上充泵零流量管线安全阀波纹管破裂原因分析及处理(2)

3.2、缺陷特征

　　通过分析历次故障的零部件检查结果,除波纹管破裂以外,另有两个明显的现象。①安全阀阀瓣背部螺纹与阀瓣座的嵌入螺纹处已磨平。②阀瓣和阀座的密封面较完好,没有多次开启的压痕(图3) 。

图3　阀瓣与阀瓣座装配及螺纹磨损

　　根据阀瓣背部螺纹已被磨平的现象,可以判断安全阀阀杆有位移,即安全阀曾开启而且是频繁开启过,从阀瓣背部螺纹的高度推测,安全阀开启高度不低于5mm。又因阀瓣、阀座的密封面较完好这一特征,根据安全阀国家标准可以判断安全阀的动作呈颤震特性。安全阀阀瓣频繁动作,但密封面不接触,所以密封面才比较完好〔1〕。颤震是安全阀的一种不正常的机械特性,阀瓣处于较小开度,高频率反复动作,并伴随有异常响声。颤震现象使波纹管下端不断受到压缩和拉伸,最终因疲劳而破裂。从上充泵零流量管线的压力分析,上充泵零流量管线超压保护安全阀没有因超压而开启的可能性,但上述分析却表明实际上已经开启,因此从系统上进一步查找分析。

3.3、管线系统

　　在机组大修停机/起机阶段,机组需维持较大的下泄流量运行,一回路异物导致下泄流量过滤器RCV001F I堵塞(滤网压差高) ,由于RCV001F I堵塞后没有及时打开旁路并更换过滤器,下泄流量过滤器超压保护安全阀RCV203VP的进口长时间超压,导致RCV203VP频繁开启。又由于上充泵零流量管线超压保护安全阀RCV224VP与下泄流量过滤器超压保护安全阀RCV203VP出口并联且距离太近,RCV224VP出口管线受RCV203VP频繁开启的影响,产生剧烈振动,导致RCV224VP定值降低到上充泵零流量管线的最高压力0.85MPa以下,且接近0.85MPa。而此时,系统切换泵,一段时间内双泵运行, RCV224VP进口压力达到最高值而开启,但由于其进口压力达不到排放压力,阀瓣上举力不足,不能及时排放足够量的介质和降低进口压力,于是又产生了颤震。持续的颤震导致波纹管发生疲劳破裂故障。

　　从波纹管破裂的机理过程分析,存在振动和颤震两个异常现象。其中振动是颤震产生的必要条件。而振源是下泄流量过滤器堵塞超压没有得到及时发现和处理。所以只要控制了振源也就避免了颤震的产生。但是从系统设计上分析, 如果RCV203VP和RCV224VP两个安全阀的出口不并联和靠近布置,则安全阀RCV224VP不会受到振动的影响,也不会产生颤震和波纹管破裂事件。

4、处理措施

　　为了解决RCV224VP波纹管破裂的问题,可以通过控制振源来实现。具体措施是在机组大修停机和起机期间加强下泄流量过滤器的压差表巡视,当压差超标时, 立即打开过滤器旁路阀门, 避免RCV203VP超压、频繁开启,同时隔离过滤器,更换堵塞滤网。又通过对下泄流量过滤器的压差监测表旁路上加装压差传感器, 在主控室增加了RCV563AA压差高报警,能够更及时地发现下泄流量过滤器压差超标,同时按照报警卡的指令,可以立即处理过滤器堵塞,进而避免了RCV203VP的频繁开启。

　　在大修中处理第5次故障时,在严格执行上述处理措施的情况下,没有再发生波纹管破裂问题。该措施同时介绍到采用相同设计的其他核电站,避免了该电站发生类似问题。

5、结语

　　上充泵零流量管线安全阀波纹管破裂问题的根本原因是系统设计问题,即两个安全阀出口并联且相距太近。现场可以通过采取控制振源及时发现下泄流量过滤器压差超标和处理过滤器堵塞的措施,解决该问题。此方法的推广可以降低系统改造成本,避免采用相同系统设计的电站出现类似问题。