氦檢漏方法在核電站常規島真空相關系統應用分析與改進探討

陳燦　顏軍明　楊剛　王贊娥

【摘 要】核電站常規島真空相關系統的嚴密性好壞，對常規島熱力性能和機組效率有著重要的影響，本文介紹了核電站常規島真空相關系統較常采用的氦檢漏方法，對其存在的問題進行了對比和分析，并提出了改進建議。

【關鍵詞】常規島真空先關系統；氦罩法；噴吹法；改進

0 前言

核電站常規島真空相關系統主要涉及常規島從低壓缸排氣到主給水泵之間諸多系統，特別是凝汽器到凝結水泵之間管路設備，基本都處于負壓狀態，在日常運行過程中，發生空氣滲漏的可能性較大。作為核電站常規島熱力系統的真要組成部分，真空相關系統密封性能的好壞，關系到凝汽器的含氧量和真空度，對機組運行壽命和熱力效率至關重要。常規的泡沫檢漏僅適用于系統內部處于正壓狀態，氦檢漏作為一種先進的檢漏方法，通過不同的設備組合，可適用于不同的系統狀態，故其在核電站真空相關系統查漏中有著廣泛的應用。

1 氦檢漏方法在核電廠常規島真空相關系統的應用

1.1 氦檢漏方法介紹

氦檢漏具有檢漏靈敏度高（可達10-11Pa.m3/s數量級以上）、儀器響應快、對所檢系統無破壞性影響等優點，使得其廣泛應用于各種領域，從航空航天到一般的工業應用，都能見到氦質譜檢漏的應用。按照檢漏時被檢件內部所處的狀態，氦質譜檢漏方法可以分為加壓檢漏法和真空檢漏法兩大類，根據現場檢漏定位、定性和定量的不同要求，通過檢漏設備的組合，這兩大類方法又可以細分出噴吹法、氦罩法、真空室法、吸槍法、檢漏盒法、真空室累積檢漏法、吸槍累積檢漏盒法以及背壓法等多種方法，體現了其檢漏方法的靈活多樣性。

1.2 核電廠常規島真空相關系統檢漏范圍

真空度較大的常規島熱力系統主要包括常規島低壓缸、凝汽器、凝結水抽取系統等，與上述這些系統相連的部分正壓系統邊界以及輔助的低真空系統也應納入檢漏范圍，低真空系統主要包括低壓加熱器、凝汽器真空系統、化學取樣系統和給水除氧器系統等，正壓系統邊界主要包括高壓加熱器系統邊界、汽水分離再熱器系統邊界以及汽機旁排系統邊界。以上這些系統共同組成了常規島真空相關系統檢漏范圍。

1.3 常規島真空相關系統可適用的氦檢漏方法

根據目前主流氦檢漏方法的應用和設備需求分析，較適用于常規島真空相關系統的氦檢漏方法主要有噴吹法和氦罩法，二者具有不同的優缺點。以氦罩法為例，如圖1所示，通過真空泵將系統抽至所需真空，對被檢件套上氦罩，通過標準漏孔標定漏率后，對被檢件施以氦氣后檢漏。氦罩法靈敏度高，有效可檢漏率基本等于儀器最小可檢漏率，可定量計算被檢件漏率，但由于需要布置氦罩，在檢查大量被檢件時，無形中增加了檢查時間。

噴吹法與之相比，無需使用氦罩和標準漏孔，故在檢漏時，雖然可快速查找漏點，特別適用于常規島真空相關系統這種涉及較多閥門和設備的情況，但該方法只能判斷漏與不漏、大漏還是小漏，無法進行精確的泄漏計算。

目前，核電廠常規島真空相關系統氦檢漏較常采用噴吹法，使用該檢漏方法時，以往做法是通過在凝汽器真空泵后開口，再外置一臺小真空泵的方式進行抽氣分析，由于運輸和連接小真空泵需要占用一定的人力和試驗時間，不利于連續檢漏需求，經過分析，基于氦檢漏方法的高度靈敏性，試驗人員選取常規島冷凝器排氣活度監測通道，利用其抽取的氣體進行分析，無需外置真空泵，節省了大量的試驗時間。

2 常規島真空相關系統氦檢漏當前存在的問題

在核電廠日常運行中，一旦發生凝氣器氧含量高和真空度偏低的情況，氦檢漏工作已成需求，特別是在夏季，面對多個運行機組，氦檢漏工作較為頻繁。按照當前的檢漏模式，基本需要將常規島真空相關系統全部核查一遍，面對多達300余個閥門、法蘭和儀表的查漏工作，需要耗費較多的人力和物力，如何優化氦檢漏工作實施，探尋最優檢漏方案和檢漏次序，已成為當務之急。

3 改進分析與建議

3.1 優化檢漏次序

主要包括優化檢漏的系統次序和空間次序。在檢漏的系統次序上，按真空度高低排序，優先檢查真空度較高、設備孔徑較大的系統，因為這些系統設備出現的漏點可能性較高；在檢漏的空間次序上，按照由高到低的順序，從最高的低壓缸本體開始，到最低點的貼地面的系統結束，避免由于氦氣累積和擴散導致等待和重復檢漏情況的出現。

3.2 標準漏孔定點和氦檢漏儀定型

由于當前采用的噴吹法無法準確計算泄漏率，可對常規島真空相關系統管線走向進行一次梳理，找出距離取樣分析點的最遠端和中間端，使用氦罩法進行一次漏率標定，這樣，在后續的噴吹法實施中，只要結合既定的標準漏孔和氦檢漏儀，也能大致分析泄漏率情況。

3.3 配套輔助檢漏方案

由于氦檢漏法在常規島真空相關系統檢漏中，只能適用于檢查閥門外漏的情況，對內漏則無法判斷，故使用氦檢漏方法進行查漏之前，需要結合紅外查漏或者紅外點溫計的方法，排除壓力邊界閥門的內漏情況。

【參考文獻】

[1]吳孝儉，閆榮鑫.泄漏檢測[M].北京：機械工業出版社，2004.10.

[2]無損檢測氦泄漏檢測方法GB/T15823-2009[Z].

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