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AP1000核電站壓力變送器毛細(xì)管壓力試驗(yàn)及清潔探索

作時(shí)間:2018-08-11  來源:中國核工業(yè)第五建設(shè)有限公司三門核電工程施工總承包部  作者:姜禮華
   

 摘要:三門核電一期工程采用AP1000核電技術(shù),儀表是控制和檢測(cè)機(jī)組運(yùn)行的重要設(shè)備之一,其中核級(jí)儀表———帶毛細(xì)管壓力變送器用于檢測(cè)反應(yīng)堆廠房屏蔽墻內(nèi)外氣壓,安裝要求較高,需要對(duì)毛細(xì)管進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)焊接,安裝完成后通過壓力試驗(yàn)、氦檢漏試驗(yàn)來檢測(cè)毛細(xì)管密封性,且氦氣泄漏率小于等于10-8cc/sec,這是整個(gè)儀表安裝過程中的難點(diǎn)。本文主要闡述儀表毛細(xì)管壓力試驗(yàn)、氦檢漏試驗(yàn)、毛細(xì)管內(nèi)部清潔的過程和方法。hsq壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

 
引言
AP1000核電站反應(yīng)堆廠房屏蔽墻是核電安全的主要堡壘,任何微小的泄露都會(huì)造成安全隱患,所以屏蔽墻的整體氣密性試驗(yàn)至關(guān)重要,其中毛細(xì)管壓力變送器就是用于檢測(cè)反應(yīng)堆廠房屏蔽墻內(nèi)外壓差的儀表設(shè)備。由于毛細(xì)管需要穿過屏蔽墻,整條管線上存在多處焊口,需要對(duì)毛細(xì)管進(jìn)行壓力試驗(yàn)、氦檢漏試驗(yàn),毛細(xì)管清潔來驗(yàn)證是否滿足設(shè)計(jì)要求,達(dá)到設(shè)計(jì)密封性。本文主要對(duì)毛細(xì)管試驗(yàn)及清潔施工過程中遇到的問題及解決方案進(jìn)行討論。
 
1概述
AP1000核電站儀表設(shè)備是整個(gè)系統(tǒng)中重要的組成部分,帶毛細(xì)管壓力變送器位于反應(yīng)堆廠房外側(cè),通過毛細(xì)管貫穿到反應(yīng)堆廠房屏蔽墻內(nèi)連接遠(yuǎn)傳膜片。儀表設(shè)備位于核島屏蔽墻外側(cè)及環(huán)廊,遠(yuǎn)傳膜片則位于核島反應(yīng)堆廠房內(nèi),毛細(xì)管從屏蔽墻外貫穿屏蔽墻至核島內(nèi)將儀表設(shè)備與遠(yuǎn)傳膜片連接,毛細(xì)管連接完成后對(duì)毛細(xì)管進(jìn)行壓力試驗(yàn)及毛細(xì)管管路內(nèi)部進(jìn)行清潔工作,對(duì)此施工有以下難點(diǎn):
 
①壓力試驗(yàn)及氦檢漏試驗(yàn)時(shí),需要在遠(yuǎn)傳膜片兩端壓力輸入孔同時(shí)加壓或減壓,并控制兩端壓力不超過5psig(34.5kPa),如不能保證同時(shí)加壓或減壓,會(huì)造成遠(yuǎn)傳膜片內(nèi)隔膜損壞,且不可修復(fù);
②控制氣瓶輸入的氣體壓力值;
③氦檢漏試驗(yàn)中氦氣量小于等于10-8cc/sec,由于空氣中含有微量的氦氣,會(huì)對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)造成影響。
 
本文主要通過對(duì)毛細(xì)管安裝后的壓力試驗(yàn)及其清潔工作方法進(jìn)行討論,提供一套經(jīng)過理論計(jì)算和現(xiàn)場(chǎng)認(rèn)證的毛細(xì)管壓力試驗(yàn)及清潔的方法。
 
2、毛細(xì)管壓力變送器整體安裝方式簡介
2.1變送器安裝
壓力變送器的安裝主要根據(jù)儀表定位圖進(jìn)行定位,設(shè)備的形式如圖1所示。
毛細(xì)管壓力變送器安裝圖.jpg
通常的帶毛細(xì)管儀表設(shè)備,在出廠時(shí)已經(jīng)做好毛細(xì)管的連接以及密封性試驗(yàn),而對(duì)于此部分變送器根據(jù)其特殊性采取現(xiàn)場(chǎng)連接毛細(xì)管。
 
2.2遠(yuǎn)傳膜片安裝
遠(yuǎn)傳膜片位于反應(yīng)堆廠房屏蔽墻內(nèi)側(cè),膜片與支架間通過螺栓固定。安裝過程中盡量保證一次完成,對(duì)于螺栓的緊固也有要求,要以對(duì)角緊固的方式來打力矩,以免壓力集中在一處造成墊片的損壞,以至于影響密封效果。
 
2.3毛細(xì)管安裝
根據(jù)管線圖中毛細(xì)管路徑進(jìn)行敷設(shè),毛細(xì)管連接件與屏蔽墻貫穿件焊接時(shí)應(yīng)保證連接件漏出貫穿件外25.4mm。
 
3毛細(xì)管壓力試驗(yàn)、氦檢漏試驗(yàn)
毛細(xì)管壓力試驗(yàn)及氦檢漏試驗(yàn)時(shí),需要通過遠(yuǎn)傳膜片兩端壓力輸入孔進(jìn)氣試驗(yàn),過程中需要保持膜片兩面承受的壓力差小于34.5kPa,由于氣瓶壓力較難控制在這個(gè)范圍內(nèi),所以制作如下壓力控制系統(tǒng)來避免壓力值超標(biāo),見圖2。
壓力試驗(yàn)、氦檢漏試驗(yàn)原理圖
在試壓裝置中設(shè)置緩沖罐,并設(shè)定閥門控制氣體的輸入輸出,工作原理:工作前所有閥門保持關(guān)閉;打開針閥,氣體從氮?dú)、氦氣罐中輸出;打開球閥1,氣體輸入緩沖罐,觀察數(shù)字壓力表1,關(guān)閉球閥1;待表1壓力值穩(wěn)定后打開球閥2,氣體輸入膜片兩端壓力孔,關(guān)閉球閥2;讀取數(shù)字壓力表2讀數(shù)?刂泼看屋斎刖彌_罐內(nèi)的壓力值,如果輸入壓力過大,則打開球閥3,釋放氣體,觀察數(shù)字壓力表1讀數(shù),符合要求后關(guān)閉球閥3。
 
由于遠(yuǎn)傳膜片對(duì)壓差的要求較高,在整個(gè)壓力試驗(yàn)、氦檢漏實(shí)驗(yàn)過程中需人員連續(xù)監(jiān)控操作進(jìn)行。
 
3.1壓力試驗(yàn)
壓力試驗(yàn)時(shí),以每次不大于34.5kPa的壓力值將氮?dú)夤拗械牡獨(dú)忉尫胚M(jìn)緩沖罐中(考慮膜片的#大承受壓差是34.5kPa,也可以適當(dāng)減少每次進(jìn)氣壓力,如:30kPa,以下介紹以每次進(jìn)氣30kPa為例),同時(shí)要控制進(jìn)氣速率,要緩慢進(jìn)行,等待壓力表1的數(shù)值增加量不大于30kPa且穩(wěn)定時(shí),用肥皂水對(duì)壓力表1、閥門1、閥門3和閥門2的進(jìn)氣口的接口處進(jìn)行檢漏,若有泄漏,檢查接口并緊固,若沒有泄露繼續(xù)進(jìn)行加壓過程。如果壓力值增加量超過30kPa時(shí),打開閥門3進(jìn)行泄壓,控制壓力表1的壓力值增加量不大于30kPa。重復(fù)以上操作直至壓力輸入端口的壓力值達(dá)到2.48MPa,然后保壓至少10分鐘,壓力值下降不大于9kPa結(jié)果為合格。在壓力試驗(yàn)過程中,一定要控制每次的進(jìn)氣量和進(jìn)氣速率,預(yù)計(jì)用時(shí)8小時(shí)以上,期間多次用肥皂水檢查閥門、壓力表接口處以及管件處是否有泄漏,如有泄漏及時(shí)緊固。
 
泄壓時(shí),同樣以每次不大于30kPa的壓力值減小壓力,緩慢進(jìn)行,直至壓力值降到1.65MPa,對(duì)每一處焊接口使用肥皂水進(jìn)行測(cè)試,觀察是否有肥皂泡。無問題則繼續(xù)重復(fù)以上操作降壓至0kPa。運(yùn)用此方法可以保證遠(yuǎn)傳膜片不受損壞,試壓后遠(yuǎn)程膜片的合格效果圖如圖3。
試壓合格膜片和損壞膜片
如果采取氣源直接進(jìn)氣,不采取緩沖罐及閥門控制,會(huì)造成試驗(yàn)用氣進(jìn)氣不穩(wěn)定,進(jìn)而造成膜片損壞,見圖4。
 
3.2氦檢漏試驗(yàn)
氦檢漏試驗(yàn)的升壓及降壓過程依據(jù)壓力試驗(yàn)的操作方式進(jìn)行,當(dāng)壓力輸入端口的壓力值達(dá)到413.7kPa,保壓時(shí)間2分鐘,然后使用氦檢測(cè)器對(duì)焊縫進(jìn)行泄露檢查操作,泄漏比率小于等于 10^ -8 cc/sec 可滿足要求。如果泄露率不滿足要求需要重新焊接,每次焊接修復(fù)都需要重復(fù)以上氦氣輸入、保壓、泄露檢查的工作,直至泄露檢查符合要求。
 
由于氦氣在空氣中的體積為 5.24*10^ -6 ,所以在進(jìn)行氦檢漏時(shí)不能受到空氣干擾。為隔絕空氣,我們使用橡膠管對(duì)毛細(xì)管焊口進(jìn)行密封,并分別在兩側(cè)開直徑為 10mm的孔,在進(jìn)行氦檢漏時(shí)一端先金行抽真空,另一端使用氦檢漏儀進(jìn)行檢測(cè),經(jīng)試驗(yàn)證實(shí),這種方法簡單易操作,還可以有效的隔絕空氣。
 
4 毛細(xì)管清潔
儀表自帶毛細(xì)管壓力試驗(yàn)及氦檢漏試驗(yàn)完成后,毛細(xì)管注油前需要進(jìn)行內(nèi)部清潔,毛細(xì)管清潔主要分為兩部分:一是毛細(xì)管沖洗;二是毛細(xì)管吹掃。毛細(xì)管清潔裝置的連接,見圖 5:毛細(xì)管清潔原理圖。毛細(xì)管清潔主要使用的介質(zhì)為氬氣、異丙醇,因?yàn)闅鍤馐歉稍餁怏w,且異丙醇的易揮發(fā)性可以加快毛細(xì)管內(nèi)部的干燥。
毛細(xì)管清潔原理圖
4.1 毛細(xì)管沖洗
根據(jù)設(shè)計(jì)對(duì)毛細(xì)管沖洗的要求:沖洗壓力 50kPa,沖洗介質(zhì)異丙醇,沖洗時(shí)間 1 小時(shí),沖洗合格標(biāo)準(zhǔn)為使用無毛白布在排污口檢測(cè)無雜質(zhì)。
 
測(cè)試裝置連接完成后使用異丙醇進(jìn)行毛細(xì)管沖洗,由于膜片壓差不能大于 34.5kPa,而沖洗壓力要求 50kPa,所以,先保持膜片與法蘭側(cè)壓力范圍為:16.5(50-34.5)kPa~34。5kPa 的壓力,進(jìn)氣方法參照 3.1 壓力試驗(yàn)步驟達(dá)到設(shè)定一側(cè)膜片壓力值。為確保異丙醇能順利從儀表側(cè)的排污口流出,并不會(huì)因控制不當(dāng)造成沖洗壓力過高,通過壓強(qiáng)公式 P=gρh,已知 P=50kPa、g=9.8、ρ=0.798,計(jì)算出 h,采用將異丙醇注入口(閥門 4 前端)通過 PU 管提升至 h 高處進(jìn)行灌注沖洗。
 
4.2 毛細(xì)管吹掃
毛細(xì)管注油前需要確保內(nèi)部干燥清潔,所以在沖洗完雜質(zhì)后需要進(jìn)行毛細(xì)管內(nèi)部吹掃,將殘留在毛細(xì)管內(nèi)的異丙醇吹掃干燥,毛細(xì)管吹掃要求:壓力 2MPa,需吹掃2 分鐘。
 
根據(jù)圖 5 連接完成,吹掃過程中將墊片安裝于法蘭和遠(yuǎn)傳膜片中間用于保護(hù)膜片,保護(hù)膜片外形圖見圖 6,注意遠(yuǎn)傳膜片兩端的壓差小與 34.5kPa。
保護(hù)膜片外形圖
5 結(jié)論
AP1000 核電項(xiàng)目shou次進(jìn)行毛細(xì)管焊接、毛細(xì)管壓力試驗(yàn)及清潔試驗(yàn),通過對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的解讀與實(shí)際情況相結(jié)合,并通過一次次的試驗(yàn),克服了整個(gè)施工過程中的難點(diǎn)。#終得出運(yùn)用如上的方法進(jìn)行毛細(xì)管的壓力試驗(yàn)、氦檢漏試驗(yàn)、毛細(xì)管清潔方法安全可用,可以借鑒。
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