压缩空气生产系统干燥塔换塔失败分析及改进研究

压缩空气生产系统干燥塔换塔失败分析及改进研究

赵帅兵

（福建福清核电有限公司 运行三处 福建省 福清市）

摘要：

本文对核电厂压缩空气生产系统干燥塔多次换塔失败原因进行分析，识别出两点根本原因，结合维修实践经验，制定多项运维改进措施，对WAP系统换塔时工况持续保持关注，目前机组运行近10个月未再出现换塔失败报警，确认措施行之有效。

关键字：核电厂；干燥塔；电磁阀；过滤器

一、背景

5WAP001DS分别于2020年10月、2021年3月1日、2021年7月29日、2021年12月，共计出现4次换塔失败报警。电气人员4次检查均发现电磁四通阀阀芯被白色粉末覆盖情况。且经现场清理粉末后干燥塔均能实现正常切换。

二、故障原因

根据历史缺陷处理记录，盘点总结可能失效原因主要有以下电磁阀堵塞、减压过滤器滤网致密性下降、管道内残存粉末较多、干燥塔内壁残存粉末较多、干燥塔本体滤网性能下降、氧化铝颗粒受气流冲击形成粉末。针对这些可能失效原因，组织开展系列提升活动，最终确认根本原因为以下2点。

（1）干燥塔内的氧化铝在吸湿干燥两种状态转换，表面附着力降低，在气流冲击下会脱落细微粉尘，由氧化铝物理性质导致，无法避免；

（2）前期5/6号机电磁阀无定期更换项目，未进行过更换，部分电磁阀存在老化现象，同时原预维涂抹凡士林的方式易导致电磁阀堵塞。

三、处理分析过程及行动措施

在故障原因确定的基础上，围绕两个故障根本原因，针对电磁阀堵塞、减压过滤器致密性下降及干燥塔本过滤性能下降三大部分，从粉末的产生、粉末移动过到粉末聚集三个方面，进行对应的提升措施、对标及其优化。详细处理分析及处理过程详见本章后文。粉末的产生、移动路径及可能原因确定可见第五节内容。

1.1电磁阀堵塞

不考虑来自干燥塔粉末的原因，从电磁阀本体进行考虑。电气专业对电磁阀清洁过程发现，电磁阀本体及阀芯老化，导致粉尘易吸附在阀芯上，且预维中涂抹的凡士林上吸附的粉尘多。

1.1.1增加电磁阀定期更换PM

在此基础上与一厂的PM进行对比，一厂有电磁阀Y4定期更换的PM（无清理PM）。三厂仅有周期为6个月的定期清理PM。故电气专业建立电磁阀Y4定期更换的PM，并于2022年02月16日完成5/6WAP001DS、002DS全部相关的电磁阀更换。

1.1.2优化电磁阀预维策略

根据凡士林吸附粉尘多的现象，电气专业对比一厂预维项目，一处未有对电磁阀进行清洁与涂抹凡士林的PM。在此基础上，对电磁阀本体进行切割以确认阀芯于阀体内的动作过程。考虑凡士林主要为电磁阀提供润滑作用，并基于一厂长期未涂抹凡士林的运行经验且已新增电磁阀定期更换PM，故优化电磁阀预维策略，删除清洁电磁阀粉末过程中涂抹凡士林的步骤，避免凡士林粘黏干燥剂粉末导致电磁阀堵塞的现象。

1.2减压过滤器致密性下降

1.2.1增加减压过滤器定期更换PM

仪控专业针对减压过滤器可能存在致密性下降，导致来自干燥塔的粉末堵塞电磁阀的问题。在对减压过滤器进行更换的基础上，对更换下的减压过滤器与新备件进行对比，发现旧滤网明显比新滤网致密性差，应存在过滤功能下降情况。同时对5、6号机其它3台减压过滤器进行排查与评估、更换。并根据厂家年度更换的建议，在年度检查中新增减压过滤器Y1定期更换PM。

1.2.2增加减压过滤器月度巡检项目

根据设备运行维护手册对减压过滤器需要每月进行巡检的要求，仪控专业增加对此的月度巡检，保证及时发现脏堵并进行滤芯更换。

1.2.3减压过滤器滤芯升级评估

仪控专业针对滤芯升级开展调研与评估，以确定提高当前减压过滤器滤芯的精度及汽车行业纸滤芯应用的可行性与必要性。得出结论如下：

（1）如减压过滤器滤芯精度过高，可能导致管道完全堵塞，故无需更换为更高精度的滤芯。

（2）经现场长期应用，目前的减压过滤器满足使用，同时检查厂内其它减压过滤器滤芯，无纸滤芯的应用，因此评估没有更换为纸滤芯过滤器的必要性。

1.3干燥塔本体过滤性能下降

针对干燥塔本体对粉末过滤性能的下降，需要从粉末的产生、过滤及残留等三个方面进行分析与论证。

1.3.1干燥剂更换策略优化

WAP系统干燥塔使用的干燥剂为氧化铝成分，氧化铝在吸湿、干燥两种状态相互转换的过程中，表面附着力将降低。在此情况下，受气流冲击会脱落细微粉尘，此由氧化铝物理性质决定，无法避免。

因此不改变干燥剂品类的情况下，为减少粉末的产生。一方面，在与一厂预维策略对比的情况下，根据实际情况增加干燥剂Y1的定期更换，以此减少因使用时间导致的干燥剂表面附着力下将引发的脱落。另一方面，机械专业将当前填充量与运行维护手册中的标准进行对比，确认符合标准。但考虑为降低粉末产生，确定了执行干燥剂更换尽量加满的更换策略，以此减少活动空间以降低干燥剂碰撞的程度及概率，从而降低粉末的产生。

1.3.2干燥塔本体滤网检查

针对可能由于干燥塔本体侧滤网损坏导致粉末泄露至下游电磁阀，机械专业在执行对管道吹扫过程中对干燥塔本体及本体滤网进行检查。拆除干燥塔下游管道法兰，检查发现管道内不存在有氧化铝颗粒或碎片，下游过滤器内也不存在氧化铝颗粒或碎片，故判断干燥塔本体滤网未破损，且实际检查滤网核验其确未破损。

在此基础上，对干燥塔本体滤网网孔进行测量，孔径约为1mm，主要用于阻拦3~8mm直径的干燥剂颗粒，不具备过滤细微粉尘的作用。且电磁阀气源取自干燥塔出口，不经过其滤网后方的除尘过滤器及精过滤器，进一步确认粉末的产生与干燥塔本体滤网的完好程度无关。同时干燥塔本体滤网为金属滤网，自身不易发生破损。

在此基础上对标一处规程，增加Y1周期的滤网检查项目。

1.3.3干燥塔本体粉尘清扫策略优化

结合历史缺陷并与其他机组对比，针对5WAP001DS换塔失败报警频繁发生，是于2020年8月31日发生大量喷白色粉末缺陷后。当时处理仅对干燥剂进行更换、对干燥塔出口至减压过滤器之间的管道进行吹扫，但是未对干燥塔内壁进行清扫。

2021年3月也只吹扫了，怀疑为干燥塔内壁附着的残余粉末进入电磁阀。后续计划在年检工单01804243-01中更换干燥剂，并清扫干燥塔及其附属管道。为彻底清除干燥塔本体残存粉末，优化干燥塔年度预维清扫策略。采用外接空压的方式对干燥塔罐体底部、内壁、上下滤网及附属管道进行全面清扫，以清除干燥剂残存粉末的方式减少电磁阀本体粉末堆积量，降低电磁阀因粉末堵塞的概率。

四、措施总结与后续计划

在本次针对WAP系统干燥塔换塔失败问题的处理上，机、电、仪通过（1）更换电磁阀并增加电磁阀定期更换PM，（2）优化电磁阀预维策略：删除涂抹凡士林润滑步骤，（3）更换减压过滤器并增加减压过滤器定期更换PM，（4）增加减压过滤器月度巡检项目，（5）优化干燥剂更换策略：增加干燥剂填充量以降低碰撞程度及概率，（6）优化干燥塔本体粉尘清扫策略：外接空压机并全面吹扫，目前机组运行近10个月未再出现换塔失败报警。

在上述基础上，对WAP系统换塔时工况保持关注，至2023年02月28日未再出现相关换塔失败问题，则确认措施行之有效。