秦山二廠核島冷凍水系統運行問題分析

摘要：本文首先闡述秦山二廠核島冷凍水系統的功能組成，然后簡單介紹秦山二廠核島冷凍水系統的工作原理，再對秦山二廠核島冷凍水系統在實際運行中存在的問題：1）現場布置問題；2）冬季機組啟動問題和水溫低運行控制問題；3）冷凍機組導葉控制方式問題進行分析，提出一些自己的建議和解決問題的方法以及運行人員日常維護冷凍機組正常運行的一些注意事項，希望能有助于降低冷凍機組運行中發生故障的概率，從而提高機組運行的效率和經濟性，以利于整個電廠的連續穩定運行。

關鍵字：冷凍機組 冷凍水 冷卻水 導葉

1 概述

秦山二廠核島冷凍水系統DEG是用來向核輔助廠房通風系統DVN、反應堆堆坑通風系統EVC、安全殼連續通風系統EVR，核燃料廠房通風系統DVK、輔助給水泵房通風系統DVG五個通風系統的冷卻器連續提供冷凍水的系統，并且在需要的時候向核島設備冷卻水系統熱交換器RRI005RF（為核取樣系統REN在線分析儀提供低溫的冷卻水）間斷提供冷凍水。本系統用來維持安全殼、乏燃料存放池大廳、輔助給水泵房以及其他燃料廠房，核輔助廠房所需的正常運行環境條件，防止廠房內的設備因為過熱的溫度而損壞。

核島冷凍水系統并不是安全相關系統，僅有兩個貫穿件是安全相關的，但是它依然是保證反應堆正常運行非常重要的系統。

2 DEG冷凍水機組的組成及原理

2.1 組成

秦山二廠一、二號機組核島冷凍水系統DEG共六臺冷水機組（系統是按3×50%的容量設計的，每機組三臺，最大負荷時兩臺運行，一臺備用），采用的是離心式冷水機組，電機則采用封閉式。

三臺機組組成相同：一臺冷凍水循環泵，冷凍機組（包括蒸發器-壓縮機-冷凝器），RRI冷卻水和各用戶的閥門，管道，及三臺機組公用的一個膨脹水箱。

正常運行時， EVC和EVR的所有冷卻盤管都由DEG系統連續供水，以保持正確的流量分配，并可隨時切換至EVR系統和EVC系統的備用冷卻盤管。在EVR系統中，通常在4臺冷卻盤管中有2臺處于工作狀態，同樣在EVC系統中也是在4臺冷卻盤管中有2臺處于工作狀態。

DVN，DVK和DVG的冷卻盤管均裝有三通控制閥，以保持通過每一支管的流量恒定。

在這種配置中，兩臺冷水機組可調節其自身的容量，以滿足DVN，DVG，DVK和RRI（REN在線分析儀）冷負荷需求的變化。

2.2冷凍機工作原理

核島冷凍水系統DEG是一個閉合式的冷凍水回路，它將核島通風系統冷卻盤管所回收的熱量通過冷水機組傳送給RRI系統。冷水機組的蒸發器供應冷凍水，并回收冷凍水回水中的熱量，熱量經冷水機組的冷凝器傳送給RRI系統。

冷凍機組工作介質是R134a。工質基本流程：蒸發—壓縮—冷凝—節流組成一個循環。

即蒸發器殼側低溫低壓液態冷媒在恒壓下蒸發，冷媒從冷凍水回水中吸收熱量，使冷凍水降溫；氣態冷媒經過壓縮機壓縮成高壓，高溫氣體 ，進入冷凝器被RRI水冷卻，氣態冷媒冷凝成高壓液體；經過節流降壓后成為低溫低壓液態冷媒回到蒸發器，如此構成一個循環。最終通過冷媒完成了冷凍水的降溫，其熱量都被排向RRI冷卻水。

3 DEG的實際運行存在問題分析

3.1現場布置不合理

三臺冷水機組的進水、出水管布置不合理，使三臺冷水機組的進出水不能混合。當有兩臺制冷機運行時，冷凍水各自循環一條回路，使制冷機的負荷分配不均。造成一臺制冷機的負荷極大，水溫降不下來；另一臺制冷機的負荷極小，水溫接近停機值（導葉已關至最小位置）。另外，負荷大的一臺制冷機因主電機電流一直處于額定電流狀態，當冷凍水溫、冷卻水溫變化較大或電力波動時，電流會馬上增大而導致制冷機緊急停機，長期這樣運行極易損壞壓縮機內部的旋轉件。

3.2冬季運行問題

3.2.1冬季機組啟動問題

冬季由于實際負荷小，機組啟動時極易造成供油高溫跳機，主電機冷卻不均。解決辦法：為避免供油高溫，應穩定冷凝和蒸發的壓差在250kpa左右，可通過降低蒸發壓力（盡快降低蒸發溫度，即將冷凍水回水溫度調至正常范圍）；可抬高冷凝壓力（提高冷凝溫度：即通過RRI/SEC熱交換器調高冷卻水溫；或者減少冷卻水量，一般不要調水量）。啟機后，盡快手動調節導葉至40%以上，快速降低蒸發溫度即蒸發壓力，增大冷凝蒸發壓差，使供油溫度降低并穩定，此時也就保證了主電機的冷卻。然后再手動調節導葉至實際負荷開度。

在供油溫度高時也可調節油溫閥，用就地專用扳手逆時針旋轉F01或F02（1/4圈），油溫將下降，密切關注油溫變化趨勢，將油溫控制在42℃左右。

冬季巡檢要經常關注機組負荷和實際負荷是否匹配（通過冷凍水溫度判斷），不匹配則手動調節導葉至合適開度。

3.2.2冬季水溫低運行控制問題

在冬季只有反應堆廠房需要冷凍水，且設冷水的水溫和冷凍水的水溫幾乎差不多，機組導葉開度關到10%有時還不行，冷凍水過冷而跳機，對機組正常運行非常不利。可采取的方法有：

1、將DEG冷凍機組放手動，這樣可以將其冷凍水出口溫度低跳機值由6℃降低到5℃；

2、再啟動一臺冷凍水泵，用于提高冷凍水溫。

3、關小運行冷凍機組的RRI側閥門，對其節流。

3.3 DEG系統冷凍機組的導葉開度控制方式問題

因為DEG的設計制造問題使得如果將DEG導葉開度自動控制，則會因為導葉頻繁動作使得連桿斷裂，故很長時間以來DEG導葉一直手動控制。在當前1DEG201GF/301GF并列運行的情況下，為維持供水溫度1DEG201GF的導葉開度較大，其出口的冷凍水供水溫度也較1DEG301GF低2到3℃。因DVN是DEG的最大用戶，在兩臺DEG冷凍機組導葉均保持原開度的情況下，停運DVN風機可能會使DEG的冷凍水供水溫度下降5到12℃，從而因導葉手動狀態下未能及時關小而可能使冷凍水供水溫度較低的1DEG201GF因供水溫度低待機并直至跳機，所以在停運DVN風機前要注意及時關小DEG導葉。另外需要注意的是在當前1#、2#機組DEG機組同時運行的情況下，在停運DVN風機時要及時通知2#機組操縱員，防止2DEG因供水溫度太低而跳機。

4 結束語

通過對DEG冷凍機組的一點分析，希望在實際工作中對大家有一定的幫助，能夠清楚地掌握機組的運行情況，及時地發現并排除機組故障，對系統安全正常運行有著重要的作用。

參考文獻

[1] 核島冷凍水系統手冊 核電秦山聯營有限公司 2005年5月

[2] 核電廠中級運行 核電秦山聯營有限公司 2008年11月

[3] 核電廠專項培訓教材 核電秦山聯營有限公司 2008年11月