核岛重要设备和管道液压阻尼器的结构及维护

杨 冬

（江苏核电有限公司， 江苏 连云港 222042）

核岛重要设备和管道液压阻尼器的结构及维护

杨 冬

（江苏核电有限公司， 江苏 连云港 222042）

为了使核岛重要设备和管线在地震或事故工况下保证其安全性，在田湾核电站1、2号机组核岛重要设备和管道上，如蒸汽发生器、稳压器、稳压器波动管线等，安装有抗震液压阻尼器。文章介绍了田湾核电站核岛重要设备和管道使用的液压阻尼器的结构、功能、常见的缺陷，以及处理和对液压阻尼器进行的预防性维护及台架试验等。

液压阻尼器；缺陷；维护

核电厂的寿期一般为40～60年，在这样长的一个时间跨度内必须要考虑地震或者事故工况对核电厂设备、管道等造成的影响。为了保证核安全重要设备和管线在地震或事故工况下正常工作，降低核安全相关的事故后果、减小损失，在核安全重要设备和管线上安装阻尼器，已经是各个核电厂的普遍做法。

从20世纪60年代开始至今，阻尼器的发展历经了由液压式阻尼器到机械式阻尼器，再到液压式阻尼器的发展过程。最初的液压式阻尼器在使用时经常出现工作液泄漏的缺陷。机械式阻尼器采取纯机械传动，不存在密封材料，因此可以做到没有工作液泄漏。但机械式液压阻尼器有很多不足之处，如载荷范围小、结构尺寸大；容易卡死，工作可靠性相对较差；工作过程中噪声大；低速摩擦阻尼力较大。随着科技的发展，液压阻

尼器使用的密封材料和工作液相容性、密封材料的抗老化性能等不断提升。由于其载荷范围大、结构尺寸小；不会卡死，工作可靠性高；低速摩擦阻尼力较小等优点，液压式阻尼器又重新获得了发展。

1 田湾核电站重要设备和管道液压阻尼器的结构及功能

田湾核电站1、2号机组核岛重要设备和管线使用的是俄罗斯设计、制造的液压式阻尼器，安装在蒸汽发生器、稳压器、稳压器波动管线等处。按照所承受载荷的不同，分为4个型号。根据型号的不同，液压阻尼器使用的工作液也不相同。

田湾核电站液压阻尼器典型的结构如图1所示。

图1中所示的位置指示器（位号14）上有传感器与控制柜相连，能够将液压阻尼器的活塞的位移信息传递至控制室。

图1 田湾核电站液压阻尼器典型结构示意图Fig.1 A typical structure of hydraulic snubber of Tianwan Nuclear Power Station

位号10部分为工作液储存罐。当活塞压缩，

工作液会被压回储存罐；当活塞拉伸，工作液会流回液压缸。储存罐的底部装有一个液位感应探头，当液位低于此探头时，会发出报警，必须向储存罐内添加工作液。储存罐的顶部有一个带标尺的顶盖，标尺上有两道刻度线，每次添加工作液应到两个刻度线之间。另外，安装的时候应注意工作液储存罐的安装高度必须高出阻尼器530 mm，最高不超过2 500 mm。

图1中活塞的整个行程为0～100 mm，在寿期内活塞允许的往复整个行程的次数不超过250次。在液压阻尼器的整个寿期内允许承受的最大载荷的次数不超过100次。在有一回路冷却剂泄漏的情况下，液压阻尼器可以在周围环境0.5 MPa，温度最高150 ℃的情况下正常工作。在安全壳喷淋系统喷淋时，能够耐受16～20 g/L硼酸溶液、100～150 mg/L的N2H4溶液，温度最高达150 ℃的溶液，直接喷淋在液压阻尼器本体上。

如图1所示阀组包括2个阀座（位号6），2个阀芯（位号22），2个弹簧（位号21）和1个联通管（位号20）。弹簧的作用是使阀芯在工作液静止或流动速度低于液压阻尼器闭锁速度时保持阀芯开启，不会截断工作液从活塞的一侧流往另一侧的通道。当液压阻尼器因事故工况或地震而突然拉伸或压缩，导致活塞突然移动时，一侧的工作液来不及全部流往另一侧，导致弹簧两侧的压力差达到某个设计值。在这时弹簧会被压下，关闭工作液的流通通道，液压阻尼器就会形成一个刚性支撑。在阀芯的中心设计有一个凹坑，2个侧面小孔并在锥面上划有一条线。根据阻尼器型号的不同，这些凹坑、小孔和线有所不同。

由于机组在启、停堆时温度的上升与下降会导致设备或管道的热胀冷缩，通常这种热胀冷缩的速率都比较小。在这种情况下，液压阻尼器活塞会以低于阀组闭锁的速率，一般是小于1 mm/s缓慢移动，工作液通过连接阀组从活塞的一侧流往另一侧，从而使设备正常的膨胀或收缩。当特殊工况下，如地震、水锤、汽锤时，设备或管道的突然位移导致活塞移动速率很快，大于阀组的闭锁速率，阀组闭锁。工作液无法流动，此时的液压阻尼器就变成了一个刚性的支撑，保证了设备、管道在地震时的安全。液压阻尼器阀组闭锁后，活塞不是立即完全静止不动，而是有一个闭锁后位移，用于补偿管道受到冲击后产生的位移量，达到缓冲的目的。

图2为安装在现场的液压阻尼器。

图2 安装在现场的液压阻尼器Fig.2 Two hydraulic snubbers installed on site

2 常见缺陷与维护

田湾核电站核岛使用的这种液压阻尼器，使用的是橡胶O型圈进行密封，在缸体内充注的是工作液。在液压阻尼器闭锁时，缸体内工作液的压力可达20～40 MPa(根据型号不同而不同)。在O型圈失效的情况下会造成液压阻尼器泄漏，若不及时处理则会导致阻尼器失去设计功能。

另外，橡胶随着时间增长也会老化，因此橡胶O型圈有一定的寿命，一般来说是10～12年。根据液压阻尼器的运行维修手册，田湾核电站的液压阻尼器每12年要更换一次各部位的橡胶O型圈、聚四氟乙烯垫圈和工作液等。

2.1 日常维护

日常维护的主要内容有：

1）外观检查阻尼器表面有无变形、损坏，各部件有无变形损坏，活塞杆处有无泄漏痕迹；

2）各部分连接牢固，油箱、油管、位置指示器等连接部分无松动；

3）检查工作液储存罐内的工作液液位，液位应位于液位尺两刻度线中间；

4）检查工作液储存罐内的滤网有无损坏、变形。

注意事项：

1) 露出壳体的活塞杆表面必须清洁，不允许有划伤、压痕等表面缺陷；

2) 用干净的软白布蘸酒精清洁活塞杆表面，不能使用硬的布或擦拭纸，防止损伤活塞杆表面。

实际工作中，日常维护时经常遇到的缺陷是工作液液位低于要求范围，原因可能是连接工作液储存罐与液压阻尼器的油管两端法兰的垫片失效，或法兰未拧紧等。在补充工作液时要注意，不能加错型号。

2.2 解体检修及台架试验

2.2.1 解体检修

若是发现活塞杆处有渗漏或者距上一次更换橡胶O型圈已有12年，则需要对液压阻尼器进行解体检修，液压阻尼器工作液泄漏的情况如图3所示。

这时需要先将液压阻尼器从设备或管道上取下，送至专用检修场地进行解体。

图3 活塞处漏工作液Fig.3 Leakage of working fluid from the piston

需要注意的是：

1）在运输前应制作专门的丝堵，安装在液压阻尼器本体油管的接口处，防止工作液从液压缸内流出，严禁液压缸内无工作液运输；

2）运输过程中应采取措施，如包裹厚的软布，保护活塞杆，防止划伤活塞杆表面；

3）运输过程中应制作专门的运输箱，固定阻尼器，防止碰撞、损伤。

在检修车间内，应选择一个通风、照明良好，洁净无尘的检修区域。按照解体检修程序对阻尼器进行解体。解体过程中需要注意以下几点：

1) 液压阻尼器中凡与工作液接触的部件均需用酒精清洗，各部件表面应无腐蚀、破损和污垢等；

2) 在安装密封圈时不允许扭曲、弯折密封圈，安装前用工作液润滑一下新的密封圈；

3) 各部分密封圈更换完毕后，不允许缸体内无工作液存放，应立即向缸体内充注工作液；

4) 向缸体内充注工作液时，注意缸体上的排气孔7应向上，充注完毕后，旋紧排气孔的螺丝。

液压阻尼器解体时的情况如图4和图5所示。

2.2.2 台架试验

将液压阻尼器的橡胶O型圈、各种垫圈、内部工作液更换后，需要对液压阻尼器进行台架静态试验。试验的项目包括5个方面：

1）行程（Stroke）：是指以某个低于闭锁速率的速率将活塞全部拉伸至全部压缩的距离，反复进行几次。

图4 液压阻尼器解体后液压缸、盖3、盖4、活塞2Fig.4 The hydraulic cylinder, cover 3, cover 4 and piston 2 after the hydraulic snubber disassembled

图5 液压缸联通阀阀芯22及弹簧21和密封圈16Fig. 5 The valve insert 22 and spring 21 and seal ring 16 of the hydraulic cylinder

2）低速行走阻力（Drag force）：是指以某个低于闭锁速率的速率拉伸或压缩液压阻尼器，检测阻尼器在活塞整个行程中阻尼力的大小。这是在模拟液压阻尼器在因管道或设备热胀冷缩活塞产生位移时的工作情况。

3）额定载荷（Rated load）：由于地震或事故工况下产生的阻尼力，即液压阻尼器的额定载荷。

4）释放率（Release rate）：是指从加载额定载荷即阀组闭锁那一刻开始到活塞停止运动，活塞所走的位移，即额定载荷情况下阻尼器长度的变化量，这个值与温度有关，试验时取温度在15～60 ℃。

5）闭锁速率（Locking velocity）：是指在试验台上控制液压阻尼器活塞加速移动，直至阀组闭锁，阻尼力急剧上升，在阻尼力不超过各型号对应的额定载荷时，活塞运动的最大速率即是阀组的闭锁速率。它是模拟液压阻尼器在地震或事故工况下活塞突然位移时的工作情况。

要对液压阻尼器进行上述4项试验，需要有相应的试验台架。要求试验台架能产生490～4 500 kN的拉伸和压缩力，能够以1～3 mm/s到15 mm/s的速率进行拉伸或压缩；能够测量并记录液压阻尼器在试验过程中活塞长度的变化、活塞的速率、台架产生的拉伸力、压缩力等参数。试验过程中仔细观察活塞处及阻尼器各部位有无漏油，若有应立即停止试验，查找原因，消除缺陷后再进行试验。

试验合格后应对阻尼器进行包装，从检修场地运回现场，运输过程中的要求同2.2.1解体检修中从现场到检修场地的要求。

3 结论

液压阻尼器由于其在震动控制方面的优越表现，越来越多的应用于核电厂的各个系统与设备上。由于核岛内的液压阻尼器一般都是用在重要设备和管道上，抗震级别一般为1级，安全级别也很高，因此对其进行必要的维护，保证其正常功能就显得非常重要。

[1] 一回路设备和管道液压阻尼器维修程序[R].（PMSX-WBQ00-007）.（Maintenance Procedure of Aseismic Hydraulic Shock Snubber of Primary Circuit Equipment and Pipes[R].）

[2] 中核集团田湾核电站稳压器液压阻尼器T102大修完工报告[M].(Maintenance Report of Pressurizer Hydraulic Snubber of T102 Outage[R].)

Structure of Hydraulic Snubbers of Important Equipment and Pipe in Tianwan NPP and Their Maintenance

YANG Dong
(Jiangsu Nuclear Power Corporation，Liyungang of Jiangsu Prov. 222042，China)

In order to maintain the safety of nuclear safety important equipment and pipes during earthquake condition, hydraulic snubbers are installed on these equipment and pipes, such as steam generator and pressurizer, etc. in Unit 1 and Unit 2 of Tianwan Nuclear Power Station. This paper introduces the structure, function, common defects and treatment, and the preventive maintenance of hydraulic snubbers.

hydraulic snubber；defects；maintenance

TM623 Article character：A Article ID：1674-1617(2014)01-0054-05

TM623

A

1674-1617(2014)01-0054-05

2013-12-26

杨 冬（1980—），男，河南商丘人，工程师，硕士，目前从事俄供机械设备、管道的监造管理。