浅析核级变频离心风机样机制造和试验过程的质量控制要点

王忠+康春雨

【摘 要】本文简述了核岛通风系统的核级变频离心风机的组成，剖析了样机制造和试验过程中的质量控制的重点，总结了质量控制的经验，可为后续类似设备制造及试验提供借鉴经验。

【关键词】变频离心风机；样机；质量控制

【Abstract】This paper has a brief introduction about structure composition frequency conversion fan with nuclear class firstly，analyzes whats the quality control key point during prototype machine manufacture and tests secondly，and summarizes some experience for performing high efficiency quality control on following similar equipment manufacture and test.

【Key words】Frequency conversion fan；Prototype machine；Quality control

1 设备概况

1.1 核级变频离心风机组成

核级变频离心风机[1]安装在反应堆厂房的双层安全壳间环形区的环形空间通风系统中，风机主要由机壳、叶轮、集流器、后盖板、支架、变频电机、底座等组成，参见示意图1，风机控制系统采用核级变频柜和核级旁路柜进行交替控制，保障风机在核级变频柜故障时，自动启动核级旁路柜，维持安全壳两墙之间环行空间的负压在-100～-300Pa的要求，确保安全壳内设备的正常运行，是核电站首台机电一体化的风机产品。

2 设备制造和试验过程中质量控制重点的剖析

风机在制造和试验过程中的主要检验项目和标准要求总结如下表1所示。

其中易发生问题的环节及其需要特别注意的质量控制重点，如下所述：

2.1 消化制造依据的技术文件

注意检查风机的试验大纲、设备技术规格书与相关标准的轴孔泄漏要求[2]是否一致；试验大纲对风机噪声的测试方法规定是否详细；液体渗透检验规程引用的标准与技术规格书要求的是否一致；制造图纸对未注公差的尺寸的极限偏差是否有明确的规定。

2.2 原材料采购验收

风机的原材料、外购件、外协件的品种数量较多，所以质量控制项目也较多，例如，对钢板等材料的化学成分和力学性能要进行入厂复验、所用材料均应有合格证明，所用材料均应指明材料牌号，并应有符合国家标准规定的化学物理性能等等，除了常规验收检查注意事项外，对于本文论述的风机，应注意对于辐照后性能会有变化的材料，如润滑油（脂）、密封圈（垫）、油漆、电缆等应进行耐辐照试验，要确保在累计放射性剂量为5×104Gy条件下，材料仍能保证其功能。

2.3 焊接工序

焊接工序除了核电设备常规焊接质量控制要点外，还应注意进行定位焊时，焊工使用的焊材及采用的焊接工艺应与产品焊接相同，采用锤击改善焊接质量时，第一层焊缝和盖面层焊缝不宜锤击；焊前应将焊缝及坡口表面两侧不小于20mm范围内的油、水、锈等污物清理干净。

2.4 叶轮、机壳焊缝无损检测

无损检测除了核电设备常规探伤质量控制要点外，还应注意在液体渗透检验前焊缝不能进行喷砂或喷丸处理；在液体渗透检验期间被检焊缝和渗透材料的温度应保持在10℃～50℃之间，若液体渗透检验期间温度低于10℃时应遵照特殊要求进行检验。

2.5 叶轮超速试验

用于检查叶轮在超过最大工作转速15%时，是否安全运转以及变形量是否符合要求。将叶轮安装在超速试验台或通过用变频器驱动风机，以超过叶轮最大工作转速15%的转速，进行超速试验。试验持续时间应不少于10min；用游标卡尺检查叶轮尺寸的变形量，该值不得大于0.5‰；用5x放大镜检查叶轮焊缝不得有裂纹，铆钉不得有松动等。

2.6 风机泄露测试

风机泄露测试用于验证风机外壳和轴孔泄漏是否满足设计要求。对于机壳泄漏采用肥皂泡检查法；对于轴孔泄漏采用流量计测量法。外壳泄漏检查：按要求接好风机测试管线，同时采用盲板将风机入口和出口密封；启动压缩机向风机加压到风机全压的1.25倍，压力稳定后，在所有的焊缝和接头处涂上肥皂液，检查应无任何肥皂泡形成为合格。轴孔泄漏密封：将出风口、进风口用盖板密封，并按要求接好管路系统；按要求启动风机电机和空压机，打开或关闭管路相关阀门，按规定逐步加压到试验压力，用肥皂水检查所有的管接头、焊缝、法兰接合面不得有气泡出现，读出对应流量计的流量即为试验压力下的泄漏量。机机壳在1.25倍全压下进行气密性检查，不允许泄漏且无残余变形；在运行压力下，每260Pa的泄漏值[3]应低于风机额定风量的0.01%，或小于0.85m3/h的泄漏量，两者取大者。

2.7 风机抗震试验

对风机的本体、变频柜和旁路柜在模拟地震振动台上进行抗震试验，目的是验证风机在规定的地震载荷作用下及作用后的结构完整性和功能的完好性，考核风机的刚度、强度以及其在地震载荷作用时和作用后的性能指标，验证风机是否能满足相应的安全功能。

1）抗震试验前，应检查测量典型部位的加速度响应、应变响应的加速度传感器和应变片是否按照试验大纲要求正确布置；

2）抗震试验前，动态特性探查试验，即探查离心风机的固有动态特性即自振频率、阻尼比[4]等参数；

3）试验过程中，记录设备输入运动和设备典型部位的响应；设备结构各阶自振频率和阻尼比；设备的动力响应信息等参数；

4）抗震试验按照给出的楼层反应谱，生成人工模拟加速度时程作为台面输入波，分别对设备作5次SL1地震考核试验（1/2SSE试验）、1次SL2地震考核试验（SSE试验），被试设备在地震过程中应保持工作状态，观察被试设备的工作状态，评价其功能特性；

5）试验后，再次对设备作结构完整性的检查和功能检查，并与地震试验前进行比较。

3 总结与经验体会

笔者结合多年的核电风机质量控制经验，在核电常规的质量控制监督基础之上，对风机设备容易发生疏漏的特殊质量控制要点的进行剖析，本文论述的核岛通风系统核级变频离心风机为样机，在样机制造过程中质量更加容易出现失控，一定要监督制造厂相关人员严格依据相关标准规范、设备技术规格书、图纸、制造工艺文件等进行制造活动，借鉴并汲取质量控制要点提高成品率、保障核电设备安全。

【参考文献】

[1]张琦.三代核电机组华龙一号CAV系统核级变频离心风机研发[EB/OL].《2016年全国首届核电建设暖通空调制冷技術论坛》，2016.7.9.

[2]李慧君，等.核级离心风机在监造工作中的质量控制[J].电力设备，2016.12.

[3]NB/T 20039.1-2014，核空气和气体处理规范 通风、空调与空气净化[s].

[4]刘凯雁，等.核电厂消氢风机抗震性能的振动台试验研究[J].核动力工程，2011，32（6）：125-128.

[责任编辑：田吉捷]