核電廠重要廠用水系統(tǒng)調(diào)試試驗(yàn)分析

李豪杰 王 沖

(中國核電工程有限公司，河南 鄭州 450000)

半個(gè)多世紀(jì)以來，我國核能與核技術(shù)利用事業(yè)穩(wěn)步發(fā)展，目前已經(jīng)形成較為完整的核工業(yè)體系。核能在優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、保障能源安全、促進(jìn)污染減排和應(yīng)對(duì)氣候變化等方面發(fā)揮了重要作用，核技術(shù)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、醫(yī)療和科研等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，有力地推動(dòng)了經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展［1]。

目前，我國共有15臺(tái)運(yùn)行核電機(jī)組。在建核電機(jī)組共26臺(tái)，分別位于浙江三門、山東海陽、廣東臺(tái)山、遼寧紅沿河、浙江方家山、福建寧德和福清、廣東陽江、廣西防城港、海南昌江。

重要廠用水系統(tǒng)包含兩條的冗余系列，把設(shè)備冷卻水收集的熱負(fù)荷輸送到最終熱阱—海水，來維持核電站各系統(tǒng)熱負(fù)荷不超標(biāo)，保證電站的正常運(yùn)行，是核電站冷卻系統(tǒng)的一部分。因此，重要廠用水系統(tǒng)具有安全準(zhǔn)則，它的正常運(yùn)行是整個(gè)電廠運(yùn)行的前提，其調(diào)試工作也是整個(gè)電站調(diào)試中的重要一環(huán)。

1 重要廠用水系統(tǒng)調(diào)試

核電廠整個(gè)循環(huán)中經(jīng)歷廠址選擇、設(shè)計(jì)、建造、調(diào)試、運(yùn)行和退役六個(gè)主要階段。調(diào)試是將核電廠已經(jīng)安裝的部件和系統(tǒng)投入運(yùn)行并進(jìn)行性能驗(yàn)證，以確認(rèn)是否符合設(shè)計(jì)要求、是否滿足性能標(biāo)準(zhǔn)的過程。調(diào)試工作的好壞決定了核電廠運(yùn)行的可靠性，是運(yùn)行必備的前提條件。整個(gè)重要廠用水系統(tǒng)的調(diào)試工作分七個(gè)試驗(yàn)進(jìn)行，試驗(yàn)順序如圖一所示［2]。

圖1 核電廠重要廠用水系統(tǒng)試驗(yàn)順序圖

1.1 系統(tǒng)沖洗

系統(tǒng)安裝完成之后，應(yīng)對(duì)整個(gè)回路管道進(jìn)行沖洗，清潔管道、設(shè)備內(nèi)表面，使系統(tǒng)水質(zhì)達(dá)到系統(tǒng)要求。

1.2 儀表和模擬控制通道試驗(yàn)

儀表和模擬控制通道試驗(yàn)是對(duì)傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的性能，預(yù)處理卡件、I/O卡件、隔離卡件的性能，主控室儀表控制盤上的指示、記錄性能，接線和設(shè)計(jì)值滿足要求，硬件和軟件的符合度進(jìn)行驗(yàn)證。

1.3 邏輯控制通道實(shí)驗(yàn)

邏輯控制通道試驗(yàn)是對(duì)執(zhí)行器和接觸器邏輯、信號(hào)處理、遠(yuǎn)程顯示、報(bào)警及控制盤上的狀態(tài)指示的正確性進(jìn)行驗(yàn)證。重要廠用水系統(tǒng)的邏輯通道實(shí)驗(yàn)主要包括閥門、泵及一些報(bào)警信號(hào)的邏輯驗(yàn)證。

1.4 閥門試驗(yàn)

閥門試驗(yàn)是在管道內(nèi)無流體的情況下進(jìn)行的，是對(duì)閥門限位開關(guān)的運(yùn)行、閥桿的行程、動(dòng)作時(shí)間、故障安全位置和信號(hào)的優(yōu)先性進(jìn)行檢測(cè)。

1.5 泵電機(jī)試驗(yàn)

泵電機(jī)試驗(yàn)是在電機(jī)與水泵脫開的情況下進(jìn)行的，是對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向、電氣參數(shù)、震動(dòng)水平、軸承溫度、線圈溫度進(jìn)行檢測(cè)，驗(yàn)證電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)符合表1要求。

1.6 泵組試驗(yàn)

泵組試驗(yàn)是對(duì)泵的啟動(dòng)情況、熱交換器的水頭損失進(jìn)行校核和對(duì)不同工況下系統(tǒng)的額定流量進(jìn)行驗(yàn)證。在實(shí)驗(yàn)中要監(jiān)測(cè)流量、電機(jī)繞組及軸承溫度、泵軸承溫度、震動(dòng)水平、熱交換器及貝類捕集器壓降等重要參數(shù)不超標(biāo)，參數(shù)要求如表1所示［3]。超過限值范圍須立即停泵。

表1 泵組試驗(yàn)參數(shù)限值表

1.7 正常運(yùn)行模式試驗(yàn)

正常運(yùn)行模式試驗(yàn)是對(duì)同一系列中手動(dòng)切換泵及自動(dòng)切換到備用泵的備用能力的檢測(cè)。當(dāng)本系列中一臺(tái)泵運(yùn)行時(shí)，通過手動(dòng)切換觸發(fā)備用泵并關(guān)閉運(yùn)行泵信號(hào)，或者通過模擬供電失效，備用泵自動(dòng)觸發(fā)，或者通過模擬泵出口低壓信號(hào)，備用泵自動(dòng)觸發(fā)等方式可以啟動(dòng)備用泵。正常運(yùn)行模式試驗(yàn)同樣需要監(jiān)測(cè)表1所述參數(shù)限值，超過限值范圍須立即停泵。

2 調(diào)試試驗(yàn)及問題分析

2.1 電機(jī)和泵的首次啟動(dòng)

電機(jī)和泵的首次啟動(dòng)允許點(diǎn)動(dòng)1秒檢查轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向是否正確，現(xiàn)場(chǎng)檢查無誤并等待電機(jī)冷卻后(不小于15分鐘)方可啟動(dòng)。泵的首次啟動(dòng)應(yīng)打開泵的入口隔離閥及泵體排氣閥，對(duì)泵體充分充水排氣，采用閉口啟動(dòng)。

2.2 板式熱交換器出口為負(fù)壓

泵首次啟動(dòng)，需要將儀表管線排氣，來減小儀表管線中氣體造成壓力顯示的誤差。泵穩(wěn)定運(yùn)行后，儀表管線排氣時(shí)發(fā)現(xiàn)板式熱交換器壓差儀表在板式熱交換器出口一側(cè)處于負(fù)壓狀態(tài)。由于就地壓力測(cè)量?jī)x表未安裝，隨及打開板式熱交換器出口管道上排氣閥門驗(yàn)證，也為負(fù)壓狀態(tài)。板式熱交換器附近管道走向簡(jiǎn)圖如圖2所示。根據(jù)管道走向判定產(chǎn)生負(fù)壓的原因是虹吸作用。板式熱交換器出口管線的有效高度為H=3.199m。泵正常運(yùn)行時(shí)，海水穩(wěn)定流出。有效高度對(duì)板式熱交換器出口處產(chǎn)生的虹吸力F如公式1所示。

圖2 板式熱交換器附近管道走向簡(jiǎn)圖

即：泵正常運(yùn)行中，板式熱交換器出口處將產(chǎn)生一個(gè)大小為0.032Mp的虹吸力，所以此處顯示負(fù)壓為正常現(xiàn)象。

2.3 泵震動(dòng)報(bào)警

泵運(yùn)行中，泵上部軸承突然出現(xiàn)高高報(bào)警，主控室強(qiáng)制停泵。安裝公司重新檢查泵的安裝、對(duì)中等問題，不存在安裝不合格項(xiàng)。儀控專業(yè)組對(duì)震動(dòng)端子箱及電線、信號(hào)線進(jìn)行詳細(xì)排查，發(fā)現(xiàn)端子箱的固定螺絲有松動(dòng)，造成測(cè)震探頭晃動(dòng)。引發(fā)震動(dòng)高高報(bào)警。

2.4 備用泵自啟動(dòng)

備用泵啟動(dòng)原因：邏輯連鎖啟動(dòng)，錯(cuò)誤信號(hào)觸發(fā)啟動(dòng)。

泵運(yùn)行中主控室沒有觸發(fā)任何邏輯信號(hào)，因此排除了人因誤操作觸發(fā)備用泵啟動(dòng)。觸發(fā)備用泵啟動(dòng)后，主控室立即手動(dòng)停泵，檢查DCS監(jiān)控及現(xiàn)場(chǎng)排查發(fā)現(xiàn)泵出口壓力表被無故關(guān)閉，導(dǎo)致泵出口壓力低信號(hào)出現(xiàn)超過5s，邏輯連鎖備用泵啟動(dòng)，邏輯觸發(fā)方式如圖3所示。

圖3 泵出口壓力低觸發(fā)備用泵啟動(dòng)邏輯連接圖

2.5 軸封水不間斷供給

在泵工作時(shí)，重要廠用水系統(tǒng)泵的軸封水必須確保有正常流量。在重要廠用水系統(tǒng)調(diào)試過程中，泵的軸封水出現(xiàn)斷流，會(huì)導(dǎo)致泵的軸封盤根燒毀。

正常情況下軸封水壓力高于泵的出口壓力。泵停運(yùn)時(shí)，也要保證軸封水供應(yīng)，避免海水通過軸封溢流排出，造成軸封盤根鹽分含量超標(biāo)損壞。

3 結(jié)語

重要廠用水系統(tǒng)是核安全相關(guān)系統(tǒng)。本文是對(duì)核電廠重要廠用水系統(tǒng)調(diào)試工作的概述，并對(duì)調(diào)試中常見的問題進(jìn)行了分析，對(duì)核電廠其它系統(tǒng)的調(diào)試工作有一定的指導(dǎo)作用。

［1]核安全局核安全與放射性污染防治“十二五”規(guī)劃及2020年遠(yuǎn)景目標(biāo)［Z].2012-10.

［2]中國核電工程有限公司重要廠用水系統(tǒng)調(diào)試大綱［Z].2011-03-1.

［3]中國核電工程有限公司重要廠用水系統(tǒng)泵組試驗(yàn)［Z].2011-12-30.