田灣核電凝汽器鈦管清洗系統(tǒng)常見故障和處理

孫湞 江銘銘 魯直

【摘 要】 本文針對凝汽器鈦管清洗系統(tǒng)（PAH）自商運以來出現(xiàn)過的缺陷和故障進行歸類總結(jié)和分析，并從運行人員角度對凝汽器鈦管清洗系統(tǒng)再次出現(xiàn)類似故障提出了干預手段，希望對現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)PAH系統(tǒng)故障時提供處理手段，提高系統(tǒng)運行的安全可靠性。

【關(guān)鍵詞】 凝汽器膠球清洗系統(tǒng) ?運行 ?故障 ?干預

田灣核電站一、二號機組正常功率運行期間，凝汽器作為機組的最終熱井之一，用于冷卻汽輪機排放的乏汽，如果凝汽器換熱效率降低，則會影響到凝汽器的真空和機組出力，若傳熱惡化比較嚴重，還會威脅到汽輪發(fā)電機組的正常運行。而凝汽器帶走乏汽熱量的途徑是海水在循環(huán)泵的作用下流經(jīng)凝汽器鈦管來冷卻汽輪機排放的乏氣，但由于海水中含有大量的雜質(zhì)和微生物，容易在鈦管中形成沉積物，影響鈦管的換熱效率，從而影響凝汽器的傳熱效率和真空，為了清除凝汽器鈦管中的沉積物，田灣核電站一、二號機組均采用凝汽器鈦管清洗系統(tǒng)（PAH）清除鈦管中的沉積物，機組功率運行期間凝汽器鈦管清洗系統(tǒng)一直處于運行狀態(tài)，由于長時間的運行加上運行環(huán)境的特殊性，例如海水的腐蝕，閥門的泄漏等，凝汽器鈦管清洗系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)設(shè)備上的故障，本文分類羅列了PAH系統(tǒng)曾出現(xiàn)的主要故障，并對故障原因進行了分析，又針對故障提出了運行干預的手段。

1 PAH系統(tǒng)運行模式、運行狀態(tài)及設(shè)備組成

1.1 PAH系統(tǒng)的運行模式

（1）手動模式;（2）就地自動模式;（3）遠程自動模式。

1.2 PAH系統(tǒng)的運行狀態(tài)

（1）膠球循環(huán)狀態(tài);（2）膠球回收狀態(tài);（3）沖洗狀態(tài)。

1.3 設(shè)備的組成

凝汽器鈦管清洗系統(tǒng)（PAH）主要設(shè)備包括以下：

（1）系統(tǒng)功能控制柜PAH22/32GH201。

（2）裝球室PAH20/30BB001。

（3）膠球循環(huán)泵PAH21/22/31/32AP001。

（4）膠球捕捉器（收球網(wǎng)）PAH21/22/31/32AT001。

2 PAH系統(tǒng)缺陷統(tǒng)計、分析及干預措施

機組功率運行期間凝汽器膠球清洗系統(tǒng)PAH為了一直清洗凝汽器鈦管中的沉積物，防止換熱效率降低，一直處于運行狀態(tài)，同時由于系統(tǒng)處于相對較差的運行環(huán)境，系統(tǒng)發(fā)生過各種故障和缺陷。筆者對PAH系統(tǒng)出現(xiàn)過的故障進行總結(jié)歸類后發(fā)現(xiàn)缺陷主要可分為四類：（1）泵體腐蝕、振動超標。（2）收球網(wǎng)卡澀。（3）閥門及管道滲水。（4）膠球損耗嚴重。

以下是筆者對以上四種缺陷分別進行了分析和總結(jié)。

2.1 在機組正常功率運行時發(fā)現(xiàn)膠球循環(huán)泵出現(xiàn)異音，振動超出標準值4.5mm/s

從電機、泵體和軸承三個方面對缺陷進行統(tǒng)計分類，其中電機異音和振動高有5起，泵體異音和振動高有15起，軸承缺陷有2起。

根據(jù)安裝狀態(tài)和泵體材質(zhì)分析造成振動頻繁出現(xiàn)、泵運行時出現(xiàn)異音的原因如下：

（1）該泵為凝汽器膠球清洗系統(tǒng)泵，工作介質(zhì)為海水，泵葉輪、密封環(huán)等部件為銅材質(zhì)，經(jīng)過海水的腐蝕和海水中雜質(zhì)的沖刷，造成葉輪破損，而且銅材質(zhì)硬度偏軟更容易遭受磨損。檢查發(fā)現(xiàn)其中葉輪出口位置最為嚴重，局部已破損脫落，破壞了葉輪的動平衡，振動超標、并在運行中發(fā)出異音。

（2）該電機安裝形式屬于懸臂式，隨著設(shè)備長時間的運行，部件磨損后間隙增大，電機運行時晃動幅度逐漸增大，導致電機振動數(shù)據(jù)超標。

分析及處理方法：

（1）海水中含有大量的以氯化鈉為主的鹽類，對大部分金屬材料都會產(chǎn)生氧去極化腐蝕，現(xiàn)在各沿海電廠及船舶制造均采用以下三種辦法抗腐蝕：①采用電位很負的金屬及其合金，如鎂及其合金、鈦合金等。②采用加裝原電池的辦法，如加裝犧牲陽極、犧牲陰極，表面涂層法。③在金屬表面增加表面電流來抗腐蝕。

如果對PAH系統(tǒng)泵采取更換金屬材料的方式，會增加投資和增大運行成本，在經(jīng)濟性上考慮，這種方法并不適用。而采用增加表面電流的方法，不僅會使工藝變的非常復雜，而且其可行性還需討論和驗證。目前，田灣核電采取的方法是加裝原電池的方法，在PAH系統(tǒng)泵的葉輪和泵殼體、口環(huán)表面涂刷防腐涂層，一般采用涂鋅或涂鉻法，但這種方法的危害是如果一旦產(chǎn)生腐蝕點坑，鋅或鉻和銅之間存在電位差，會形成電偶腐蝕，加速材料的腐蝕速率。因此，筆者認為，可從兩個方面考慮消除缺陷：①將泵體材料改為PVC或碳纖維材質(zhì)，即可減少金屬材質(zhì)對膠球的刮傷，同時PVC材質(zhì)對海水的抗腐蝕性能也較高。②更改維護程序，定期對泵體進行檢查維護，查看表面涂層損耗程度，及時補充涂層厚度，避免腐蝕發(fā)生。

（2）對電機安裝形式進行適當更改，電機振動增大的原因主要是泵體腐蝕嚴重造成間隙增加，導致擺動增加，振動增大。如在電機本體非驅(qū)動端增加固定支撐，增加支點，可防止電機在長期運行時發(fā)生擺動，降低振動。

運行人員應采取的措施：

在日常巡檢時，應多關(guān)注PAH系統(tǒng)泵的運行情況，采用“看、觸、聞、聽、測”等手段，對PAH系統(tǒng)泵的運行情況進行初步判斷，當發(fā)現(xiàn)缺陷時及時匯報，及時聯(lián)系維修人員進行確認，當確定缺陷后應停運PAH系統(tǒng)，對缺陷進行及時處理。

2.2 膠球系統(tǒng)運行時控制柜PAH22/32GH201多次出現(xiàn) “Drive ?fault”報警

從收球網(wǎng)卡澀、收球閥卡澀和控制面板故障三個方面對缺陷進行簡單分析得出以下結(jié)果：

其中，收球網(wǎng)卡澀共9起，收球閥卡澀共4起，控制面板故障共8起。

根據(jù)收球網(wǎng)的結(jié)構(gòu)分析得出造成收球網(wǎng)在動作時卡澀的原因有如下幾個方面：

①電動頭與收球網(wǎng)連接軸之間潤滑不足;

②系統(tǒng)內(nèi)部雜質(zhì)過多，造成收球網(wǎng)在動作時被雜質(zhì)卡住，無法正常動作。

處理方法：

針對電動頭和收球網(wǎng)連接軸潤滑不足的情況，應縮短維護周期，定期對連接軸加潤滑油。

針對內(nèi)部雜質(zhì)過多，目前對電廠影響較大的生物為藤壺、線蟲和海虹等。田灣核電站目前采用的是單獨投加NaClO殺菌方式，進行海生物污染控制。目前所采取海水中添加次氯酸鈉對抑制海生物生長起到一定作用，但不能完全控制海生物的生長，尤其對藤壺的抑制作用較差。筆者認為應考慮更換投放藥品和投藥時間，在考慮循環(huán)水出口余氯的情況下，更換投放的藥品，如WCH-740非氧化性循環(huán)水殺貝劑（此方法正在調(diào)試運行階段），對海生物進行有效的滅殺。防止海生物進入海水循環(huán)系統(tǒng)而造成沉積、卡澀和影響傳熱的結(jié)果。

運行人員應采取的措施：

在日常巡檢時如發(fā)現(xiàn)收球網(wǎng)有卡澀現(xiàn)象，應切除自動模式，改為手動模式，手動操作收球網(wǎng)開啟和關(guān)閉，并觀察收球網(wǎng)連接桿動作情況，如發(fā)現(xiàn)連接桿動作行滯，可聯(lián)系維修人員對連接桿加潤滑油。如發(fā)現(xiàn)連接桿動作順暢，但收球網(wǎng)無法關(guān)閉到位，可先反復開關(guān)收球網(wǎng)一次，利用海水將雜志沖走，并在海水循環(huán)系統(tǒng)停運后將收球網(wǎng)解體，清洗收球網(wǎng)。

2.3 功率運行期間運行人員現(xiàn)場巡檢發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)相關(guān)閥門滲水

從閥門滲漏、管道滲漏和其他滲漏三個方面對缺陷進行簡單統(tǒng)計得出如下結(jié)論：

閥門滲漏共發(fā)生11起，管道滲漏共發(fā)生4起，其他滲漏有4起。

原因分析如下：

由于PAH系統(tǒng)運行的工作介質(zhì)為海水，海水對大部分金屬材質(zhì)具有強烈的腐蝕性，常長時間的運行，PAH系統(tǒng)相關(guān)的閥門之間的法欄密封墊片遭到腐蝕，發(fā)生泄漏，PAH的管道遭到腐蝕出現(xiàn)砂眼滲水。

處理措施：

針對海水腐蝕問題，在泵腐蝕缺陷中已進行了論述，在此提出兩種處理方法：

①更換法蘭墊片，將法蘭墊片由橡膠材質(zhì)更換為PVC或碳素纖 ? 維等對海水腐蝕有良好抵抗能力的材質(zhì)。

②更改維護周期，在適當?shù)臅r間及時對閥門進行解體維護，避免腐蝕穿孔的發(fā)生。

運行人員應采取的措施：

如在日常巡檢中發(fā)現(xiàn)PAH附近地面有積水或發(fā)現(xiàn)PAH管道、閥門出現(xiàn)線性漏水現(xiàn)象，應迅速查找漏點，及時匯報并停運PAH系統(tǒng)，聯(lián)系維修人員進行處理。

2.4 功率運行期間一、二號機組PAH系統(tǒng)出現(xiàn)加球頻率高的問題

在正常運行期間，膠球的損耗是正常的。根據(jù)提出的工作申請（如表1）大致算出正常的加球頻率為20天加一次膠球1200個。但機組也出現(xiàn)過加球頻率大約為9天左右（如表2），遠大于以前頻率20天左右。

為了減少加球的頻率和經(jīng)濟損失，筆者根據(jù)裝球室的結(jié)構(gòu)特點和系統(tǒng)運行工況，從以下幾方面分析有可能造成膠球減少的原因：

（1）膠球直徑偏小，會從收球網(wǎng)2PAH21/22/31/32AT001中漏出而無法回收;

（2）收球網(wǎng)2PAH21/22/31/32AT001有破損，導致膠球從破損處漏入大海;

（3）收球網(wǎng)2PAH21/22/31/32AT001未關(guān)嚴致使膠球丟失;

（4）膠球在經(jīng)過膠球泵2PAH21/22/31/32AP001時被泵的葉片所切割甚至被切碎，從而無法被收球網(wǎng)有效分離而漏入大海;

（5）投運膠球系統(tǒng)時一次不成功，投第二次時收球網(wǎng)開關(guān)導致球丟失;

（6）PAH系統(tǒng)儀控柜死機，無法控制濾網(wǎng)，導致球漏入大海;

（7）收球網(wǎng)2PAH21/22/31/32AT001控制柜與就地的指示不一致，導致收球網(wǎng)處于打開狀態(tài)而使膠球漏入大海;

（8）膠球泵葉輪腐蝕，導致收球能力不足。這樣會使膠球滯留在水中無法回收球網(wǎng)反洗打開時，膠球被大量沖走;

（9）膠球收集容器內(nèi)的收球止回閥間隙過大，膠球從此閥漏出。該止回閥閥芯是用不銹鋼絲做成的網(wǎng)狀閥芯，有時部分鋼絲腐蝕或脫焊造成網(wǎng)眼過大，膠球可能從此處漏出。

處理措施：

運行人員進行了試驗，在一個系列的前后加裝堵板，進行單列運行試驗，發(fā)現(xiàn)2PAH22AP001有異常，解體檢查2PAH22AP001發(fā)現(xiàn)銅材質(zhì)的泵葉輪腐蝕嚴重，更換備件后繼續(xù)進行PAH22系列的收球試驗，投入運行未發(fā)現(xiàn)膠球減少。經(jīng)上述試驗可以得知，由于海水對泵體造成了過度腐蝕，使得收球能力不足，膠球滯留在水中無法收回。筆者認為，如要減少膠球的損失，還應從海水腐蝕這個根本問題上解決。

運行人員應采取的措施：

在日常巡檢時應關(guān)注裝球室中膠球的數(shù)量，發(fā)現(xiàn)膠球數(shù)量減少時，提出加膠球工作申請，同時查找上一次提出加膠球的工作申請的時間，如兩次時間間隔為20天左右，屬于正常現(xiàn)象。如兩次時間間隔較短，應對PAH系統(tǒng)進行檢查，必要時停運PAH系統(tǒng)進行檢修，避免造成不必要的經(jīng)濟損失。

3 結(jié)語

機組功率運行期間凝汽器膠球清洗系統(tǒng)PAH為了一直清洗凝汽器鈦管中的沉積物，防止換熱效率降低，一直處于運行狀態(tài)，同時由于系統(tǒng)處于相對較差的運行環(huán)境，系統(tǒng)的工作介質(zhì)對系統(tǒng)泵、管道、閥門等部件有嚴重的腐蝕效果，造成了系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)故障。為了保障系統(tǒng)的可靠性運行，首先，要降低設(shè)備的故障率，這就需要運行人員對設(shè)備的運行狀態(tài)予以高度關(guān)注，發(fā)現(xiàn)異常及時提出，維修人員對設(shè)備異常原因進行深入分析，抓住根源，徹底解決。其次，現(xiàn)場工作人員應該了解設(shè)備經(jīng)常出現(xiàn)哪些故障，巡檢時應該有明確的關(guān)注目標和方向，發(fā)現(xiàn)缺陷立即提出工作申請，處理缺陷。希望本文能對現(xiàn)場工作人員有所幫助，提供參考價值。

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