某核電廠發電機定子冷卻水系統板式換熱器異常泄漏分析

劉竹鵬 楊淦 李祥奎 羅賢龍

中圖分類號：TM623 文獻標識：A 文章編號：1674-1145（2019）6-186-01

摘 要 文章介紹了某核電廠發電機定子冷卻水系統中板式換熱器異常泄漏的情況，從換熱器密封結構進行分析，并對密封件進行性能檢測，找到密封件失效的原因，從而提出改進措施。

關鍵詞 板式換熱器 泄漏 改進措施

一、概述

（一）板式換熱器結構簡介

某核電廠1/2/3/4號發電機定子冷卻水系統（GST系統）的板式換熱器是德國 GEA 為發電機定子冷卻系統提供的高效換熱器，主要用于冷卻發電機定子線圈冷卻水，冷源由電廠閉式冷卻水系統（SRI系統）提供。板式換熱器型號為NT150S CD-10，每臺機組配備兩臺，一用一備。

板式換熱器的換熱片材質為AISI 316，數量130 片/臺，板片間密封膠條材質為丁腈橡膠，數量130 片/臺。兩端壓緊板使用Q235鋼板，夾緊螺栓采用M36鍍鋅長絲，絲桿用#35鋼材料。

（二）板式換熱器泄漏調查

發電機定子冷卻水系統（熱側）工作壓力0.9MPa，閉式冷卻水系統（冷側）工作壓力0.6-0.7MPa，板式換熱器設計壓力1.0MPa。該電廠1-3號機組投運后，停運定子冷卻水泵后多臺板式換熱器發生泄漏，具體情況如下：

2015年10月，1號機大修停機，GST系統停運定子冷卻水泵后，在用和備用板式換熱器均出現漏水，板式換熱器發生泄漏。

2017年01月，3號機組停機，現場停運定子冷卻水泵，根據操作指令，先關閉換熱器的閉式冷卻水入口側隔離閥 （出口側保持開啟），之后關閉定子冷卻水入口側隔離閥（出口側為在線關閉狀態），關閥過程中，工作中的板式換熱器發生泄漏。為檢查另一臺備用換熱器的密封性，進行了打壓試驗，壓力升至1.0MPa穩壓5分鐘左右沒有泄漏現象，隨后緩慢往上升壓，立即發生外漏。根據廠內打壓試驗記錄，最高試驗壓力為1.5MPa，穩壓10分鐘。

二、板式換熱器泄漏原因分析

（一）板式換熱器結構和泄漏現象分析

從板式換熱器的密封形式來進行分析：在兩片換熱片中間安裝有一條密封膠條，板片的兩側分別為定子冷卻水和閉式冷卻水通道。在任意兩片板片內，密封膠條將板片所隔成的腔室分為A、B、C共3個區域（參見圖1），C與大氣相通。根據之前板式換熱器漏水的現象來分析，A/B/C三個區域形成了貫通，密封條完全失效。

（二）板式換熱器泄漏原因分析

對3號機漏水的密封條與新密封條進行性能檢測，拉伸性能測試結果如下：

平均硬度對比如下：

從檢測結果看，3號機密封膠條有軟化現象，尤其是硬度值已明顯低于新膠條，并低于國標值。從密封結構分析，密封條硬度提高和伸長率降低，主要考慮更好的傳遞板片與板片之間的壓緊力，當膠條變軟，中間部位的密封條和板片所受到的壓緊力則會相應的降低。現場的板式換熱器漏水發生在板式換熱器的中間位置，與上述分析相符。

經調查，1號機和3號機的板式換熱器首次漏水時間都發生在生產日期后第5年，此時機組雖然只運行了1年，但密封條性能已明顯下降。而電廠針對換熱器密封條更換的預防性維修管理策略中，更換周期設置為5年至7.5年，且從機組商運后開始計算，沒有考慮板式換熱器從廠家生產到機組投產的時間，導致首次更換時間遠大于5年， 電廠預防性維修管理存在不足。

（三）改進措施

1.考慮板式換熱器的生產日期和存儲時長，將板式換熱器密封膠條首次更換的觸發時間修改為機組投運前，防止密封膠條更換時間點被安排到壽期末。

2.電廠修改了板式換熱器密封膠條的更換周期，從5年調整為3年，縮短了膠條工作時間。

三、結語

制定板式換熱器的預防性維修策略時，密封膠條的首次更換時間應從設備的生產日期開始計算，而不能從機組的投運時間計算，并充分考慮設備運行工況對密封膠條的影響，適當縮短膠條的更換周期。

參考文獻：

[1]核電廠板式換熱器運行與維修手冊.