上充泵零流量管线安全阀波纹管破裂原因分析及处理

1、概述

　　1995年12月～1999年12月期间,在大亚湾核电站机组大修停机和起机阶段,上充泵零流量管线安全阀RCV224VP先后发生5次破裂事件,导致一回路冷却剂从安全阀引漏管泄漏(喷水) 。该问题在很长的时间内没有找到根本原因。本文经过对历次事件的分析,阐述了安全阀波纹管的破裂机理,明确了事件根本原因,提出了处理波纹管破裂的有效措施。

2、安全阀的工况条件

　　RCV224VP属弹簧加载式安全阀(图1) ,因阀上安装了波纹管,亦称为波纹管安全阀或背压平衡式安全阀。波纹管不仅可以平衡背压,也可以作为屏蔽安全阀出口介质的屏障。波纹管内部筒体与弹簧腔相通,弹簧腔通过引漏管与大气相连,若波纹管破裂,则安全阀出口介质可通过引漏管流出。该安全阀型号26HB10L,开启压力1.03MPa,阀瓣行程10.5mm,波纹管设计使用寿命(安全阀正常开关过程)1500次。

　　上充泵零流量管线系统(图2)由3 台上充泵(RCV001/002/003PO) 、上充管线、下泄管线、下泄流量过滤器(RCV001FI) 和容积控制箱(RCV002BA)组成循环回路,上充泵零流量管线超压保护安全阀(RCV224VP)的出口与下泄流量过滤器超压保护安全阀(RCV203VP)的出口并联,且汇集到一条管线连接到容积控制箱的顶部, 2个安全阀的出口管相距约1m。下泄流量过滤器旁设计有1个旁路阀、上下游各1个隔离阀、上下游压差表1块,这种设计可以在线隔离更换滤网。上充泵正常工作时为1 台泵运行,上充泵零流量管线压力为0.4MPa,在泵切换时,2台泵同时短暂运行,上充泵零流量管线压力一般不超过0.85MPa。

3、安全阀波纹管破裂故障分析

3.1、情况调查

　　检查发现波纹管破裂的部位集中在下端靠近阀瓣的波节上,波纹管断裂成2 ～4 节。事件调查发现, 在每次波纹管破裂前, 下泄流量过滤器(RCV001F I)因压差高而更换滤网。同时下泄流量过滤器超压保护安全阀(RCV203VP)有开启的记录,其动作时间与上充泵零流量管线超压保护安全阀(RCV224VP)发生波纹管破裂的时间相吻合。其中发生第5次事件前,运行现场巡视员曾经听到故障安全阀现场出现较长时间的异常响声。在大修前4次故障处理中,根据安全阀的阀瓣密封面较完好,而且上充泵零流量管线的压力远低于安全阀的开启压力,既使是双泵切换运行,该管线压力仍低于安全阀的开启压力。经分析认为安全阀没有开启过,故障原因可能是检修过程中存在违反检修规程要求的错误,导致阀瓣和波纹管组件安装不到位,紧固件力矩不足,在安全阀出口,背压介质波动导致波纹管破裂。但经过监督部门专门跟踪检修工艺过程,确定该过程完全符合规程的技术要求。然而在安全阀回装后,系统启动运行不久,又再次发生波纹管破裂,这说明检修工艺不存在导致波纹管破裂故障的人为失误。