核电厂压缩空气运行探讨

核电厂压缩空气运行探讨

田培民

福建福清核电有限公司  福建 福清  350300

摘要：压缩空气系统是核电厂重要的公用系统，根据M310堆型核电站的压缩空气系统设计方案，从系统功能、流程和设备类型等方面对不同工作条件下的压缩空气的要求进行了分析，并对其设计、设备选型和布局的安全性、合理性及改进进行了分析。同时，本文还与其它堆式核电厂进行了比较和分析，对系统进行了优化，为以后核电机组的压缩空气系统的设计提供了借鉴。

关键词：核电厂；压缩空气；运行探讨

引言

核电厂的压缩空气系统是核电厂的一个重要组成部分，它在正常工作状态下为核岛、常规岛、核电厂防喷器等部件提供了一个压缩空气源。虽然这个系统没有实现安全功能，但是为了在突发事件中实现安全功能，必须为特定的安全等级系统的设备提供压缩空气。因此，必须具备充足的供气容量、稳定、可靠的工作条件，才能确保在突发事件中连续供电，设计必须节能环保，电路设计要先进、合理。

一、空压机气体流程

通过预压滤清器将空气送入空压机的低压转子，经过中冷器的冷却，除去水份，再由空压机的高压转子进行进一步的压缩。高压的压力空气从一个高压的转子输入。排气经过消声器的消声还原，然后进入后冷却器进行冷却，并将凝结水排放出去。最终，经过管道将压缩的气体送入干燥器中进行下一步的加工。

二、压缩空气干燥系统流程

干燥器是利用冷冻和物理、化学吸收的原理来烘干被压缩的空气。从制冷原理上讲，在低温条件下，将压缩空气中的蒸汽充分饱和，使其凝固为液态，再从压缩空气中适当地分离出大量的水汽；压缩空气是通过物理和化学的吸附和压缩空气中残留的水分而获得的[1]。从空压机送出的热湿空气与干燥的低温压缩空气进行热交换，使其在潮湿、炎热的空气中存在过饱和凝结；将压缩的气体送入汽化器进行蒸发。液体热交换，在低温致冷剂快速冷却时，将水汽进一步冷凝为液态，而低温压缩气体则经气水分离器送入滤清器，将油和杂质除去，再送入吸附柱，进一步除去蒸汽；低温空气经过吸附和烘干，然后再进入高效的预冷器，与湿热的压缩空气进行换热，转化为常温的干气，大部分通过过滤送到下游，少量的被回收到吸附塔中。

三、制冷系统工作过程

压缩机在进入冷凝器之前，将致冷剂压缩为高温、高压气体。压缩机内压缩空气的热能被蒸发为低气压过热饱和的气体，最终进入压缩机进行再循环压缩。

在汽化器内负载低时，汽化器出口温度会下降，膨胀阀会探测到温度下降关闭孔口，从而使进入汽化器的制冷剂流量减小，使热气体旁通阀的压力减小。提高热气体旁通阀的开口度，提高了热气体旁通阀的制冷剂流量，降低了压缩到压缩机中的致冷剂数量，从而使压缩机不会受到低温的伤害。相反，当蒸发器负载增大时，膨胀阀出口温度上升，开度增大，从而使热风旁通阀的控制压力上升，从而使开度下降。热气体旁通阀门，增加了经过热气体旁路阀的制冷剂的数量。降低，冷却液流经压缩机的数量增大，并起到凝结蒸发器的功能。

四、空压机的操作要求及注意事项

规定每日必须进行空压机的盘车，并使用压缩空气进行烘干、清洗；在起动空压机之前，一定要对空压机进行人工盘车，确认没有卡滞，否则无法起动。如果控制系统不能正常工作，则不能进行人工启动和停止，只能在系统故障或突发事件时进行。若马达停止运转，但自动运转指示灯仍亮，请确保安全马达随时都可以自行起动。若空压机的定时开启/关闭功能，则压缩机在人工关闭后仍可自行开启，所以要小心。在维修和调试之前，空压机应停止运转，按下现场应急键，关闭并解除压缩机内部的压力。在没有安装安全阀的情况下，禁止操作，不得擅自调节安全阀，在没有完全冷却之前，不要开启检查盖子，以免空气侵入造成自燃现象。

五、空干燥器工艺限制、规定及安全措施

RSC干燥机的正常操作条件：输入冷却水温度2-32℃，最高35℃，进水压力0.15-0.3 MPa，最大不大于0.5 MPa；不运转冷煤的高低压值是一样的，根据周围的温度，一般在0.7-1.0 MPa之间，若冷媒计显示0，就视为冷媒全部流出；在冷媒负荷下，压力在1.1-2.1 MPa之间，在0.35-0.65 MPa之间；在空载测试中，压力在1.1-1.8 MPa之间；在低压下工作，阀门在0.36-0.54 MPa之间，停机5-10分钟，确认制冷系统是否正常，冷媒的高低压是否正常。打开干燥器，检查各参数、技术指标及自动疏水阀是否正常工作。

干燥机的维修：定期进行疏水阀的清洁，通常一周一次；定期对冷凝器进行清洗，以保证其质量；经常清洗消音器的外层，通常半年一次；定期对滤清器压力下降指标进行检查，并及时更换有问题的滤芯；吸附剂的定期更新，一般是2-3年一次；消音器的清洁工作应该在关闭的条件下进行；在更换干燥剂时，必须在停止运转时将进、出口阀门关闭并释放内部的压力[2]。

干燥机的使用说明：为了避免对压缩机造成损伤，冷冻压缩机的空转不能持续超过30分钟；若冷媒的压强值为0，就可以判定冷媒已经全部漏出，这时禁止再开；制冷压缩机有异常声音时，必须立即关掉；不要经常操作干燥器，以免影响其使用寿命。

六、系统运行与控制

空压机控制室配有 PLC控制箱，它可以控制空气压力机房中的各种设备，并发出指令，发出警报。工业控制计算机开机后，可实现空压机的计算机通信。空压机在压强小于设置负载的情况下进行负载操作；空压机在压力超过卸载设置时卸载；当压力超出设置时，警报就会被触发。若自动控制失效，则可在现场进行人工操作。

该设备与干燥器、冷却水系统相连。按下系统的起动按钮，系统会根据所设定的方式，依次开启不同的冷却器，并使干燥器、压缩机开始工作。“停止系统”按钮将会使各个操作装置依次逐步停止。在运行时，系统会持续监测系统的压力，并根据实际的压力和设定值，自动估计出目前的工作气体消耗，实现对各压缩机的负载和卸载操作的自动控制，使系统的压力保持平稳；同时，通过智能判定，各压缩机的工作周期基本一致，从而达到均衡的工作寿命。操作者也可以手工地选择在一个控制系统中运行的单位。为控制冷却塔、冷却水泵、排风机等设备的正常工作，系统对各工况工况进行实时分析，对目前的工况进行评价，设定不同工况下的操作需求。若有一台压气机或烘干机出现故障，则系统会自动停转，转至其他备用装置。当控制系统发生故障或断电时，冷却水泵及冷却塔的工作状况不会发生变化。

七、空压机的故障现象分析及排除方法

第一，压缩机工作但到达延迟时间后不负载。原因：空气网压比负载压力大，不需要进行任何处理；电磁阀出现故障，需要更换电磁阀；全负载/空载切换阀门出现故障，需要进行修理或替换[3]。

第二，压气机的排气压力比平时低。原因：空气消耗比压缩机输出功率大，需要启动备用空气压力装置；安全阀有渗漏，需要关闭阀门进行维修；卸载压力未设定，应重新设定适当的压力。

第三，机油压力过小。原因：机油水平过低，需要在标称范围内加入润滑油；机油滤清器阻塞，需要更换机油滤清器；油路旁通阀门出现故障，需要检修。

第四，气温高于平常。原因：机房内空气流通不良，需要打开风扇以增强空气流通；当冷却水流量不足时，需要安装备用的冷却水泵；空冷器有污物堵塞，需要酸洗。

第五，对空气压缩机易损部件的报警进行监测。空压机润滑油寿命，马达润滑油脂寿命，机油过滤器寿命，空气过滤器差压等，可根据特定的提示，对相关易损零件进行更换。

结语

核电站压缩空气系统的整体设计要合理，以满足电厂用户的运行和维护需求。如果操作维护人员在做好相关工作时，能注意和把握文中提到的各个关键点，并能采取更为合理的应对措施，对于整个系统和整个电厂的安全运行都是非常有利的。

参考文献：

[1]舒晓明. 降低核电厂压缩空气生产系统故障率的研究[J]. 设备管理与维修,2021(9):88-89.

[2]何璐. 核电厂压缩空气生产系统调试问题分析与改进[J]. 产业与科技论坛,2021,20(15):47-48.

[3]陈佳,杨仲泉,王现顺. 核电厂压缩空气生产系统节能技术应用研究[J]. 中国新技术新产品,2013(12):16.