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摘要：上充泵零流量管线系统是核电站上充泵机组体系中的重要组成部分，在核电站重要功能执行中发挥着至关重要的作用。波纹管安全阀作为上充泵零流量管线系统重要保护装置，其破裂直接影响整个系统运行的安全与稳定。基于此，本文结合实例，就上充泵零流量管线安全阀波纹管破裂原因进行了分析，并在此基础上提出几点问题处理对策，以供参考。
关键词：上充泵零流量管线系统；安全阀；波纹管
引言：波纹管安全阀是压力容器安全管理体系中的重要组成装置，能够根据管路压力情况（或设备压力情况）通过自动调节阀门开关，进行管理（或设备）保护，以提升压力容器运行的安全性、可靠性与稳定性。基于波纹管安全阀应用价值的不断提升，其安全问题愈发显著。如何掌握其破裂原因，提升其检修维护质量成为相关人员关注与研究的重点问题。以下是笔者对上充泵零流量管线安全阀波纹管破裂的几点体会，意在抛砖引玉。
1上充泵零流量管线安全阀波纹管破裂案例简介
1.1背景
核电以其清洁、安全、高效、低耗等优势得到迅速发展，成为推动电力事业现代化建设与可持续发展的主力军。由于核电站在电能生产过程中，主要是依托反应堆冷却系统（反应堆压力容器、控制棒、加压器、冷却剂泵、蒸汽发生器、稳压器、波动管等）将核能转变为热能，在汽轮机组作用下转变为机械能，然后通过发电机组作用转变为电能[1]。因此，各系统之间的有效连接与稳定运行，直接关系核电站电能生产质量、效率与安全。RCV系统作为核电站控制系统重要组成部分，在维持核电站反应堆冷却剂系统稳压器液位稳定、保证反应堆冷却泵轴封安全、防止冷却剂丧失及堆心裸露等方面发挥着至关重要的作用。因此，有必要加强上RCV系统检修维护力度，保障RCV系统安全与稳定运行。
目前，在RCV系统中所应用到的安全阀多为弹簧式安全阀，通过弹簧压缩力进行安全阀开启或关闭压力的调定，以发挥安全阀超压保护作用。由于上充泵零流量管线安全阀配有波纹管（有效平衡背压，为安全阀提供保障），因此又将其称之为“波纹管安全阀”[2]。当上充泵零流量管线安全阀波纹管出现破裂时，安全阀出口介质将失去屏障保护，发生安全阀震颤、介质流出问题，制约安全阀保护作用的有效发挥，缩短波纹管安全阀使用寿命，影响上充泵机组运行稳定，为反应堆冷却剂系统运行带来不稳定性因素，增加核电站电能生产安全风险。
1.2表现
已知某核电站上充泵零流量管线系统主要由上充泵、控制箱、管线（上充、下泄）、过滤器等构成，在上充泵零流量管线位置、过滤器位置配有波纹管安全阀，并以并联方式连接至容积控制箱顶端。波纹管安全阀之间的距离约为一米。与此同时，在过滤器旁配有旁路阀。上充泵运行过程中零流量管线压力在0.4~0.85MPa之间。对该核电站进行停机检修时发现，上充泵零流量管线安全阀波纹管存在多处破裂问题。主要表现为：安全阀波纹管破裂位置主要位于安全阀下端，与阀瓣相近的波节（一节断裂成二至四节）；安全阀波纹管破裂之前工作人员能听到安全阀响动异常。
2上充泵零流量管线安全阀波纹管破裂原因分析
针对上文中提到的上充泵零流量管线安全阀波纹管破裂问题，从宏观与微观角度对其形成原因进行了探究，具体如下。
2.1宏观分析
在宏观层面，主要根据事件调研结果，结合工作经验，进行安全阀波纹管破裂故障的初步分析与诊断。例如，经调查了解到：（1）核电站上充泵零流量管线安全阀波纹管在破裂之前，压差相对较高，需要更换过滤器滤网；（2）配置在过滤器上用于对其进行超压保护的安全阀发生过开启动作，且时间与管线安全阀波纹管破裂时间相一致；（3）安全阀存在长时间异常响动；（4）上充泵零流量管线安全阀的阀瓣密封面损伤较小，上充泵零流量管线压力不满足安全阀开启要求。基于此，确定上充泵零流量管线安全阀波纹管破裂与检修人员操作行为存在关联性，如操作程序错误，导致安全阀与波纹管之间的连接不牢固，使波纹管受被压波动影响发生破损、开裂。因此，在检修过程中，核电站加大检修工艺监督力度，以保证各项操作符合相关规定、标准与要求。系统运行不久后再次出现上充泵零流量管线安全阀波纹管破裂问题，故排除了“检修操作不规范”这一影响因素，确定波纹管破裂非人为操作因素所致。
2.2微观分析
在微观层面，主要根据零部件缺陷特征检查结果，进行安全阀波纹管破裂故障分析，判断问题成因。
例如，经零部件缺陷特征检查，发现：（1）波纹管由原来的一节断裂为二至四节；（2）安全阀阀瓣密封面相对完好，安全阀阀座密封面相对完好，有少许开启压痕；（3）上充泵零流量管线安全阀阀瓣座嵌入螺纹磨没；（4）上充泵零流量管线安全阀阀瓣螺纹被磨平。根据这些特征，推测：（1）安全阀存在阀杆位移现象；（2）安全阀在运行过程中存在颤震现象；（3）安全阀开启高度差超过五毫米。
安全阀颤震主要是指安全阀使用过程中，阀瓣运动异常使其无法与阀座有效接触。即当安全阀保护设备或管线内压力异常升高时，安全阀达到开启标准，自动开启阀门，排放设备内或管线内介质；介质排放后安全阀进口管压力下降，安全阀回座，但保护设备或管线内压力仍高于安全阀开启压力，因此安全阀在回座后不久，受保护设备或管线内压力影响，再次起跳，循环多次，形成颤震[3]。颤震的形成会使被安全阀保护的设备或管线出现介质异常排放问题，从而增加波纹管破裂的可能性，影响设备、系统运行安全与稳定。
安全阀颤震、安全阀阀杆位移均表示上充泵零流量管线安全阀存在超压开启现象。但根据上充泵零流量管线系统压力设计要求，不应发生超压现象。因此，对上充泵零流量管线系统进行了更为细致的分析。发现：上充泵零流量管线超压保护安全阀与过滤器过压保护安全阀配置距离相对较短，使管线安全阀易受过滤器安全阀影响，发生安全阀颤震，在安全阀持续颤震作用下出现示上充泵零流量管线安全阀波纹管破裂问题。因此，系统设计不合理是上充泵零流量管线安全阀波纹管破裂的主要原因。
3上充泵零流量管线安全阀波纹管破裂处理方法
针对上充泵零流量管线安全阀波纹管破裂问题，可从以下几方面入手进行控制与改善，以保证上充泵在核电厂电能生产过程中应用作用的有效发挥。
3.1优化系统设计，减少安全阀颤震问题的形成与影响
由上述分析可知，上充泵零流量管线系统设计不合理是致使安全阀波纹管出现破裂问题的关键因素。对此，可立足系统改造，进行系统优化设计，实现安全阀颤震的科学控制。例如，在系统过滤器压差监测装置旁配置压差传感器，用以收集压差信号，掌握压差实际情况，并能够在过滤器压差过高时自动向主控室报警，根据控制指令对过滤器存在的问题（如堵塞）进行及时处理，从而有效控制上充泵零流量管线安全阀颤震。又如，调整上充泵零流量管线波纹管安全阀与过滤器波纹管安全阀位置，适当拉开两个安全阀之间的距离，不进行并联处理，从而使上充泵零流量管线波纹管安全阀在运行过程中不会受到过滤器波纹管安全阀频繁开启的影响，实现安全阀颤震的有效控制。
3.2引进先进波纹管安全阀，提升波纹管的抗破裂能力
基于科学技术的创新发展，安全阀设计与生产能力大幅度提升，安全阀、波纹管等呈现出多样化发展态势。安全阀、波纹管性能得到改善，为核电厂电能生产核心设备、主要管路超压保护提供了创新路径。对此，可从波纹管安全阀革新方面入手，引进稳定性强、可靠性高的安全阀或波纹管进行上充泵零流量管线安全阀波纹管破裂问题的有效处理。例如，引入自稳式安全阀，充分发挥其稳定强、可靠性高、适用性强优势，进行振源控制，减少安全阀颤震发生率；引入具备防护措施的波纹管，提升波纹管抗破裂能力。
3.3提升维修能力，促进预防性与纠正性维修有机结合
针对波纹管破裂问题，可从维修管理层面入手，通过不断提升维修管理质量、维修管理能力，降低破裂风险，提升系统整体运行的稳定性。在此过程中，维修部门可将预防性维修与纠正性维修有机结合，在检修维护中有效落实破裂事件预防措施。例如，定期巡视滤器压差表，及时发展超压问题，能够在超压时利用旁路阀门进行压力调解，减少安全阀开启频率；根据核电厂工况与环境，科学制定设备检修规划，及时发现与处理问题设备。
结论：总而言之，上充泵零流量管线安全阀波纹管作为保证核电站稳定与安全运行的核心装置，加强其运行的安全性与可靠性至关重要。影响安全阀产生破裂的因素有很多，但追其根本原因在于系统的不合理设计。对此，可从系统改造方面入手，遵循科学性、经济性、安全性、系统性等基本原则，通过调整结构布局、更换组成装置等方法，控制问题成因，达到“小改造大效益”效果。
参考文献：
[1]隋广洲，莫烨强，陈资武，等.平衡式安全阀波纹管开裂原因分析[J].腐蚀与防护，2019，40（06）：457-460.
[2]郭松，邓礼述，李晓钟.安全阀波纹管组件质量分析和改进[J].核标准计量与质量，2018（04）：39-42.
[3]邓冬，张发云，赵立彬，等.核电厂稳压器SEBIM安全阀自主化检修经验反馈[J].核安全，2017，16（04）：16-21.