中国核工业第五建设有限公司上海201512
摘要：某国外核电项目部，由于蓄电池带电解液运输存在很大的安全风险，故需要在现场进行电解液的配置，该项目部根据现场情况综合考虑设计制造了一台调酸装置。
关键词：调酸装置；塑料焊接；盛水试验
蓄电池作为核电厂重要核极设备，在正常情况情况下，蓄电池处于浮充状态，提供充电器不能提供的瞬时尖峰负荷，当充电器发生故障或充电器的交流电源失去时，蓄电池组向用户提供直流电源。蓄电池由管式正极板、涂膏式负极板、双层隔板、透明电池槽及电解液组成。电解液一般可以分为酸性电解液和碱性电解液，而一般使用比较多的是酸性电解液。由于蓄电池壳体比较脆弱，在长途运输过程中电池壳体容易产生裂缝，造成蓄电池在带酸运输情况下存在很大的电解液泄漏风险，而电解液又存在很强的腐蚀性，将对运输工具及环境造成恶劣的影响。而在某国外项目部，由于该国的工业基础非常薄弱，在该国并没有现成的可以直接使用的电解液，只能买到浓硫酸和纯水，所以该项目部只好在现场配置电解液。为了完成电解液的配置，该项目部在现场设计制造出一种用于蓄电池调酸装置。
一、调酸装置的设计
1.材料的选取
调酸装置必须要有抗硫酸腐蚀性，选择材料必须是衬铅皮的木槽、塑料槽或不含铁质的陶瓷缸。由于该国物资比较匮乏，考虑到材料采购因数和现场施工因数，该项目部在现场设计制造了塑料槽。塑料槽采用耐强酸的PVC板在现场焊接而成。
2.调酸装置规格
调酸装置的规格应由一次性需求电解液重量和调酸装置自身强度决定。在该项目中，最大的一个蓄电池组需要电解液约9吨，由于配置好的电解液密度为1.22±0.01g/cm3，折算成体积为7.377立方米，考虑到安全性和裕度，在现场应建一个10立方米左右的调酸装置，经过综合考虑，现场调酸装置规格为宽1.8m，长5m，高1.2m，当配置电解量为9吨时，该调酸装置液面高度为0.81m。
3.调酸装置的受力计算
调酸装置里主要盛放电解液，由于液体具有流动性，它所产生的压强具有如下几个特点：
1)液体除了对调酸装置底部产生压强外，还对“限制”它流动的侧壁产生压强。固体则只对其支承面产生压强，方向总是与支承面垂直。
2)在液体内部向各个方向都有压强，在同一深度向各个方向的压强都相等。同种液体，深度越深，压强越大。
3)计算液体压强的公式是p=ρgh。可见，液体压强的大小只取决于液体的种类(即密度ρ)和深度h，而和液体的质量、体积没有直接的关系。
4)调酸装置内的液体能把它受到的压强按原来的大小向各个方向传递。与重力无关。
5)调酸装置底部受到液体的压力跟液体的重力不一定相等。调酸装置底部受到液体的压力F=pS=ρghS，其中“h”底面积为S，“hS”为高度为h的液柱的体积，“ρghS”是这一液柱的重力。若调酸装置上下部分大小相等，则液体对调酸装置底的压力等于液体本身的重力。
根据以上特点，可以推测出调酸装置底部受到的压力为电解液本身的重力，即为F=pS=ρghS=1.22*103*9.8*0.81*1.2*1.8=20.9KN。
4.调酸装置加固
考虑到调酸装置底部受力比较大，现场需进行焊接试件的受力试验。焊接试件通过选取同批号的PVC板和相应的耐酸PVC焊条焊接而成。通过对焊接试件做拉力试验来估算调酸装置的强度。
调酸装置加固主要通过两种方式。一种方式是调酸装置的自身加固，通过在调酸装置四周焊接加强筋实现，第二种方式是通过做一个调酸装置支撑来实现，调酸装置支撑类似于在调酸装置四周焊接一个铁质容器。
二、调酸装置制造工艺
1.调酸装置支撑制作
调酸装置支撑应先做好支撑平台，要求支撑平台尽量保持平整，再焊接好三个侧面。等调酸装置半成品推入支撑平台后，再焊接另外一个侧面，注意再焊接另外一个侧面的时候不能伤到调酸装置。
2.PVC板组对
考虑到PVC板两面焊接，故需在调酸装置支撑外进行底板和三个侧面焊接。在底板一面焊接完后，进行翻转，再焊接另外底板一面。待底板全焊接完成后，再进行侧面板与底板焊接，注意三个面的侧面板也应两面焊接。在侧面板焊接完成后，在侧面板和底板之间焊接三角板加强筋。
3.塑料焊接工艺
调酸装置制造关键在于焊接工艺。首先需选用可靠PVC板及相同材质的塑料焊条；其次是焊接焊枪的选用，塑料焊枪选用时要考虑功率，功率太小，塑料焊条和母材熔化不了，功率太大，塑料焊条和母材容易烧糊；最后，在塑料焊接时，要求焊工对塑料焊比较熟练，焊工比较耐心。
三、调酸装置的验证
在调酸装置制造完成后，应对调酸装置进行盛水升温试验，以验证调酸装置的强度。考虑到水的比重比电解液的比重轻，故在做盛水试验时，水的高度应换算成同重量电解液时的高度。盛水试验应模拟调酸时的温度和时间。
四、结语
综上所述可知，在现场需制作调酸装置时，主要在于设计一个符合现场需求又能在现场有比较成熟的制造工艺，并经过充分验证后，才能交出一个比较安全可靠的调酸装置。在该项目部进过综合考虑后，为满足现场调酸要求，在现场制造了一个塑料的调酸装置，很好的完成了调酸的任务，如期的完成了蓄电池安装工作。
参考文献
[1]GB50172-2012电气装置安装工程蓄电池施工及验收规范
[2]0712G9015铅酸蓄电池设备技术规格书
[3]某电厂蓄电池交工资料