞損壞、線性失效，通過(guò)旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺桿松、壓縮彈簧已無(wú)法起到調(diào)壓作用。

（2）螺帽旋緊力矩不足，導(dǎo)致機(jī)組振動(dòng)時(shí)螺帽松脫，螺桿隨機(jī)組振動(dòng)產(chǎn)生位移，導(dǎo)致回油壓力產(chǎn)生變化，最終導(dǎo)致回油壓力超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)范圍。

（3）工程調(diào)試期間存在調(diào)壓閥鎖緊螺帽與壓蓋間的O 形圈丟失的情況，因此在運(yùn)行過(guò)程中無(wú)法起到密封的作用，有滲油現(xiàn)象發(fā)生。

2.1.2 油缸回油問(wèn)題

壓縮機(jī)停運(yùn)期間由于各接口油路存在泄漏的情況導(dǎo)致油缸中的液壓油不同程度的滲回到油箱中，油缸中缺油，一旦壓縮機(jī)啟動(dòng)就會(huì)導(dǎo)致膜片與配油盤(pán)間產(chǎn)生撞擊、造成拍缸。

2.1.3 油缸中油壓過(guò)大

（1）回油壓力調(diào)整到的壓力值偏上限。

（2）調(diào)節(jié)螺桿與螺帽間的螺紋配合面摩擦系數(shù)大，而調(diào)節(jié)螺桿與閥體間的螺紋配合面由于有液壓油的潤(rùn)滑，摩擦系數(shù)偏小，因此在每次調(diào)節(jié)螺桿調(diào)節(jié)回油壓力到合格范圍內(nèi)后，在回裝螺帽時(shí)會(huì)帶動(dòng)螺桿向下旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致調(diào)整好的回油油壓增大，進(jìn)一步增加了油缸的回油壓力。

2.2 壓縮機(jī)出力不足

2.2.1 回油壓力調(diào)整不到位

（1）未在機(jī)組帶載的情況下調(diào)整回油壓力，機(jī)組自循環(huán)模式與帶載模式進(jìn)、排氣氣壓均與正常運(yùn)行工況不一致，調(diào)整螺桿的位置與帶載的位置不一致，導(dǎo)致正常運(yùn)行情況回油壓力不在規(guī)定范圍內(nèi)，產(chǎn)生出力不足的問(wèn)題。

（2）油壓調(diào)整前未對(duì)油壓表管線進(jìn)行排氣，導(dǎo)致顯示的油壓與實(shí)際油壓不一致，調(diào)整出的回油壓力值不準(zhǔn)確。

2.2.2 補(bǔ)償油泵卡澀

補(bǔ)償油泵的卡澀導(dǎo)致運(yùn)行過(guò)程中壓縮機(jī)油缸內(nèi)通過(guò)調(diào)壓閥回到油箱內(nèi)的油量無(wú)法的得到及時(shí)的補(bǔ)充，油缸內(nèi)油量迅速減少，導(dǎo)致油缸缺油，最終導(dǎo)致出力不足。

2.2.3 油缸回油問(wèn)題

（1）補(bǔ)償油泵補(bǔ)油回路止回閥失效，不僅會(huì)導(dǎo)致回油，還會(huì)阻礙回油后油缸中真空的建立，導(dǎo)致持續(xù)的回油。

（2）懷疑活塞環(huán)密封存在較小程度的失效，原因是在更換完補(bǔ)油回路止回閥和補(bǔ)償油泵后進(jìn)行了在線打壓驗(yàn)證，證明該回路已無(wú)回油，但機(jī)組運(yùn)行一段時(shí)間后偶有發(fā)生不可控的回油的情況。

3 分析結(jié)論

通過(guò)近8 個(gè)月時(shí)間的壓縮機(jī)狀態(tài)調(diào)整、問(wèn)題處理、數(shù)據(jù)收集，目前壓縮機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)、出力正常。對(duì)故障的處理過(guò)程分析、總結(jié)如下：

（1）回油壓力調(diào)節(jié)需要在機(jī)組帶載運(yùn)行模式下進(jìn)行調(diào)節(jié)，只有最大限度地模擬正常運(yùn)行工況，才能將壓力調(diào)準(zhǔn)。

（2）在觀察回油壓力前需對(duì)壓力表油管路進(jìn)行排氣，只有這樣才能顯示真實(shí)的回油壓力。

（3）回裝螺帽前需在螺紋配合面涂抹液壓油、進(jìn)行潤(rùn)滑，旋動(dòng)螺帽的同時(shí)固定螺桿，防止隨動(dòng)現(xiàn)象，不會(huì)破壞已經(jīng)調(diào)整好的回油壓力。

（4）壓力調(diào)整到合格范圍內(nèi)后，在以后的檢修、再鑒定過(guò)程中盡量不要進(jìn)行大幅調(diào)整，如果存在偏差進(jìn)行微調(diào)即可，否則不具備長(zhǎng)期調(diào)整經(jīng)驗(yàn)的維修人員無(wú)法在有限的壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)間內(nèi)完成壓力調(diào)整工作，造成調(diào)壓失敗和人力、工時(shí)的浪費(fèi)。

（5）回油壓力調(diào)整完成螺帽回裝后需用扳手將螺帽帶緊，防止松脫引起的螺桿位移。

（6）在壓縮機(jī)全檢時(shí)需對(duì)活塞環(huán)進(jìn)行檢查，如果存在失效情況就要及時(shí)更換。