江苏核电有限公司 江苏连云港 222042
摘要：本文基于两个有代表性的核电站应急柴油机启动系统空气压缩机故障进行深入分析讨论，找到故障的根本原因并提出相应解决方案及后续纠正行动，对同类型的故障处理具有一定的参考价值和实践意义。
关键词：应急柴油机；启动系统；空气压缩机；故障
1 背景概述
某核电站1、2号机组共有八台应急柴油机，每台柴油机配备一台空气压缩机，其作用是给启动气瓶充注压缩空气。当柴油机收到启动信号时，启动气瓶内的压缩空气将被送至柴油机各气缸内，为曲轴转动提供最初的动力。正常情况下，当气瓶压力低于34bar时，空气压缩机会自动启动，当气瓶压力达到39bar时，空气压缩机会自动停运。在气瓶充满的状态下，气瓶内压缩空气可保障应急柴油机连续启动6次。若启动气瓶内压力过低而空气压缩机又不能及时为气瓶充气，则可能会导致应急柴油机无法启动，丧失应急带载的能力。
2 空气压缩机简介
某核电站应急柴油机组配套的空气压缩机生产厂家为J.P.SAUER&SOHN，型号为WP65L，采用二级分段式压缩技术，共有两级气缸，其中一级气缸直径136mm，二级气缸直径60mm，活塞行程66mm，转速1800rpm。每级气缸出口都配有相应安全阀。一级安全阀装配在二级气缸缸头上（图2-1，部件4），动作压力8bar；二级安全阀装配在油水分离器上（图2-1，部件5），动作压力42bar。
因空气压缩机故障而引发的缺陷是应急柴油机启动空气系统缺陷的主要组成部分。本文主要从原因分析、采取的解决措施及纠正行动等方面对其中两个有代表性的缺陷进行介绍。
图3-1 新旧垫片对比
二级气缸的缸头与阀板之间密封垫为石墨缠绕垫片，检查发现破损处没有折痕，应为气流冲刷所致。该垫片结构比较特殊，外圈用于气缸头与阀板的密封，中间的横杠用于气缸头与阀板形成的进气腔室和出气腔室的密封，而紧固则仅靠外圈的四个螺丝，中间横杠没有螺丝紧固。二级气缸入口压力不足8bar，出口压力可至40bar，密封垫中间横杠部分两侧的压差可以达到32bar，这让该垫片的安装容错率非常低，只要稍有间隙垫片即可能被气流冲刷破坏，即使安装得当，若垫片中间横杠强度不足也会存有一定的安全隐患。
随后维修人员将该问题反馈给空压机生产厂家，厂家改进了垫片设计，在横杠处进行针对性加强，如图3-1所示。使用改进垫片后，同类缺陷未再次出现。
3.2气瓶升压正常，空压机持续运行
运行人员巡检时发现2#机组2XJP10AN001空气压缩机持续运行，气瓶上压力表2XJP10CP501、2XJP10CP502、2XJP10CP503示数分别为39bar、39bar、40bar。经维修人员现场检查，一级安全阀和二级安全阀均未动作，未见明显异常状况。维修人员根据现场情况，对空气压缩机无法自动停运的各种可能进行逐一分析排查：
（1）仪控设备故障
气瓶上就地仪表显示示数已达39bar，但空气压缩机未收到停运信号，首先要排查监测压力的压力开关是否工作正常或仪控信号传输是否受到阻碍。仪控人员检查了信号传输线路并重新校验压力开关，二者均处于正常状态。经分析，该压力开关位于启动空气系统的进气母管上，而就地压力表位于气瓶上，因位置不同，压力开关处监测到的压力值会略小于压力表处压力，当气瓶内压力达到39bar时，压力开关处压力还未达到39bar，所以未发出停运信号，这不是引发此次压缩机无法停运缺陷的主要原因。
（2）启动空气系统管线泄漏
若启动空气系统内的管线或设备外漏，就会消耗启动气瓶内贮存的压缩空气，使气瓶内压力上升缓慢。若漏点的泄漏速度与空压机充气速度持平，将出现空气压缩机持续运行但气瓶内压力在达到某一定值后保持不变的情况。为验证是否因系统外漏引发该缺陷，维修人员采用“地毯式”排查法，对应急柴油机启动系统的管道、阀门等进行了逐一检查。检查结果表明，整个启动空气系统无明显外漏点，排除该种可能。
（3）空气压缩机故障
排除外界因素后，维修人员决定解体空气压缩机。解体一级气缸发现，一级气缸密封垫变形，同时密封垫上压痕为非闭合曲线（图3-2）。该密封垫材质为紫铜，刚性小、硬度低，极易在存储、运输或安装过程中因受到外界作用力而产生形变。一旦垫片产生形变，又未经校正便直接安装，就会使垫片安装不到位，最终导致密封失效，空气压缩机也会因一级气缸出口压力不足而无法将气瓶内压力充至39bar。
图3-2 密封铜垫
找到引发故障的原因后，维修人员更换了一级气缸密封铜垫并重新启动空气压缩机，空气压缩机启动1.5小时后，气瓶压力由0bar升至39.5bar，空压机自动停运，缺陷消除。之后，维修人员针对该问题升版了空气压缩机检修程序，在程序中增加密封铜垫的安装要求和该事件的经验反馈，有效地防止了此类缺陷再次出现。
4 结论
启动空气系统对应急柴油机来说至关重要，它关系到在应急工况下柴油机能否及时启动，发挥其应急功能。保证启动空气系统的可靠性是保障应急柴油机应急带载功能的关键，而空气压缩机又是启动空气系统中最重要的一环，对于空气压缩机的缺陷，维修人员本着严谨的态度，不但将问题圆满解决，还制定出相应的后续纠正行动，从根本上防止同类缺陷再次出现。本文对故障的分析及处理措施，可为同类型设备的保养、维护和维修提供具有一定价值的经验反馈。
参考文献
[1]江苏核电有限公司，应急柴油发电机组基础培训教材
[2]黄积，江苏核电状态报告CR20112243
论文作者:崔添棋
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年15期
论文发表时间:2019/10/29
标签：空气压缩机论文; 气缸论文; 柴油机论文; 压力论文; 垫片论文; 系统论文; 缺陷论文; 《建筑学研究前沿》2019年15期论文;