核電站凝結水氧含量超標問題分析

肖藝挺

摘 要：文章通過對核電站凝結水泵出口氧含量超標的原因、癥狀及檢查方法進行列舉分析，以此探討、研究、制定出問題發生后合理的檢查、處理方法，為氧含量超標問題的解決提供便捷的引導、借鑒方法。

關鍵詞：氧含量；超標；分析

中圖分類號：TM623 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）29-0172-01

本文結合各大核電站以往的運行經驗，對凝結水泵出口氧含量高問題成因進行詳細介紹，并以此歸納合理的檢查處理方法。

1 凝結水泵出口凝結水氧含量超標的原因與癥狀

1.1 凝汽器汽側泄漏

凝汽器汽側泄漏表現為殼側接管破損、隔離邊界內漏及凝汽器殼體破損等情況。根據亨利定律，空氣漏入凝汽器時，將增大凝汽器內空氣的分壓力，從而造成凝結水中溶解的氧增加。泄露量較少時，抽真空系統可以將其抽走，空氣分壓變化不多，水的溶氧量受影響不大，而當泄漏量過大時，凝汽器壓力升高，凝結水的含氧量也相應提高。

所以，凝汽器汽側泄漏造成凝結水氧含量高一般會伴隨著凝汽器壓力的升高。凝汽器汽側漏點的在線查找方法包括覆膜法、火燭法、氦質譜儀檢漏法等：①覆膜法：在設備上包覆薄膜，檢查薄膜的鼓脹程度；②火燭法：點燃蠟燭靠近懷疑漏點，查看火焰偏向；③氦質譜儀檢漏法：在懷疑泄漏的區域釋放氦，再使用氦質譜儀對真空泵出口的排氣進行分析，檢定是否有氦氣漏入。

1.2 凝結水泵入口管系泄漏

凝泵入口管系泄漏與凝汽器汽側泄漏現象相似，但漏點距離抽真空區較遠，空氣即使不溶解到水中也無法及時被抽真空系統抽出，容易伴隨著凝結水被凝泵吸出，造成泵出口的氧表示值超標。

凝泵入口管系泄漏的癥狀為：凝汽器真空度、凝汽器本體氧表示值無明顯變化，但凝泵出口氧表示值較高。這種泄漏的在線檢漏方法與凝汽器汽側泄漏一樣，都是采用覆膜法、火燭法、氦質譜儀檢漏法等幾種。

1.3 取樣儀表故障

凝結水泵出口氧表發生故障的情況較為常見，在許多情況下，凝結水氧含量高都是由于氧表故障出現假數值造成的。氧表故障的癥狀主要表現為：氧含量示值突升甚至超量程或者異常高速的大幅度波動，但系統的其他運行數據均處于正常范圍內。判斷這種故障的方法主要有：儀表調校、更換或切換到備用儀表系統上；采用便攜式氧表對樣水進行測量分析，從數值上判斷是否存在異常。

1.4 取樣管線泄漏溶氧

根據亨利定律：“容器內水中溶解的氣體量與水面上該氣體的分壓力成正比”，暴露在空氣中的水源的氧含量是極高的。凝結水泵出口氧表的取樣管線有滲漏時，相當于管中的凝結水小范圍的暴露在空氣中，空氣中的氧分子將溶入到凝結水中，致使樣水污染。由于泄漏時氧未來得及擴散到管線中即被泄漏到管外，所以在這種情況下氧表示值一般升高不多，普遍都在10 ppb以下。取樣管線泄漏溶氧可通過對取樣管線進行檢漏封堵，再通過讀取處理前后氧表數值進行判斷。

1.5 抽真空系統失效

核電站大都采用帶水環式真空泵組的抽真空系統，該系統失效將使凝汽器失去真空除氧功能。抽真空能力低的原因主要有：泵組入口管泄漏、泵組出口管線排氣不暢、泵組故障出力不足、泵組冷卻水源流量或溫度異常、泵組設計有誤造成極限真空偏低等。

抽真空系統故障的癥狀有：氧含量的升高與凝汽器真空惡化一起出現。切換備用泵或同時投運多臺泵，可觀察到凝汽器真空及含氧量的變化。而當系統設計選型錯誤時，機組初投運時即出現真空低、凝結水氧含量高，同時投運多臺真空泵則改善不大。判斷是否真空系統失效，需結合多種方法進行綜合評價：①對比氧含量超標前后凝汽器真空變化；②切換備用泵或同時投運多臺泵，觀察真空及氧含量趨勢；③執行凝汽器真空氣密性試驗，排查凝汽器汽側系統泄漏情況；④解體檢查真空泵、進出口管線查漏、真空泵出口管線流量測量、真空泵循環水、冷卻水流量及溫度測量等檢查是否存在故障。⑤如初投運時就有問題，需采集數據進行出力計算；⑥臨時提高真空泵汽水分離器液位，或者增加真空泵循環水冷卻水流量，觀察是否有改善。⑦結合凝汽器汽側查漏的結果分析失效對氧含量高的貢獻程度。

1.6 凝汽器過冷度高

過冷度是指在凝汽器壓力下的飽和溫度與凝結水溫度之差。過冷度高表象為凝結水溫度過低或飽和溫度過高。由亨利定律計算公式：容器中空氣的分壓力P等于其在水中的溶解度x與亨利常數H的乘積。P過高時，凝汽器壓力升高、凝結水過冷度升高。H與溫度有關，同樣分壓、溶劑環境下，H下降則凝結水溫度下降，即凝結水過冷度升高。P升高或H下降，都會造成x升高。即是過冷度高時，溶氧量x也會升高。凝汽器中空氣分壓力高主要是凝汽器汽側泄漏或抽真空系統失效引起，癥狀及排查方法與此兩種相同。而凝結水溫度過低，可通過監視運行數據比對及計算端差、熱力分析進行確認。

1.7 外部水源進入系統

外部未經除氧處理的水進入到凝結水中，都會造成凝結水的含氧量升高。這些外部水源包括：凝泵、低加疏水泵的外供軸封水，低加疏水罐、復式低加等各容器的液位計實驗用水，凝汽器補水水源等。在核電站，以上所有外部水源均由除鹽水提供，不是連續供給的，且由同一母管提供。所以，可以在合適的窗口下隔離供水母管，觀察氧表示值變化加以判斷。確定存在問題后，再進行局部隔離，鎖定泄漏點。

1.8 凝汽器海水泄漏

凝汽器換熱管破裂或管板焊縫缺陷穿透，都會造成管中的海水泄漏。當漏點較低或漏量過大時，海水中所含氧氣來不及析出由真空泵抽走，就會造成凝結水氧含量高。在海水泄漏時，鈉表及電導率表示值會比氧表示值更早反應，且幅度更大，可以以這此判斷海水泄漏的可能性。

2 凝結水泵出口凝結水氧含量超標原因的分析方法

如上所述，導致凝結水氧含量超標的原因很多，不組織好分析排查工作，將會造成大量資源損耗。因此，需結合系統各運行參數的變化趨勢及各種可能原因的癥狀，篩選出最有可能的原因進行排查。而當需全面排查時，可按照以上各種可能原因的排查方法的難易程度，由簡到繁的有步驟的進行：首先，檢查氧表是否故障；其次，檢查取樣管線是否滲漏；第三，核查是否有凝汽器海水泄漏；第四，檢查是否有外部水源漏入；第五，切換真空泵組，判斷泵組是否故障；第六，氦檢漏檢查凝泵入口管及真空泵入口管泄漏情況；最后啟動凝汽器汽側查漏的工作。同時，核實是否存在過冷度高的問題。如果問題在工程調試階段就已存在，還需考慮設計有誤的可能。

3 結 語

凝泵出口凝結水氧含量高一直是困擾各大電站的一大難題，不僅耽誤機組上行，還會影響機組運行效率。只有深入的了解其所有可能原因及表象，才能以此制定出正確的核查方案，直擊痛點，從根本上解決問題。

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