核电厂冷冻机制冷剂泄露故障分析及处理方法探

核电厂冷冻机制冷剂泄露故障分析及处理方法探

袁国汉  姜忠涛

海南核电有限公司  海南省昌江县  572700

摘要：在核电厂运行过程中，冷冻水系统是重要的组成部分，而在该系统运行中，冷冻机制冷剂十分关键，如果在运行中出现泄露情况，则将因此对制冷效果产生直接的影响。在本文中，将就核电厂冷冻机制冷剂泄露故障分析及处理方法进行一定的研究。

关键词：核电厂冷冻机；制冷剂；泄露故障；分析；处理；

1 引言

   在核电厂冷机运行中，制冷剂是其中的重要组成部分，如果发生泄漏情况，将直接对制冷效率产生影响。当泄露情况出现后，即需要能够积极做好故障现象与原因的把握，针对性做好处理。

2 故障概述

   我国某核电厂，在冷冻机初次投入运行中，发现制冷系统出现了多起制冷剂泄露情况。在该冷冻机中，所使用的冷冻剂为无限溶于润滑油类型，具有无毒特征。在故障发生后，使电厂中的多台冷冻机因故障而停机，对冷冻水系统的运行稳定性产生了严重的影响。在问题发生后，工作人员对故障情况进行了细致的调查，在调查中发现，都是在螺纹连接、管道焊缝以及压缩机机械密封位置存在制冷剂泄漏。其原因主要为：第一，在设备的安装调试阶段，厂房在环境方面存在不足，具有较大的灰尘量，螺纹以及法兰表面存在没有清洗干净的情况；第二，没有做好润滑油管路系统的冲洗，在润滑油当中具有较多的杂质含量；第三，对于设备的关键连接部位，制造厂商存在没有对上紧力矩值标准进行明确的情况，并因此在实际施工中更多的以经验进行，导致问题的发生。

3 制冷剂泄漏检测方法

制冷剂在冷水机组中是以气态、液态和气液两相共存三种形态存在，少量的泄漏不会造成压力变化。机组压力发生变化也不一定就是大量泄漏所致，如机组导叶开度会根据现场冷负荷的变化进行自动调节，使制冷量与现场冷负荷相匹配，进而导致蒸发、冷凝压力发生变化。因此无法通过机组压力来对制冷剂是否存在泄漏进行判定。

通常我们会根据日常巡检记录对系统运行参数进行对比，若在冷负荷波动不大的情况下，即电流和导叶开度相差不大时观察蒸发器液位，若液位有明显下降，则疑似制冷剂泄漏，需对机组进行泄漏检查。制冷剂泄漏检测的方式有如下几种：

目测法检漏：由于制冷剂与润滑油互溶，发现机组某处有油迹时，此处可能为泄漏点；由于制冷剂温度较低，如泄漏点较大，泄漏部位一般会结霜。此方法简单易行，对于较大的泄漏点容易被发现，但是细小的渗漏不易被察觉。

检漏液检漏：在机组各管路接头，法兰密封面等部位喷上检漏液，冒泡处即为泄漏点。此方法操作方便，不过要求工作人员要细致耐心，检查不留死角。

电子仪器检漏：用探头对着有可能渗漏的地方移动，当检漏装置发出警报时，即表明此处有大量的泄漏。此方法易受气流影响不能准确定位泄漏点，且电子设备易损坏，维修复杂。

氮气加压检漏：首先需回收机组内部制冷剂，然后向机组充注干燥的氮气，使表压达到9bar，再用检漏液对各个管路接头、法兰密封面、铜管端面及铜管与孔板接触面进行泄漏检查，如有泄漏则及时处理，若未发现泄漏，则需保压24小时，如压力降低不大于5‰，才能说明机组无泄漏。此方法查漏彻底，不过耗时较长，通常用于解体维修后的泄漏检查。

4.制冷剂的泄漏一般可分为内漏和外漏。

内漏是指冷凝器或蒸发器中制冷剂直接泄漏到冷却水或冷冻水中。内漏的原因大致可分为两大类，一是铜管破裂导致制冷剂直接泄漏到水系统中，二是铜管与孔板接触处未胀紧导致制冷剂可从缝隙处向水系统中泄漏。

为了避免杂质进入机组划破铜管，一般对水系统的清洁度要求较高，通常要求在水泵的进口安装过滤器对杂质进行过滤并定期清洗过滤器或者提前将水系统过滤合格后再将机组接入系统，同时定期对水质进行抽检化验，发现水质不合格则进行换水。

R134a制冷剂在正常大气压力下的蒸发温度为-26.18℃，当首次或解体检修后向机组内充注制冷剂时，液态的制冷剂迅速膨胀扩容吸热，使蒸发器温度迅速降低，若未启动水泵及时将冷量带走，将导致换热铜管被冻裂发生内漏。因此开始充注制冷剂时一定要缓慢充注并及时关注机组压力变化，当压力超过1.9579bar时，蒸发温度超过0℃，此时方可停运水泵继续充注制冷剂。通常为了安全起见，充注制冷剂前一般都要求启动水泵。

5.外漏是指制冷剂直接向大气中泄漏。根据现场的泄漏故障可以看出，外漏发生的概率较大。通常比较容易发生外漏的部位如下.

5.1 输送管路泄露

  对于因输送管路破损而导致的泄露问题，可以整体拆除制冷剂输送管路，在对新管路整体制作后进行更换。在实际工作中，为了避免该类泄露问题的发生，即需要能够定期做好检查工作，如果在检查中发现管路存在摩擦以及碰撞情况，即需要重新安装管路，做好管箍以及支架的固定处理，使用适当材料在管箍同铜管的接触位置进行包扎，避免机组在运转中铜管同管箍存在摩擦情况。

5.2 螺纹连接泄露

  对于螺纹连接位置存在的泄露情况，即需要能够对其进行在线紧固处理。但对于该处理方式来说，其在未来的应用当中也具有再次发生泄露问题的可能。对此，即需要能够做好该类泄露情况的标记处理，在到达修理周期、机组大修时重新安装螺纹管，并在螺纹上对螺纹密封剂以及生料带进行缠绕。在完成安装后再进行密封处理，以此避免制冷剂因此发生泄露情况。

5.3 法兰连接泄露

  在该核电厂冷冻机运行中，在法兰的连接位置出现了多起泄露故障问题。该问题的主要原因，即是没有做好螺栓紧固处理而导致的。但从细化角度考虑，该问题也具有较多的诱发原因，需要能够联系实际做好不同处理方式的应用：第一，螺栓松动。这是作为常见的故障发生原因，对于该故障，即需要能够以对称的方式做好对应螺栓的紧固处理，保证法兰具有均匀的紧固特点；第二，螺栓受力不同。这也是导致法兰泄露问题出现的主要原因，即不同螺栓具有不同的受力特点，并因此使法兰在受力的均匀性方面存在不足，存在轻微的倾斜情况，因垫片具有不同的压缩量导致微小泄漏情况的发生。在具体检查当中，即需要在法兰周边做好检漏液的喷涂，在对泄露部位进行观察后，对需要进行紧固处理的螺栓进行确定，保证不同螺栓具有一致的受力特点；第三，垫片破损。当机组运行较长时间之后，则将使垫片因老化、破损而导致泄露情况的发生。对于该故障问题，即需要能够做好垫片的更换。同时，如果所使用垫片在材料类型方面无法满足要求，也将使制冷机透过垫片发生泄漏情况，也需要能够以此做好材料类型的科学选择。在具体垫片更换方面，整个过程较为简单，需要将法兰松开，而对于机组本体阀门部位位置，即需要先做好法兰螺栓的紧固处理，在减少泄漏情况后等待机组大修时再对垫片进行更换；第四，在做好法兰紧固处理后，对于法兰螺栓等主要部件，也需要能够做好力矩要求的引入，联系冷冻机检修经验与力矩要求进行处理。在日常检查以及预防性维修工作开展中，对于容易发生制冷机泄露的法兰力矩，即需要重点做好检验，看是否存在松动情况，以此从源头上避免泄露故障问题的发生。

6.结束语

本文通过对某核电厂DEG冷水机组制冷剂泄漏故障的处理，对容易发生泄漏的部位、检漏措施以及相应的处理方案进行了总结，一旦同类型冷水机组发生制冷剂泄漏故障，便可及时有效地进行处理，从根本上解决泄漏问题，保障冷水机组稳定运行。

参考文献:

[1]DEG冷水机组运行维修手册乐金空调（山东）有限公司，2012.

[2] 王志远,刘康.核电厂离心式冷水机组故障分析与处理[J].山西建筑,2020,42(11):231-232.

[3]我国成功研制核电站定频水冷离心式冷水机组[J].起重运输机械,2020(12):105.

[4]陈建军.核电站用离心式冷水机组换热器铜管腐蚀泄漏分析[J].制冷与空调,2020,13(11):66-69+72.