1. 概述
汽水分离再热器（以下简称MSR）是核电汽轮机组的专有设备，体积庞大，造价昂贵，其做用是提高机组运行效率，降低机组低压缸末级叶片温度，减小蒸汽对汽轮机末级叶片的汽蚀。核电汽轮机组共有两台MSR，卧式结构，具有一级分离和二级再热，每一台MSR具有高压和低压两只再热束，一只循环蒸汽进汽接管和二只排汽接管。MSR的再热元件结构基本相同，仅因其加热蒸汽参数高低不同而从强度方面作了不同的考虑。
2. 问题的提出
MSR经长期运行，需对其进行查漏，但每一次在停机检修中对MSR的查漏都要耗费大量的人力和工时，并且查漏结果并不是很准确，其根本原因是没有一个比较适合该设备的专用查漏工具。为此，必须为MSR设计制做一台专用的查漏工具来解决这个问题。
3. 需求分析
MSR查漏之所以耗时耗力，而且查漏结果不准确，其主要原因有以下几点，第一，管口难以密封。MSR管口经蒸汽长冲蚀，已经不是标准的圆形，有一点椭圆，并在管口有一定的吹蚀凹槽，这给密封工作带来一定的难度，传统的方法是对U形管一端采用圆台形的橡皮塞，进压缩空气一端是一个锥形橡胶头，外面接一根管子，两端均为人力抵住，由第三个人打开气源阀门。这样在打压时有两个工作人员同时在一个人孔处，操作极其不便，人员要求多，存在一定的安全陷患。无法完成长时间密封（每根管子都要打压3分钟）；第二，内部空间狭小。MSR两级再热管束人孔处均为半球形，用原来的方法查漏，在正对人孔处还比较好操作，稍微偏离正面一点，人力密封就会更加困难，有一定角度时用力不均，尤其是到了边角地带，这种情况更甚，基本上没有办法完成对管口的密封。因此查漏都会因空间狭小而难以操作而浪费时间和人力，而且结果不够准确；第三，管子数量庞大，两台MSR的两侧再热管总数量约4000根，要求对每一根管子都要进行查验，如逐根检查，耗时巨大。鉴于这种情况，要实现对该设备的查漏工作，首先要解决的问题是管口密封问题以及密封件的大小，然后再考虑使用的方便和工作效率的提高。
4. 工具的设计
4.1. 设计思路
查漏原理是利用厂房压空或空压机压空为气源，将气源压力整定在3.5KG左右，打入待查U形管中，保压3分钟。打压工具做成一体式模块，将所有操做件都集成在一起，便于打压操作和移动，提高工作效率，并且美观。
厂房压空经进气总阀，再经调压阀将其压力整定在3.5Kg，经进气阀充入要打压管道，此进放气阀关闭，待压力表的压力上升至3.5kg，关闭进气阀，观察压力表并用查漏泡沫检查管口封堵情况，如果管口没有泄漏并且压力表压力没有下降，则表示该管道没有泄漏情况发生。
4.2. 堵头和打压堵头的设计
堵头是整个工具中的关键，如果堵头不能很好的封住管口，那就根本无法查漏。针对MSR管口部分难以用人力密封和管口不圆的情况，设想对其管口的密封采用比较软质的材料，其目的是用软质材料的弹性特点来补偿管口的吹痕，达到密封效果，同时材料要考虑有一定的耐磨性，以反复多次使用；其形式采用膨胀螺栓形式较为简单，便于加工和操作。堵头和打压堵头都是膨胀螺栓的形式，其外部的密封橡胶采用的是氟橡胶，氟橡胶具有很好的弹性，能够起到对管口缺陷的补偿作用，而且其本身的耐磨性较好，可以重复多次使用。螺栓膨胀端设计成球形是为了减小其对密封橡胶的磨损，而在靠近螺帽一边的凸出是为了防止堵头整体进入管子内部和拆卸时的方便。螺栓上铣出一个槽，是为了拆卸时使用开口扳手。堵头的形式和打压堵头一样，只是其为实心螺栓。
4.3. 封装成一体的操作模块
操作模块上装有五个板式球阀，五个压力表，一个进气阀，一个排气阀，一个表式减压阀，五个出口转接咀。此块的主要作用是对五个被打压管件分配压缩空气，并将除了管板上进气端之外的所有操作件集成在一起以便于操作，便于搬运和美观。横的一根通孔一端进气，另一端放气。设计成五个是为了提高工作效率，减少操作人员在MSR人孔处操作的次数。
4.4. 与打压螺栓相连的打压螺栓的设计
打压螺栓的设计主要要考虑其在连接过程中不使气管扭曲，体积小，能够在较小空间里进行操作，并要有很好的严密性。根据以上要求选用合适的快速接头，另一头和橡皮管接处设计为宝塔形密封。
4.5. 管件的选择与组装
各通气管选用内径为φ8MM的塑料软管，用管卡卡于各连接处，便于拆卸。软管约长2.5米，另外还有从块出来后的接头，该接头的作用是把分配出来的压力气体送到橡皮管中，经由橡皮管送至被打压的管道。它的设计主考虑了密封的要求，在接口处也设计为宝塔形密封。
5. 实验与实施结果
5.1. 实验
由于打压时采用的是压缩空气，其膨胀系数较大，在打压过程中存在较大风险，如果一旦弹出，其初速度较大，可能会伤害到人，而其飞出的极限力较难计算，故而用多次实验的方法取其平均值，然后以平均值的60%做为其安全压力。实验方法是用一根长约2米的管子，对其管口做相应处理，模拟MSR再热管管口的情况，用空压机打压，直至堵头飞出，用多次记录并取其平均值的60%，做为安全压力。实验结果如下：
实验次数 1 2 3 4 5 6 7
飞出压力(Kg/cm2) 7.3 6.9 7.1 6.4 7.2 7.2 6.3
平均值(Kg/cm2) 6.915
平均值X0.6(Kg/cm2) 4.15
由以上结果我们认为压空压力在4.15kg/cm2以下打压是安全的。
5.2. 实施及其结果
实施过程式相对简单。尽管我们认为在4.15kg/cm2下打压是安全的，但是我们在实话过程中还是应采取安全措施，在MSR人孔处用了防止堵头飞出的木板，以确保现场人员的人身安全。按照查漏要求将气源压力通过调节阀整定在3.5kg/cm2，在确认各堵头、接口都没有问题情况下进行打压，在整个打压过程中没有出现堵头飞出的情况发生，也没有堵头或其它部位漏气的情况发生。对两台MSR4000多根管子100%的打压全部工作用时64小时，大大缩短了工期，并且改善了工作人员的工作环境，操做也比以前方便了许多。结果两台MSR没有发现泄漏。
6. 结论
MSR是核电厂的特有的重要设备，其本身设备的状况与核电站的安全运行有着密切的联系，在每次大修中对其进行查漏，可以有效的监视该设备的情况，从而有力地保障电厂安全运行。本工具能够较为快速、方便地对MSR进行查漏，查漏结果也较为准确，具有一定的实用价值和推广意义。
参考文献
《310MW核电汽轮机产品说明书》，上海汽轮机厂，1987年
《机械设计手册》，机械工业出版社，2001年
《机械工程师手册》，机械工业出版社，2001年
《工业阀门手册》，机械工业出版社，2001年
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