引言
在核电站通过防火分区时,应设置在通风管的中部或末端。在正常工作条件下,在发生火灾时,在管路中的气体温度达70~280℃时,会自动关闭。它的功能是阻断火源的扩散,阻止烟雾从一个防火区域(或主要的房间)向其它的防火区域(或主要的房间)扩散,从而避免火势烧毁通风器或其它装置。
1核电厂通风系统概况
核电站的运行情况十分复杂,使用的设备数量庞大,必须从整体上确保其运行的安全性,以达到全面的生产和稳定的电力供应。要全面实现安全生产,就必须在安全系数方面提出更高的标准,以确保核电厂的安全运营,而在安全设计中,通风、空调是关键,它是确保核动力安全系统得以有效控制的关键。随着科学技术的不断发展,核动力通风系统打破了以往的机械式、自然式的观念,采用了核动力通风与空调系统,以增加其安全操作系数,确保其安全高效。空调系统功能强大,既能充分利用内部空气,又能对周围环境进行热量分析,从而达到智能控制。通风系统的安全性分析是十分重要的,它包括两个方面:一是设计基础,二是系统的操作规则。核电空调系统的良好运行,可以充分保障核电站的整体工作环境,为其稳定运行创造有利的空间,同时也可以进一步改善室内的空气污染状况,由于核电通风空调系统的使用,大大改变了恶劣生产环境,保证了各项参数的优良,实现湿度、温度健康指标,避免空气中放射性物质含量浓度的增加,保证了人员操作安全。
2防火阀的简介
防火阀是一种安装于通风系统内,利用金属材料的温度控制,利用重力作用和弹簧作用来实现开闭的阀门。以核电厂1号、2号机组核岛通风系统为例,采用了329个翻板型、21个截断型、84个排气阀,分别应用于17个与核安全有关的通风系统。防火阀的组成主要有两大类:①阀体自身;②电动,手动,电磁,电动。防火阀体主要由阀体,阀板,法兰,轴承,叶片,阀轴,密封件,高温开启机构等构成。其中,机架和阀板为Promatect-H型防火板,Q235-B型法兰, PROMASEAL型密封剂,边部用橡胶和高温膨胀纤维制成,轴承由耐腐蚀的青铜或不锈钢制成。翻板式消防阀门主要由齿轮,爪轮,内/外温感器,熔断管,驱动弹簧,电机,电源模块,限位开关,手动拉环,保险丝等构成。当48 V的直流控制信号被输入到电动机后,电动机驱动齿轮,带动阀轴关闭叶片,或者用温度传感器或手工拉环来关闭叶片。
3防火阀应用现状介绍
通过对几家核电站核岛通风系统防火阀的使用情况进行了分析,结果表明,该系统具有故障率高,涉及范围广,重发概率高,故障隔离困难,窗口难以协调,对机组的安全运行造成了很大的隐患。例如,在机组正常工作过程中,由于消防阀门的错误关闭,致使有关的通风系统无法使用;排气阀门不正确打开,造成各房间的空气流量不平衡;在消防安全区域(SFZ)和电力设备的排烟装置(DVF)的耐火元件的测试中,经常发生的火灾/排烟器故障,造成测试不及格,造成意外事故。
4防火阀FMEA和故障历史简介
2017 年某核电厂展开核岛通风系统防火/排烟阀专项检查,共发现防火阀限位开关安装异常、轴销过短、阀板内倾、防火阀熔断片无固定螺母等70余项缺陷。通过进一步梳理该集团内群厂防火阀故障案例,发现其主要故障原因涉及安装、设计,产品质量、维修策略等多方面。
(1)机架和法兰部分存机架变形开裂,法兰变形,螺栓松动,锈蚀,严重积灰,密封失效。失效的影响是由于阀门的动作卡滞或密封不严密,致使在发生火灾时不能将防火分区隔开或阻止火势的扩散。(2)叶片及叶片轴有断裂、叶片轴弯曲或开裂、叶片夹板断裂、严重积灰、铜带组件松动或断裂。故障的影响是阀门卡涩,密封不严,排烟阀打开时难以固定,阀板脱落,对下游设备造成损害。
(3) 轴承部件的失效方式有:轴承或轴套磨损,润滑油脂不足或老化,密封端盖松动。失效的影响主要是由于轴承磨损过大,造成了阀门的动作卡滞。
(4) 内、外温感器、熔丝管和熔丝部件的失效方式有:温感器组件松动,熔丝管锈蚀或断裂,熔断片锈蚀或脱焊,弹簧锈蚀或变形。其故障效应是由于发生火灾时,保险丝部件熔断后由于弹簧失效而不能关闭,或者由于保险丝不正常的断开而造成的气阀误关,从而影响到系统的通风。
(5) 电动机械部件的电气部件故障(例如电源模块损坏,继电器,限位开关,马达损坏),机械部件故障(例如连杆,拨片,轴销,齿轮,爪形齿轮,弹簧等),手动拉环和外部温度传感器松动,接线端子松动,灰尘严重,紧固件松动等故障。失效的影响主要是阀门不能动作、卡涩、异常反馈,造成火灾时无法将防火分区隔离,或者操作人员无法准确地确定阀门的位置。
(6) 电磁装置部件的电磁铁锈蚀,挂钩组件锈蚀或磨损,弹簧腐蚀或变形,插销组件磨损或锈蚀,限位开关损坏,手动拨片损坏,接线端子松动,灰尘严重,紧固件松动。失效的影响主要是阀门卡涩和异常反馈,造成火灾时不能将防火分区隔离,或者操作人员不能准确地确定阀门的位置。
(7) 手柄松脱,机械扭簧生锈或变形,摆板磨损或锈蚀,高温开启钢丝绳锈蚀或脱落。失效的影响是:不能手动操作的阀门,高温下无法操作或不能安装。
5 防火阀维修策略优化建议
目前某集团公司各核电厂防火阀的预防性维修策略主要是每年外观、动作检查及防火挡板隔离定期试验,且在实际执行过程中电动机构故障、熔断元件锈蚀或脱焊断裂、温感器内弹簧锈蚀或断裂、轴套与轴承等部件润滑不良故障率很高。
本文在分析防火阀故障模式及影响时,参考“以可靠性为中心的维修”方法,按照状态监测(C)、定期翻新(R)、定期更换(D)、定期试验(T)的顺序,根据设备重要程度、使用频度和运行工况,结合防火阀运行维修手册、群厂经验反馈及故障历史与技术特性分析,制定了相应的维修策略。
结语
核电站的建设和利用对国民经济的发展起到了很大的促进作用。可以说,核电建设的过程是比较危险的,如果控制不好,会造成大量的泄漏,危及到建筑工人的生命。建筑通风系统可以全方位地控制温度和湿度,保证辐射污染的浓度。只有对通风系统进行全面的精细设计,并进行科学的系统评价,使室内的温度和湿度得到明显的改善,才能降低安全事故的发生,确保电力供应工作的顺利进行。
参考简介
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