TEG 系統壓縮機頻繁故障的原因分析和處理

華樹明，張振潭

（廣西防城港核電有限公司，廣西防城港 538000）

0 引言

TEG（廢氣處理系統）用于處理兩個機組核島正常運行和預期運行事件中產生的放射性含氫廢氣。含氫廢氣經壓縮貯存，使放射性裂變氣體衰變后，排到DVN（核輔助廠房通風系統），再經放射性監測、過濾除碘和稀釋后排入大氣，TEG 系統設計用于防止氣體向環境泄漏，并將氣體進行貯存衰變，使氣體的排放劑量可保持在可接受的范圍，含氫廢氣壓縮機在其中起到了壓縮加壓的作用。

機組共用TEG001CO 和TEG002CO 兩臺膜片式容積壓縮機，正常時一臺運行另一臺備用，將廢氣送入衰變箱中貯存。其額定流量為38 Nm3/（h·臺），出口壓力為0.7 MPa（g.）。

含氫廢氣通過RPE（核島排氣疏水系統）的放氣和疏水管線排到壓縮機緩沖箱TEG00l BA，TEG 系統壓縮機把被壓縮的氣體依次輸送到8 個衰變箱之一，分別是4 個18 m3的衰變箱（004-007BA）和4 個60 m3的衰變箱（008-011BA）：兩個氣動控制排放閥在衰變箱排放管線并聯連接，其設計容量允許一臺衰變箱按需要在5～84 h 內排放；排放的氣體進入DVN活性炭碘吸附裝置上游的DVN 系統；連接8 個衰變箱的一條管線，能夠通過壓縮機將廢氣從一臺衰變箱轉送到另一臺衰變箱。

壓縮機的進氣有兩路，分別來自緩沖箱和衰變箱，前者將系統的來氣送往衰變箱，后者則用于衰變箱之間的傳輸。正常運行時，壓縮機處于自動運行方式，1TEG003/2TEG004VY 開啟，接收TEG001BA 的來氣，衰變箱進氣閥1TEG163/2TEG164VY 關閉，兩臺壓縮機一臺置于Normal、另一臺置于Standby，緩沖箱中壓力升至0.25 bar（0.025 MPa）（g.）時，處于Normal 的壓縮機啟動，壓力升至0.3 bar（0.030 MPa）（g.）時另一臺處于Standby 的壓縮機啟動，當TEG001BA 中的壓力達到0.05 bar（0.005 MPa）（g.）時兩壓縮機均停運。

1 故障概況

TEG 壓縮機故障主要有兩種，分別是拍缸和出力不足。

1.1 拍缸

調試期間TEG001CO 即出現拍缸和出力不足問題，主控操作員反饋能聽到“拖拉機似的聲響”，現場啟動壓縮機觀察TEG001CO 運行過程中拍缸情況嚴重，左、右缸回油壓力不在規定的1.05～1.4 MPa 之內。

現場對壓縮機調壓閥進行在線回油壓力調整后，壓縮機恢復正常工作。但調整后的一周后該壓縮機再次發生拍缸現象，現場巡檢發現壓縮機在運行2 d 后，左、右缸內的液壓油即回到油箱內，導致液壓缸內無油而造成一旦啟動便拍缸，廠家反饋壓縮機長期不運行后液壓油的確會回到油箱，需通過壓縮機自帶手搖泵手動向油缸內補油后方可啟動。但現場巡檢記錄顯示，補油2 d 后油缸內的油即全部回到油箱（圖1）。這與廠家反饋信息不一致，確定壓縮機油路存在問題。

圖1 壓縮機油缸內回油趨勢

TEG 壓縮機拍缸對壓縮機調壓閥、膜片、密封件的破壞力極大，常伴有振動大問題，短時拍缸可造成壓縮機回油油壓不穩定、出力不足等問題，如果不能及時解決，長時間拍缸運行將會造成調壓閥損壞或失調，導致膜片破裂、密封件損壞等問題，直接造成壓縮機的不可用，嚴重時還有可能造成含氫放射性廢氣逸出，產生氫爆風險和工作人員劑量超標風險。

1.2 出力不足

調試期間TEG002CO 啟動后，發現右缸不出力（設計排氣溫度在120 ℃，但出氣管接近常溫），回油壓力偏大，為2.2 MPa（正常值為1.05～1.4 MPa），無法調節到正常范圍，且右缸運行時有較大的異響（拍缸）。由于壓縮機出力不足，一臺壓縮機啟動無法將上游緩沖箱壓力迅速降下來，反而持續升高到0.03 MPa，導致第二臺壓縮機聯啟（圖2）。

圖2 壓縮機聯啟壓力波動趨勢

當TEG 壓縮機出力不足時，無法滿足系統的排氣需要、單次排氣運行時間也會成倍增加（正常處理一般2 min 左右上游氣體即可排凈，但在出力不足的工況壓縮機最長需要運行10 min 左右），也必然伴隨著壓縮機在非額定工況長期運行，會大大縮短壓縮機的使用壽命。

2 原因分析

2.1 壓縮機拍缸原因分析

2.1.1 調壓閥失效

調壓閥失效引起左右缸回油壓力產生偏差而導致拍缸的原因主要有3 個。

（1）調試期間多次的大幅度調壓閥調節使得個別調壓閥彈簧存在疲勞損壞、線性失效，通過旋轉調節螺桿松、壓縮彈簧已無法起到調壓作用。

（2）螺帽旋緊力矩不足，導致機組振動時螺帽松脫，螺桿隨機組振動產生位移，導致回油壓力產生變化，最終導致回油壓力超過標準范圍。

（3）工程調試期間存在調壓閥鎖緊螺帽與壓蓋間的O 形圈丟失的情況，因此在運行過程中無法起到密封的作用，有滲油現象發生。

2.1.2 油缸回油問題

壓縮機停運期間由于各接口油路存在泄漏的情況導致油缸中的液壓油不同程度的滲回到油箱中，油缸中缺油，一旦壓縮機啟動就會導致膜片與配油盤間產生撞擊、造成拍缸。

2.1.3 油缸中油壓過大

（1）回油壓力調整到的壓力值偏上限。

（2）調節螺桿與螺帽間的螺紋配合面摩擦系數大，而調節螺桿與閥體間的螺紋配合面由于有液壓油的潤滑，摩擦系數偏小，因此在每次調節螺桿調節回油壓力到合格范圍內后，在回裝螺帽時會帶動螺桿向下旋轉導致調整好的回油油壓增大，進一步增加了油缸的回油壓力。

2.2 壓縮機出力不足

2.2.1 回油壓力調整不到位

（1）未在機組帶載的情況下調整回油壓力，機組自循環模式與帶載模式進、排氣氣壓均與正常運行工況不一致，調整螺桿的位置與帶載的位置不一致，導致正常運行情況回油壓力不在規定范圍內，產生出力不足的問題。

（2）油壓調整前未對油壓表管線進行排氣，導致顯示的油壓與實際油壓不一致，調整出的回油壓力值不準確。

2.2.2 補償油泵卡澀

補償油泵的卡澀導致運行過程中壓縮機油缸內通過調壓閥回到油箱內的油量無法的得到及時的補充，油缸內油量迅速減少，導致油缸缺油，最終導致出力不足。

2.2.3 油缸回油問題

（1）補償油泵補油回路止回閥失效，不僅會導致回油，還會阻礙回油后油缸中真空的建立，導致持續的回油。

（2）懷疑活塞環密封存在較小程度的失效，原因是在更換完補油回路止回閥和補償油泵后進行了在線打壓驗證，證明該回路已無回油，但機組運行一段時間后偶有發生不可控的回油的情況。

3 分析結論

通過近8 個月時間的壓縮機狀態調整、問題處理、數據收集，目前壓縮機運行平穩、出力正常。對故障的處理過程分析、總結如下：

（1）回油壓力調節需要在機組帶載運行模式下進行調節，只有最大限度地模擬正常運行工況，才能將壓力調準。

（2）在觀察回油壓力前需對壓力表油管路進行排氣，只有這樣才能顯示真實的回油壓力。

（3）回裝螺帽前需在螺紋配合面涂抹液壓油、進行潤滑，旋動螺帽的同時固定螺桿，防止隨動現象，不會破壞已經調整好的回油壓力。

（4）壓力調整到合格范圍內后，在以后的檢修、再鑒定過程中盡量不要進行大幅調整，如果存在偏差進行微調即可，否則不具備長期調整經驗的維修人員無法在有限的壓縮機運行時間內完成壓力調整工作，造成調壓失敗和人力、工時的浪費。

（5）回油壓力調整完成螺帽回裝后需用扳手將螺帽帶緊，防止松脫引起的螺桿位移。

（6）在壓縮機全檢時需對活塞環進行檢查，如果存在失效情況就要及時更換。