秦山二期CVI抽真空系統運行分析

葛 超

（中核核電運行管理有限公司 運行三處，浙江 嘉興 314300）

1　CVI系統的功能

凝汽器真空系統(CVI)的功能是在汽輪發電機啟動時和正常運行期間從凝汽器中抽除空氣和不凝結氣體，以建立凝汽器真空并保持凝汽器的設計真空度，從而為汽輪機提供一個合適背壓。具體地說：

(a)按照HEI表面式凝汽器標準，在向汽輪機送入蒸汽前，用三套真空泵抽氣成套設備在30分鐘內將凝汽器 (CEXl0lCS，102CS和 103CS)的壓力從大氣壓力降低到 33.86kPa(a)；

(b)按照真空泵抽氣成套設備供貨商的建議，在汽輪發電機組正常運行時用兩套真空泵抽氣成套設備保持凝汽器的壓力(設計值)5.4kPa(a)；

(c)凝汽器真空系統所設置的真空破壞裝置(即真空破壞閥)在汽輪機脫扣停機過程中投運，讓汽輪發電機組較快地降速；

(d)凝汽器真空系統中還設有放射性監測點，供利用輻射防護監測系統對二回路系統進行放射性監測。

2　抽真空系統運行原理

水環式真空泵的原理：秦山二期的真空泵是兩級泵，該泵的工作結構及原理示意圖如圖1、圖2所示。

真空泵由轉子（葉片和軸）、殼體、進口、出口、錐面及旋轉壓縮劑液（水環）等組成。轉子與外殼之間有一偏心距，當轉子在殼體內旋轉時，在泵殼內形成一個偏心的旋轉液環，對冷凝器內的空氣進行吸入、壓縮和排出等過程，達到從冷凝器內排出空氣的目的。在圖 2的圖（A）中，壓縮液從圖示位置注入葉輪艙；圖（B）段中，液環向外運動，使轉子葉片內的空間體積增大，從進口吸入空氣，所以圖（B）為吸入空氣過程；轉子在圖（C）段轉動時，液環對葉片內空間進行壓縮（空間體積減小），空氣壓力升高，故圖（C）段為壓縮過程；圖（D）段是受壓空氣從出口處排出過程。由此可見，轉子帶動液環旋轉一周，完成了對空氣的吸入、壓縮和排出三個過程，并在吸入進口處形成高度真空 （即進口處是整個冷凝器汽側空間壓力最低的）。

圖1　納式二級TC真空泵的組成

3　CVI系統的運行事件及解決措施

3.1　真空泵逆止閥故障導致真空泵效率低下的處理

我廠曾經出現過部分真空泵效率降低的現象，原因是兩級真空泵之間的逆止閥由于腐蝕造成內漏引起的。我廠兩級真空泵是串聯關系，但在對凝汽器抽真空初始階段，由于真空度較低，導致一級真空泵的出口壓力大于汽水分離器壓力，此時位于一級真空泵出口的逆止閥就會自動開啟，將一級真空泵的工質通過逆止閥直接排入汽水分離器，此時二級真空泵被旁路。在真空度較高時，一級真空泵出口壓力將低于汽水分離器壓力，逆止閥自動關閉，一級真空泵出口工質將進入二級真空泵，最終由二級真空泵排入汽水分離器。 見圖 3、圖 4：

圖2　第一級液體壓縮和空氣流動

圖3　真空之間的逆止閥現場照片

圖4　CVI101PO一二級真空泵之間的逆止閥現場照

解決措施：該閥由于腐蝕穿孔，已經進行更換。但目前更換后的逆止閥仍是銅質閥芯，在氨的環境下易腐蝕。正常運行時，如果該逆止閥不內漏，測上下游溫度應該是一致的，如果存在內漏，則在逆止閥前后壓差下，工質在低壓側膨脹，將導致兩端溫度不一致。因此對現場逆止閥上下游進行測溫，結果逆止閥溫度明顯低于其它溫度，說明在逆止閥有反向內漏，二級真空泵的高壓工質經逆止閥漏點進入低壓的一級真空泵出口，進行降壓膨脹，導致降溫。現場觀察逆止閥外殼有明顯的冷凝水情況，表明該逆止閥內漏嚴重。因此現場巡檢時應加強關注。

3.2　CVI系統入口逆止閥故障處理

長期以來，真空泵實施定期切換后，凝結水的氧含量以及真空會出現較大變化，只要2CVI301PO停運后，凝結水的氧含量會出現較大上漲，凝汽器的真空會變差，二回路的陽電導也會出現較大幅度的上漲。而只要2CVI301PO在運行狀態，凝汽器的真空以及凝結水的氧含量、陽電導就會變好些。

為此主控和現場做了一些試驗，試驗之初2CVI101/301PO處于并列運行狀態，隨后主控停運了2CVI101PO，只保持2CVI301PO運行。根據凝汽器真空的趨勢圖5可以看出：真空上漲幅度很小,從9.023-9.315，最后趨勢走平，調門開度和熱功率幾乎沒有影響。從這個現象來看，目前真空泵的出力主要是在于2CVI301PO，其余的泵在和2CVI301PO并列運行時幾乎沒有出力，也可以判斷出2CVI101/201PO在運行時逆止閥可能就沒有開啟。

圖5　凝汽器真空的趨勢圖

為解決真空泵入口逆止閥無法開啟問題，聯系機械隊對逆止閥的選型工作進行了討論，準備對2CVI201PO逆止閥進行實驗性更換，以確認該問題是否真是由于逆止閥打不開所致,閥門更換完畢后，運行對2CVI031VA更換后的性能進行了驗證，結果顯示：2CVI031VA重新換型后出力明顯增加，且2CVI201PO與2CVI101PO并列運行時比2CVI301PO與2CVI101PO并列運行時真空更好，且凝結水的氧含量出現下降，從37.7ppb下降至30ppb左右。為驗證2CVI031VA嚴密性，對 2CVI201PO進行了試驗，將 2CVI201PO停運，泵停運后凝泵出口氧含量由初始30.5ppb上升至60ppb，凝汽器真空開始上漲（幅度較大）。隨后運行將2CVI201PO手動隔離閥2CVI061VA關閉后，凝泵出口氧含量開始下降，由此可以判斷出2CVI031VA逆止閥回座不嚴，驗證結束后，重新啟動2CVI201PO。（見趨勢圖6）

圖6　凝汽器真空的趨勢圖

解決措施：通過以上試驗表明，真空泵入口逆止閥回座不嚴是導致真空變差的主要原因，為提高真空泵運行效率及穩定性，對真空泵組進行改造，建議在入口逆止閥下游增加與泵連鎖的氣動閥，這樣泵啟動該氣動閥打開，泵停運該氣動閥關閉，這樣可以有效防止入口逆止閥回座不嚴導致真空變差，另外為了穩妥起見，先在一臺真空泵組實施改造，根據改造效果決定后續行動。

3.3　1CVI301PO汽水分離器液位持續走高的原因及分析

以往曾經出現過1CVI301PO汽水分離器液位持續走高，而其它兩個泵的汽水分離器的液位正常，對補水電磁閥及其它設備檢查無異常，所以初步可以確定汽水分離器的水來自抽氣的冷凝水，而抽氣當中的水分大也是因夏天海水潮濕溫度高，對汽機排氣冷凝效果差導致。另外前期我們曾經做過CVI系統效率試驗，得出的結論是真空泵效率1CVI301PO＞101PO＞201PO，并且從現場管道布置上看1CVI301PO入口離抽氣母管最近，所以這就是1CVI301PO汽水風離器液位持續走高的原因。

解決措施：一種是在抽氣母管上加裝冷凝罐，目前廣泛采用的方法是將溫度較低的除鹽水或者冷后的凝結水引入抽氣母管冷凝罐,混合氣體中的蒸汽凝結水與噴入的減溫水混合后回收,這樣可以將抽氣中的水分去除，不凝結的空氣由真空泵抽出。該方法具有布置簡單、投資少的特點,且沒有任何轉動設備,免于維護,因此是最為經濟、可靠的方法。典型流程如圖7所示。

圖7　凝汽器抽空氣管冷卻示意圖

另一種方法可以將抽氣母管到各個真空泵的管道距離進行平均分配，如圖8所示，其次調整三個泵的效率，使其出力大致相同，這樣可以均衡汽水分離器液位，減少對系統的影響。

圖8　抽氣管道示意圖

4　總結

CVI系統運行是否良好對機組總的效率影響有很大作用。在機組穩定運行期間作為現場人員要保證CVI系統穩定運行，同時加強對CVI系統內設備的運行和參數關注。發現異常及時處理，避免或減少事故帶來的經濟效益的損失，為機組的穩定運行做出應有的貢獻。

【參考文獻】

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［5］丁建陽 CVI真空泵相關問題匯報海鹽：核電秦山聯營有限公司.

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