核电厂压缩空气系统运行探讨

核电厂压缩空气系统运行探讨

姚剑宇, ,袁彬

福建福清核电有限公司   福建  福清   350300

摘要：本文从空压机气体流程着手，对其工作流程，制冷过程等进行了分析，然后对空压机和干燥机的工艺限制、规定和安全措施进行了介绍，最后对空压机和干燥机的故障问题和排除方法进行了论述。

关键词：核电厂；压缩空气系统；运行

按照国家节能专项计划的要求，到2020年，我国的主要节能产品和装备将达到或超过国际先进水平。根据对2019年－2025年中国空压机市场状况的深度调研与发展趋势报告，并对中国空压机市场进行了深度调研，并对2019年－2025年的空压机市场发展趋势进行了深度调研，得出了中国空压机年耗电量在6%~9%之间，其中以风机、水泵位居第三。空气压缩机工业需要解决的问题是如何节约能源和提高能源效率。

1空压机和制冷系统运行流程分析

1.1空压机气体流程

空气通过滤清器进入空压机的低压转子，经过预压，经过中冷器降温，将沉淀的水分排出，再由空压机的高压转子内进一步压缩，由高压转子产生的气体经过消声器的消声和降噪，然后再送入后冷却器进行冷却，将冷凝液排放，最终通过管路送入干燥器进行下一步的加工。

1.2空压机系统工作过程

（1）一种气流处理体系。空气经过过滤后，进入低压转子，压缩气体经过中冷器，进入高压转子，压缩气体经过消声、降噪、进入后冷却器，再将压缩气体送入干燥器。

（2）润滑体系；润滑油由油泵带动，通过机油冷却器和滤清器进入到轴承及密时齿轮，当机油压力上升到一定程度时，就会自动开启旁通阀进行减压。

负载操作：当电磁阀开启时，当压差进一步增加时，全负荷/空载切换阀克服了弹簧的阻力，使卸荷阀完全关闭，这时的压力值达到100%

（5）凝结水排放系统包括两个凝结水收集装置：一个安装在冷却装置后面，以阻止凝结水流入到高压主机；另外一种安装在后冷却装置的后面，以阻止凝结水流入空气中[1]。凝结水收集罐连接到凝结水收集池，在每一排水槽中都装有一个浮球阀（自动排水）和一个人工排水阀门。

（6）空气压缩机监测系统是空气压缩机的监测中心，它是空气压缩机运行参数的显示和产生状态参数的重要组成部分。

1.3 制冷系统工作过程

在汽化器中负载低时，汽化器出口温度下降，热膨胀阀检测到的温度下降，开度变小，进入汽化器的氟利昂减少，热气旁通阀控制源的压力下降，热气旁通阀的开度增大，氟利昂流经热气旁路阀的流速增大，吸入压缩机的氟利昂浓度下降，从而防止压缩机过冷。使热气体旁通阀的控制源压力升高，热气旁通阀的开度降低，通过热气旁通阀氟利昂降低，通过压缩机的氟利昂升高，使蒸发器的凝结效果得到保障。

2空压机和空压机干燥器的工艺分析

2.1 空压机工艺限制、规定及安全措施

空压机的正常工作参数限制：空气滤清器的压力损失低于44mbar；低压段的出口温度在160~180摄氏度之间；中冷机的压力在1.9-2.6baar之间；高压段的出口温度在140-175摄氏度之间；液压在2-2.5bar之间；高压段的入口温度在25~30℃，油温在66℃以下；废气的温度在25~30摄氏度左右；冷却水的进口温度在40摄氏度以下；冷却水的出水点在50摄氏度以下；最大的冷却水入口压力低于7bar。

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。

2.2空干燥器工艺限制、规定及安全措施

RSC干燥机在正常工作状态下的参数限制：入口温度在2~32℃，最高35℃；冷却水入口压力为0.15-0.3 MPa，最高为0.5 MPa；冷煤高、低压显示在压缩机未运转时是一样的，通常保持在0.7-1.0 MPa之间，视环境温度而定，如果制冷剂压力计为0，则判定为完全泄露；在负荷状态下，制冷剂的压力在1.1-2.1 MPa之间，在0.35-0.65 MPa之间；在空载试验中，压力在1.1~1.8 MPa之间；在0.36-0.54 MPa的低压操作范围内。

干燥机的组成及工作过程：干燥机是通过制冷和物理、化学等技术来烘干被压缩的空气。利用制冷技术将压缩的空气中的水蒸气在较低温度下达到饱和状态，并以合适的方法将其与压缩的气体分开，以去除大多数的水分。利用物理和化学的方法，将被压缩的气体中残留的水分吸收，从而达到更好的烘干效果。从空压机排出的潮湿的热风进入到预冷却器内，与已经烘干的低温压缩气进行热量的交换，使其在潮湿的热风中出现过饱和凝结。经制冷后的压缩气体进入汽液热交换机，通过快速的低温制冷，将蒸汽进一步凝固为液态。低温空气经空气水分离装置进入过滤装置，除去油污和杂质，然后进入吸收塔进行除去蒸汽。高温干化后的高温空气进入高效制冷机，与高温潮湿的压缩空气进行换热，形成了一种常温的干气，大部分通过过滤系统输送到下游，只有一小部分用于回收。

干燥器的维修保养：定期清洁，通常为一周一次；对消声器的内外两层进行定期清洁，通常为半年一次；对滤芯进行吸附剂的定期更新，通常2-3年一次；消音器应在关闭时进行清洁；吸附剂的更换必须在停机后关闭进口和出口阀，并将内压排出[2]。

干燥设备的使用说明：在空载状态下，不能长达30分钟以上，否则会造成压缩机的损伤；如果制冷剂的高压/低压显示为0，就可以判定制冷剂已经全部泄露，此时禁止启动；当制冷压缩机出现异常响声时，必须立即停止；干燥器不能经常起动，否则会影响机器的使用寿命，停机后重新启动要间隔10-20分钟。

3 系统运行与控制

空压机控制室配有 PLC控制箱，可对所有空压机进行控制，并对相关信息进行显示、报警。在工业控制计算机开机后，系统会自动进行烘干设备的通讯和计算机的通讯。在完成两个通讯程序后，就可以开始自动控制空压站的程序。所有的仪器都是通过控制箱进行监控的。该设备采用 PLC集中控制，实现了设备的自动、安全操作。由压气主管输出压力信号实现。当压强低于负载设置时，空压机开始工作；当压力超过卸载设置时，压缩机将会自动卸载；当压力超过设置时，会发出警报。在自动控制失败后，可以在现场进行手动操作。

压缩机工作时，与干燥器、冷却水系统相关联。按下系统启动键，控制系统会按照所设置的方式，逐步地开启不同的冷却水装置，并使干燥机和压气机运转。系统停止按钮将使各个操作装置依次停止。在运行时，系统会持续地对系统的压力进行监测，并根据实际的压力和设置值，自动判定目前的工作用气情况，使系统的压力保持在一个稳定的状态；同时，通过智能判定，使同一空气量的每台压缩机在工作时间上基本一致，从而达到均衡的工作寿命。对冷却塔、冷却水泵、排风扇等设备进行操作控制，通过对运行状况的实时分析，对目前的工作状态进行判断，并根据程序设定各种工作条件下的操作需求。一套压缩机与一套干燥装置，如果某一套压缩机或烘箱出现故障，则该系统会自动终止此套设备，并将其转入另外一套设备；当制冷系统中的某个装置出现故障时，该系统会自动转至后备装置。当控制系统出现故障或停电时，冷却塔和冷却水泵的工作状况不会改变。

4 空压机和干燥机的故障现象分析及排除方法

4.1 空压机

（1）在没有负载的情况下，压缩机运行到延迟时间。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。

（2）压气机的排气压力比平常低。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。

（3）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；油路旁通阀门出现故障，需要检修。

（4）超出正常范围的气压。原因：机房内空气流通不良，需要打开风扇以增强空气流通。

4.2干燥机

（1）干燥机不能起动的原因：供电不正常；冷媒高压重置按键没有重置；应急关断键没有重置。

（2）干燥机起动后跳闸的原因有：电气设备的问题；冷却水不正常或者是冷却器被阻塞。

（3）由于冷却系统的不正常、排水设备的不正常、吸附剂的老化等因素，对废水的去除效果不理想。

结语

综上，压缩空气是电厂工业生产过程中的一个重要动力来源。压缩空气的生产消耗巨大，而在使用压缩空气系统的过程中，会出现设备效率低下、用气不合理、浪费严重等问题。本文就核电厂的压缩空气系统的构成、工作过程、运行中应注意的问题及解决方法进行了阐述。

参考文献

[1] 彭博,屈福军. 浅谈核电厂应急压缩空气生产系统的故障探究及处理[J]. 科技展望,2016,26(33):30.

[2] 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.