核电站风管严密性测试技术研究

核电站风管严密性测试技术研究

肖一龙

中国核工业二三建设有限公司

摘要：风管漏风量是检测风管预制及安装严密性的一个关键指标。核电站的设计文件明确风管严密性的测试方法参照《通风与空调工程施工质量验收规范》GB/T 50243-2016执行，本文研究的目的就是分析核电站设计文件对风管严密性测试的技术要求，探讨出可行的测试方案。

关键词：风管；严密性测试；技术；研究

1. 引言

通风系统严密性测试执行《通风与空调工程施工质量验收规范》GB/T 50243，现行版为2016版（2017年7月1日开始实行），旧版为2002版。在GB/T 50243-2002版中，风管的严密性测试可采用漏光检测和漏风量测试两种方式，在GB/T 50243-2016版中，因漏光检测缺少数据基础故取消漏光检测的要求。针对严密性测试，核电站明确要求通风系统严密性测试允许泄漏率应满足NB/T 20039.3-2012 的要求，测试方法执行GB/T 50243-2016。标准的变化必然导致现场测试方法的变化，因此需分析新版标准中严密性测试的技术要求，制定符合核电站设计文件要求的严密性测试方案。

2. 概述

《通风与空调工程施工质量验收规范》GB/T 50243-2016中明确风管的严密性测试分为观感质量检验与漏风量检测，其中观感质量检验应用于微压风管，也可作为其它压力风管工艺质量的检验，结构严密与无明显穿透的缝隙和孔洞应为合格。核电站无微压风管，故严密性主控项目为漏风量测试。风管漏风量是在风管安装的时候进行的风管严密性检测，它是检测风管体系预制以及安装严密性的一个关键指标，能够促进风管制作工艺和安装质量的改良。

3. 严密性测试技术要求分析

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3.1压力等级

《通风与空调工程施工质量验收规范》GB/T 50243-2016中，风管系统按其工作压力分为微压、低压、中压与高压四个类别，核电站把风管体系的工作压力分成三个级别，较GB/T 50243-2016规定的风管体系少微压风管，故“华龙一号”核电站风管严密性主控项目为漏风量测试，漏风量测试合格即表示风管严密性良好。

3.2允许漏风量

根据NB/T 20039.3-2012，核电站对风管允许漏风量数值按表1执行。

表1

核电站漏风量测试勿需考虑风管系统本身的工作压力，采用相对固定的试验压力对风管进行打压，较GB/T 50243-2016要求更易操作，便于核电安装阶段漏风量测试的实施。

4. 核电站通风系统严密性测试方案研究

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4.1测试原理

漏风量检测应在风管系统规定工作压力下，对风管系统漏风量进行测定和验证，测得漏风量不大于允许漏风量即为合格。系统风管漏风量的检测，应以总管和干管为主，宜采用分段检测，汇总综合分析的方法。检验样本风管宜为3节及以上组成，且总表面积不应少于15㎡。确定好测试边界，并对边界内的接口及分支进行封堵，在测试边界安装好测试装置。利用空压机对待测试风管进行打压，记录风管压力变化与持续时间等数据，根据公式计算得到漏风量。将测试结果与标准中允许漏风量进行对比，满足标准即表示风管严密性合格。

4.2测试装置

结合漏风量测试原理，风管系统漏风量测试需将待测试风管密封处理，利用空压机对待测试风管进行打压，使用压力表记录风管压力变化数据。在GB/T 50243-2016中给出了推荐的测试装置，该套装置为风管是测试装置，由风机、连接风管、测压仪器、整流栅、节流器和标准孔板等组成。风机的压力和风量为被测试系统工作压力的1.2倍以上，实验压力的调节通过调整风机转速实现，也可采用节流器开度进行控制，压差通过微压计测得。但该套装置体积较大，刚性连接风管长度达到15D，因核岛厂房结构复杂，各专业物项安装后现场操作空间有限，导致该套测试装置在现场操作困难，核岛安装现场无法有效开展漏风量测试，需要对该装置进行改良，使之适用于核岛安装现场使用。

装置改良的重点是将刚性连接风管改为软管，并选择合适尺寸的盲板对风管封堵使之密封，利用空压机对风管打压，设置阀门对风管压力进行控制，通过微压计测量风压变化情况。改良后的测试装置如图1。

图1

在盲板上制作3处带控制阀的连接管，一处用于连接空压机的连接管，另一处用于连接微压计，备好密封胶，该套装置已通过设计方确认，且在核岛现场可操作实施。

1.1

4.3漏风量测试方案

测试前根据现场实际情况确定试验边界，试验边界内管段均按要求安装完成，支管在不参与试验时要求用防火布对开口处进行临时封堵，且试验边界需尽量避免采取临时性封堵。试验应尽量以管线末端或隔离阀作为边界，打压前完全开启试验边界内所有的阀门，排除一切可能影响试验数据准确性的因素。如需进行试验的管线上设计有风口，则风口所在的房间内的管段无需进行严密性测试。开始前排除影响试验边界的接口及分支均已封堵，计算压力试验边界的总体积。系统试验压力P=2000Pa ，对有特殊用途的风管的试验压力P=1500Pa。作为压力边界内的阀门、其他设备以及管嘴等部件应安装好并接受试验验证其严密性。

测试装置操作流程如下：

1)测试开始时首先关闭球阀1，打开球阀2与球阀3。

2)开启空压机。开启空压机后，随时注意数字式微压计读数的变化，当读数为1.05倍试验压力时（大于试验压力时可通过调节球阀1进行控制压力升降），关闭球阀2与空压机，然后让风管内的压力自然下降。

3)当读数下降到工作压力，立即开始计时，直到压力降至试验压力的80%或试验持续至少15min 为止，区间内取值两次，重复试验两次，最终实测泄漏量取其平均值。计时前后的时间差计为△t(min) 。

4.4测试结果

因测试装置已结合核电站安装实际情况进行改良，故GB/T 50243-2016中的漏风量计算公式也不再适用。结合改良后的测试装置，并充分考虑测试时间、温度变化等因素对漏风量结果的影响，对计算结果进行合适的修正，得出漏风量计算公式如下：

QH——每分钟被测试风管的漏风量,m3/(h×m2)；

P1——计时开始时刻(t1)风管内的压力值，Pa；

T1——计时开始时刻(t1)风管内的温度值，K；

P2——计时结束时刻(t2)风管内的压力值，Pa；

T2——计时开始时刻(t2)风管内的温度值，K；

R ——空气的气体常数，287 J/(kg·K)；

V——被测试风管内空气的体积，m3；

△t——被测试风管内的压力下降所需时间，min；

S——被测试风管的表面积，m2。

如果实验环境无法满足1个标准大气压和20℃时，需进行纠偏，纠偏公式为：

q measured——实测泄漏量；

t——实验时的环境温度；

p——实验时的环境大气压。

4.5漏风量效果验证

通过将计算所得的漏风量与允许漏风量进行对比，可以验证风管系统的预制以及安装的质量，不超过允许漏风量即表示质量合格。若超过允许漏风量，则代表风管预制或安装阶段质量出现缺陷，需查明原因并采取补救措施。

5. 结束语

风管漏风量检测能够更有效地检验风管系统的严密性，为核电机组在运行期间通风系统众多重要功能的实现提供有力保障。漏风量检测能够验证风管从预制下料到风管安装过程中咬口质量，密封胶涂装质量，严防风管翘角、扭曲、不平整等问题，通过检测结果将制造、安装缺陷在移交前消化掉。按照国标要求进行漏风量测试，在核电安装现场操作困难，本文通过分析优化国标中的测试方案，制定适用于核电安装阶段的测试方案，亦可为后续核电机组提供借鉴。

参考文献

[1] GB/T 50243-2016. 通风与空调工程施工质量验收规范[S].

[2] NB/T 20039.3-2012. 核空气和气体处理规范 通风、空调与空气净化 第3部分风道[S].

[3] 杨亮.供热通风与空调工程关键安装技术[J].江苏建材,2022,No.187(02):49-51.

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