淺析高溫蒸汽流量計在密封性試驗中的設(shè)計及應(yīng)用

摘要：本文介紹了高溫蒸汽流量計的試驗原理，分析了高溫蒸汽流量計在局部密封性試驗應(yīng)用過程中出現(xiàn)的問題，提出了試驗管路優(yōu)化布置方案，介紹了高溫蒸汽流量計在局部密封性試驗中的應(yīng)用，依據(jù)實際應(yīng)用效果提出了改進(jìn)建議。
安全殼作為核電機(jī)組的安全屏障，其密封性必須滿足法規(guī)要求。安全殼密封性試驗是評價核電機(jī)組安全殼密封性狀況的試驗，一般分為 A 類、B 類、C 類，其中 B 類及 C 類為安全殼局部密封性試驗，在核電機(jī)組每次換料大修期間進(jìn)行。局部密封性試驗介質(zhì)一般為除鹽水或壓縮空氣，根據(jù)試驗原理分為流量法和壓力法兩種，流量法又分為補(bǔ)充法和收集法。其中高溫蒸汽流量計作為一種試驗持續(xù)時間較短、操作相對簡單的試驗方法，在實際操作中應(yīng)用較多。
1 技術(shù)原理
目前，安全殼局部密封性試驗所應(yīng)用的高溫蒸汽流量計的基本原理一般為：通過引入外部介質(zhì)（一般為壓縮空氣或除鹽水），通過充壓接口向貫穿件中充入一定壓力的介質(zhì)，壓力為試驗規(guī)程規(guī)定值，在充入介質(zhì)的管線上設(shè)置壓力調(diào)節(jié)單元及流量監(jiān)視單元，當(dāng)壓力穩(wěn)定在規(guī)定值時，即表示充入管線與貫穿件內(nèi)部壓力已達(dá)到平衡，此時貫穿件內(nèi)閥門的泄漏流量，即為充入的介質(zhì)流量，通過流量監(jiān)視單元對充入介質(zhì)流量進(jìn)行測量，以此得出貫穿件隔離閥的泄漏流量。測出隔離閥的泄漏率后，再根據(jù)評價準(zhǔn)則，計算出貫穿件的泄漏率。根據(jù)試驗原理可知，隔離閥密封性測量是局部密封性試驗的重點工作。核電機(jī)組大修期間執(zhí)行的安全殼局部密封性試驗具有地點分散、時間窗口不確定性高、試驗時長有嚴(yán)格限制的特點，而且試驗過程具有一定放射性污染風(fēng)險。

在目前的局部密封性試驗執(zhí)行期間，單個貫穿件試驗前的充壓管線布置工作相互獨立，且因為貫穿件布置位置區(qū)域分散在安全殼內(nèi)外多個區(qū)域，造成很多單個貫穿件試驗進(jìn)行前需要鋪設(shè)臨時充壓管線，這不僅間接延長試驗人員受照射的時間，還增加了管線布置的復(fù)雜性，因此而產(chǎn)生的放射性污染風(fēng)險、設(shè)備及耗材損耗和人因失誤的發(fā)生概率都會隨之上升。
通過匯總分析貫穿件安全殼房間布置、貫穿件及充壓接口位置，可以發(fā)現(xiàn)，在某些區(qū)域內(nèi)，試驗接口分布相對較集中，并且這些區(qū)域距離試驗設(shè)備固定放置區(qū)較遠(yuǎn)，管線可能需要穿越不同標(biāo)高或空間狹窄區(qū)、高劑量區(qū)，在對這些貫穿件實施局部密封性試驗時，單項試驗每次實施前的管線布置多為工作量大、風(fēng)險高的重復(fù)性工作。因此，對試驗實施方案進(jìn)行優(yōu)化，簡化掉這部分工作量，可以大大縮短整個試驗時長，減少工作人員受照射時間，降低試驗風(fēng)險。
根據(jù)對多次局部密封性試驗實施的數(shù)據(jù)和記錄整理，建立一套高溫蒸汽流量計，將部分區(qū)域內(nèi)分布集中的貫穿件試驗視為一個整體系統(tǒng)內(nèi)的試驗，將這部分試驗的管線優(yōu)化集成，集成系統(tǒng)作為設(shè)備到試驗接口的管線中轉(zhuǎn)集中控制單元，以此克服貫穿件充壓口分布分散的弊端，降低貫穿件充壓口對試驗地點的限制，進(jìn)而減少試驗前準(zhǔn)備期間的管線布置工作量，并減少工作人員輻照劑量。
2 應(yīng)用方案
安全殼高溫蒸汽流量計以總成箱和分支箱為核心。試驗初期，將總成箱置于儀器放置區(qū)，分支箱置于貫穿件集中區(qū)域附近，檢漏儀至總成箱再至分支箱之間的管線固定連接，如圖2所示。水法試驗管路與氣法試驗管路互相獨立，總成箱和分支箱的每一路連接采用編號標(biāo)記進(jìn)行區(qū)分，并設(shè)置控制閥控制開關(guān)和流向。
集中區(qū)域內(nèi)的貫穿件試驗實施前，連接加壓管線時，可直接將加壓管線攜帶至分支箱放置處，用快速接頭連接分支箱與貫穿件加壓口，保持分支箱控制閥為開，利用總成箱控制閥作為充卸壓控制閥進(jìn)行試驗。

總成箱的功能為：
（1）承接儀器至同標(biāo)高貫穿件充壓口的固定管線；
（2）承接儀器至分支箱的固定管線；
（3）控制每一路的開關(guān)流向。
分支箱的功能為：
（1）承接總成箱至集中區(qū)域內(nèi)貫穿件沖壓口的固定管線；
（2）控制每一路的開關(guān)流向

總成箱和分支箱采用箱體設(shè)計，內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本一致（如圖 3 所示），管路數(shù)不同，管路及附件承壓 1.5MPa，所用料在滿足支撐要求的基礎(chǔ)上盡量減輕重量，且箱體底部帶有滑輪及自鎖裝置，因此，集成系統(tǒng)具備較好的便攜性，對核島內(nèi)環(huán)境的適應(yīng)能力較強(qiáng)。
3 應(yīng)用效果
安全殼高溫蒸汽流量計已應(yīng)用于某電廠機(jī)組大修 B、C 類試驗，取得了良好的應(yīng)用效果。
（1）集中區(qū)域內(nèi)的貫穿件試驗大大減少了管線布置的工作量和連接時間。根據(jù)現(xiàn)場實際反饋，集中區(qū)域內(nèi)單個貫穿件試驗試驗時間縮短 30% ～ 50%。
（2）由于以往試驗時布置管線數(shù)較多，常出現(xiàn)多條管線混在一起，難以區(qū)分的情況，存在接錯管線的風(fēng)險。集成系統(tǒng)中總成箱、分支箱與管線、儀器編號一一對應(yīng)，試驗初期連接后，固定管線在各個貫穿件試驗中作為共用管線，管線數(shù)量明顯減少，大大降低接錯管線的概率。實際應(yīng)用中，使用集成系統(tǒng)的局部密封性試驗，管線減少 50% 以上，發(fā)生管線接錯的情況為 0 起。
（3）總成箱與試驗儀器、總成箱與分支箱之間連接固定后無須再變動，減少了管線的斷開、連接次數(shù)，單次機(jī)組大修期間的材料消耗明顯減少，同時也降低了零部件失效帶來的風(fēng)險。
（4）在以往的試驗中，水法管線在用過后未進(jìn)行徹底干燥，后管線用在氣法試驗中，發(fā)生液滴進(jìn)入試驗儀器，造成儀器內(nèi)部零部件放射性沾污的事件。集成系統(tǒng)總成箱和分支箱的水路和氣路完全分開布置，管線也隨之固定連接，水法和氣法管線不會混用，完全避免了管線混用造成的儀器污染的風(fēng)險。
4 結(jié)語
通過現(xiàn)場實際應(yīng)用效果可知，安全殼高溫蒸汽流量計的應(yīng)用對核電機(jī)組大修期間安全殼局部密封性試驗過程的優(yōu)化具有良好效果，不僅減少了大量高風(fēng)險的重復(fù)性工作，縮短試驗持續(xù)時間和工作人員受照射時間，也降低了人因失誤概率以及材料損耗帶來的風(fēng)險。
在不同類型的核電機(jī)組安全殼局部密封性試驗中，集中區(qū)域較多時，可根據(jù)情況增加分支箱數(shù)量及總成箱管路數(shù)量，解決多個集中區(qū)域的布置問題。另外，核島內(nèi)部分地方空間狹小，分支箱在選擇放置地點時，可利用進(jìn)一步減少箱體體積、設(shè)計快捷拆除部件的方法，提高集成系統(tǒng)對核島內(nèi)環(huán)境的適應(yīng)能力。

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