雙塔吸附式空氣干燥器工作原理及故障分析

徐永康

（中核遼寧核電有限公司生產準備處，遼寧葫蘆島 125112）

0 引言

在M310 壓水堆型核電機組中，壓縮空氣的使用非常重要，它需要滿足核電機組核島、常規島、BOP 的氣動控制器和所有廠房內動力設施運行和維修的需要。壓縮空氣生產系統能否提供足夠干燥的空氣至關重要。田灣核電站三期工程采用的是雙塔吸附式壓縮空氣干燥器，為保障機組各部分穩定運行，對干燥器的運行尤其是維修方面，提出了更高要求。

1 雙塔吸附式空氣干燥器結構與工作原理

1.1 干燥器的主要結構

雙塔吸附式空氣干燥器的主要部件有A（左）/B（右）干燥腔室、進氣電磁閥、排放電磁閥、進氣/出氣模塊、進氣/排氣氣缸、再生孔板、預過濾器、除塵過濾器、精過濾器和集成管路等。設備上有壓力傳感器、溫度傳感器、壓差開關與露點傳感器，以便于檢測干燥器的運行參數。

1.2 干燥器的工作原理

干燥器的工作流程分為干燥、再生和充壓。雙塔吸附式空氣干燥器工作原理如圖1 所示，A、B 兩個腔室結構相同，每個腔室內裝有吸附劑，兩個腔室的工作模式通過電磁閥控制氣缸的動作來切換。當A 腔室干燥空氣時，B 腔室進行再生過程。A 腔室干燥后的氣體由排氣模塊排出，其中，少部分干燥氣體經再生節流孔a 進入B 腔室，對腔室內干燥劑進行再生，攜帶水分的再生空氣經進排氣模塊D 排到大氣中。A 腔室干燥空氣的工作時間為180 s，B 腔室干燥劑再生的時間為150 s，A、B 兩個腔室工作150 s 后，快速充壓電磁閥打開，少量氣體經快速充壓閥流入B 腔室，此時B 腔室開始30 s 的充壓過程，使得A、B 兩個腔室的壓力相同。隨后通過電磁閥控制，以及氣缸的動作，B 腔室開始干燥空氣，A 腔室進行再生過程。在B 腔室干燥后的氣體由排氣模塊排出，其中，少部分干燥氣體經再生節流孔a 進入A腔室，對腔體內干燥劑進行再生。B 腔室干燥空氣180 s，A 腔室生150 s 后，再充壓30 s。至此，完成一個工作循環過程。

圖1 雙塔吸附式空氣干燥器工作原理

隨著干燥、再生和充壓的過程在A、B 兩個腔室之間交替進行，周期循環。使得進入干燥器的壓縮空氣得以連續干燥，保證壓縮空氣系統穩定運行，滿足用戶使用要求。

2 雙塔吸附式空氣干燥器常見故障原因分析

2.1 露點溫度高

壓縮空氣生產系統能否提供足夠干燥的空氣，露點溫度是至關重要的。干燥器出現露點溫度高的原因有：①干燥器超負荷；②排放電磁閥故障；③排放消音器堵塞。

2.1.1 干燥器超負荷

（1）進入干燥器的壓縮空氣濕度過大。空氣壓縮機與干燥器之間設置1 臺濕空氣儲存罐，儲存罐下方設有排水閥。若排水不及時，儲氣罐底部會積攢大量冷凝水，導致輸送到干燥器的壓縮空氣含水量較多，濕度較大，造成干燥器超出工作能力范圍，干燥劑無法正常活化，露點溫度升高。

（2）預過濾器疏水器失效，無法正常排水。若預過濾器疏水器失效，無法正常排水，同樣會導致進入干燥器的壓縮空氣含水量過多，干燥器超負荷工作，干燥劑無法正常活化，露點溫度升高。

2.1.2 排放電磁閥故障

干燥器出現露點溫度高時，還需要考慮電磁閥是否故障。如圖2 所示，f3 為排放電磁閥，f1 和f2 為進氣電磁閥。干燥器工作時是通過電磁閥動作來控制氣缸動作，進而切換工作模式。排放電磁閥或兩個腔室任何一個進氣電磁閥發生故障，都會導致干燥器工作模式無法正常切換。若f3 排放電磁閥卡塞或損壞，無法動作，與其對應的排氣氣缸也無法動作，則再生空氣無法排出，相應腔室無法進入再生模式，干燥劑不能正常活化，最終導致露點溫度升高，甚至觸發報警。

圖2 電磁閥

2.1.3 排放消音器堵塞

排放消音器裝在干燥器的底部，少量干燥氣體經過再生節流孔板a 流經再生腔室，干燥再生腔室內的干燥劑。攜帶水分的濕空氣經排氣氣缸Q3，最后由排放消音器排出，起到消除噪聲的作用。隨著干燥器長期運行，可能會導致消音器內部堵塞或者損壞，則攜帶水分的氣體無法正常排出，造成再生側背壓過大，干燥劑無法正常活化，露點溫度隨之升高。

2.2 氣缸密封組件損壞

氣缸密封組件損壞可能會導致干燥器模式切換不成功，造成干燥器無法正常運行。氣缸密封組件安裝在氣缸活塞上，密封組件損壞的原因是維修人員在進氣缸回裝過程中，未注意氣缸密封件與氣室配合間隙，導致氣缸密封件與氣缸存在摩擦和卡塞。通過電磁閥的動作，氣缸活塞也會隨之動作，多次或者某次動作，導致進氣閥片組件損壞。

2.3 再生腔室排放濕空氣時間滯后

干燥器控制面板顯示屏上會顯示A、B 兩個腔室的工作狀態，以及精確顯示干燥、再生和充壓的時間。再生的腔室會排出已經吸附了水分的濕空氣，但有時會出現排氣滯后現象。原因是排放電磁閥得電后動作，排放氣缸會打開，氣缸內的空氣需要通過管路由電磁閥處的排放消音器（圖3）排出。若排放消音器堵塞，會導致濕空氣無法迅速排出，排放緩慢，造成氣缸無法動作，處于再生狀態的腔室也無法再生。此時再生腔室背壓仍然很大，如圖4 所示，B 腔室再生時背壓超高，經過約10 s，當氣壓足夠大時，濕空氣沖出排放消音器，此時氣缸動作正常，再生腔室恢復正常。

圖3 電磁閥處排放消音器

圖4 再生腔室背壓異常

3 故障處理措施

3.1 露點溫度高的處理措施

3.1.1 干燥器超負荷

（1）定期打開空氣壓縮機與干燥器之間濕空氣儲存罐的排水閥，排出濕空氣冷凝水，以保證壓縮空氣的干燥器程度，避免進入干燥器的壓縮空氣濕度過大。

（2）定期清洗預過濾器疏水器，保障自動排水器能夠正常排水，排放管道暢通無阻。

3.1.2 排放電磁閥故障

（1）增加對電磁閥的維護保養，使用壓縮空氣吹掃電磁閥，確保電磁閥靈活動作，無卡塞現象。

（2）準備充足的電磁閥備件，若發現電磁閥故障及時更換。

3.1.3 排放消音器堵塞

巡檢干燥器過程中，檢查排放消音器是否能夠正常排氣。每次檢查維護干燥器時，要清理排放消音器。若發現排放消音器有任何異常情況，需立即進行處理，視情況進行更換。

3.2 氣缸密封組件損壞的處理措施

回裝氣缸時，首先要在氣室與氣缸連接緊固螺栓擰緊狀態下，調整控制密封組件的位置來控制密封組件與氣室的配合間隙，如圖5 所示。建議用使用塞尺，確定密封件四周間隙基本一致，再將氣室與進氣氣缸部分整體回裝。

圖5 密封組件與氣室的配合間隙

3.3 再生腔室排放濕空氣時間滯后的處理措施

在干燥器檢查維護程序中加入清理排放消音器的指令。使用壓縮空氣吹掃電磁閥處排放消音器，并用清水清理干凈。為保障消音器能夠清理干凈，可將電磁閥處排放消音器對著光線，以光線可均勻透過為準，此時才可回裝電磁閥處排放消音器，確保氣缸內氣體可由該消音器排出。

4 結束語

干燥器穩定運行對壓縮空氣生產系統至關重要。本文給出的干燥器日常運行維護措施，可有效減少干燥器的故障率，更好保證機組穩定運行。