钠冷快堆取样监测系统真空泵检修工艺研究

中国原子能科学研究院

摘要：摘要：钠冷快堆的取样监测系统的作用是对排出流的惰性气体、碘和气溶胶放射性水平进行连续监测，防止放射性物质泄漏。该系统真空泵多次出现流量不足问题，影响系统的正常运行。本文对故障产生的原因进行了分析，并提出真空泵运行维修的改进建议，提高真空泵运行可靠性。...

关键词：

旋片式真空泵,流量不足,检修

出处：

《现代工程科技》2025年2期

DOI：
10.13738/j.cnki.acc.qklw60536
专辑：
科学Ⅰ辑;信息科技
专题：
信息、科学;综合科技
分类号：
G90;N92

摘要：钠冷快堆的取样监测系统的作用是对排出流的惰性气体、碘和气溶胶放射性水平进行连续监测，防止放射性物质泄漏。该系统真空泵多次出现流量不足问题，影响系统的正常运行。本文对故障产生的原因进行了分析，并提出真空泵运行维修的改进建议，提高真空泵运行可靠性。

关键词:旋片式真空泵，流量不足，检修

1 概述

在钠冷快堆启运后，需要对排出流气体进行持续监测，测量排出流的惰性气体、碘和气溶胶的放射性水平，评价核设施放射性释放量是否符合国家规定的排放限值或特定的目标值；同时也能为分析和评价有关工艺操作提供数据。

排出流气体取样监测系统包括多个子系统，其中堆顶防护罩气体放射性监测系统主要用于连续监测堆顶防护罩内的惰性气体和气溶胶放射性水平，并以此判断反应堆一回路覆盖气体通过堆顶旋塞等设备向堆顶防护罩内的泄漏情况。本系统从堆顶防护罩的排风管中抽取气体样品进入监测装置，测量后气体样品再排入通风系统管道。取样监测装置包括气溶胶和惰性气体放射性水平连续取样监测装置、阀门、流量计、加热器、真空压力表、真空泵及其连接管道等其它部件。

取样回路的动力由真空泵提供，气体流量通过调节阀进行控制，正常工况下，取样回路的流量为1.7 m3/h±10%，压力在0.08Mpa左右。在一次运行过程中，堆顶防护罩气体放射性监测系统的取样回路流量不足,更换新滤纸，阀门开度调整至最大后系统流量仍无法满足运行要求，判断为真空泵出力不足。

2 真空泵故障分析

该取样系统采用的真空泵属于容积式抽气泵，结构形式为旋片式，见图1。

钠冷快堆取样监测系统真空泵检修工艺研究(图1)

图1 真空泵工作原理图

旋片式真空泵主体结构由泵壳、偏心地装在泵壳内的转子及转子槽内的数个旋片组成，是一种利用转子和可在转子槽内滑动的旋片转动来获得真空的容积式真空泵，根据密封方式不同分为油封旋片式真空泵和干式旋片式真空泵[1]。本文提到的气体放射性监测系统采用的为干式旋片式真空泵。

经调研，真空泵出力不足的原因一般有以下几类：

1）旋片无法在转子槽内灵活滑动[2]。在转子转动时，旋片由于自身的离心力，部分真空泵还叠加弹簧的推力作用，在转子槽内做伸缩运动，旋片、转子及泵壳共同将缸体划分为吸气腔室和排气腔室。若旋片滑动不顺畅，导致真空泵运行过程中，旋片无法实现腔室间的密封，从而降低进气腔和排气腔间的压力值。

2）旋片磨损导致真空腔室密封性下降。这可能是由于运行时间超过5000h，石墨旋片正常磨损；如果颗粒或残屑进入泵腔也会导致石墨旋片快速磨损。

3）泵壳磨损导致真空腔室密封性下降。

4）装配不当，导致端面间隙过小或过大。

5）过滤器堵塞严重，影响气体吸入。

调查发现该真空泵设备安装已满4年，考虑到设备轮值情况，运行时长在2年左右。初步检查过滤器滤芯，未发现堵塞现象，结合调研内容，分析该故障可能是石墨旋片磨损导致，需对真空泵进行解体检查。

3 真空泵检修过程

对真空泵进行解体，取出转子和旋片，逐一检查泵壳内表面、转子及石墨旋片表面的磨损情况，初步判断该故障原因为石墨旋片磨损导致，转子和泵壳表面无明显划痕。转子及石墨旋片实物见图2。

钠冷快堆取样监测系统真空泵检修工艺研究(图2)

图2 转子及石墨旋片实物图

更换新的旋片后进行真空泵的装配，采用厚度为1mm的密封垫片对端面进行密封。将组装完成的真空泵安装至系统进行运行试验，发现更换新的旋片后流量仍不满足要求。根据真空泵维修经验，怀疑泵腔端盖密封不严。经测量，转子轴向长度为46mm，与泵壳长度非常接近，判断为安装的垫片导致密封不严，于是取出垫片，改为在端盖与泵腔壳体之间涂抹密封胶进行密封。待密封胶凝固后继续运行试验，验证初期流量可维持在正常水平，但几天后再次降低，不满足运行要求。

为查明原因，对真空泵进行了再次解体，检查发现转子和泵壳表面以及石墨旋片边缘附着大量密封胶，判断泵流量降低的原因为在泵运行的过程中，密封胶融化后进入腔室，转子旋转过程中，旋片不能顺畅的滑动，排气空间不能完全闭合，导致排气量减小。

钠冷快堆取样监测系统真空泵检修工艺研究(图3)