國內(nèi)某核電站循環(huán)水系統(tǒng)調(diào)試工期優(yōu)化方案研究

包桓銘，劉柯楠

(國核工程有限公司，上海 200233)

0 引言

循環(huán)水系統(tǒng)(CWS)是常規(guī)島非常重要的系統(tǒng)，其主要功能是作為最終熱阱將凝汽器的熱量傳輸至海水，并為開式冷卻水系統(tǒng)提供冷卻水源，通過閉式冷卻水系統(tǒng)冷卻汽輪機(jī)輔機(jī)。循環(huán)水系統(tǒng)也為核島廠用水系統(tǒng)和輔助車間(BOP)海水淡化系統(tǒng)提供水源。

因此，循環(huán)水系統(tǒng)調(diào)試不僅影響常規(guī)島主線調(diào)試，還會影響核島和BOP部分系統(tǒng)的調(diào)試。本文以國內(nèi)某AP1000核電站循環(huán)水系統(tǒng)為例，對循環(huán)水系統(tǒng)調(diào)試工期的優(yōu)化進(jìn)行探討。

1 循環(huán)水系統(tǒng)簡介

某AP1000核電站是世界首堆AP1000核電站，循環(huán)水系統(tǒng)采用海水直流的供水方式，循環(huán)水取自東海，經(jīng)過熱交換器后再排入該海域海灣。循環(huán)水系統(tǒng)包含2臺50%容量的循環(huán)水泵(CWP)，循環(huán)水經(jīng)過2根獨(dú)立的循環(huán)水管道進(jìn)入汽輪機(jī)廠房，每根管道分成3條支線(共6條支線)，每條支線都與1臺凝汽器的一側(cè)水室相連。循環(huán)水經(jīng)過凝汽器后回流到2根獨(dú)立的管線并流入虹吸井，最終將經(jīng)過熱交換的海水排入大海[1]。循環(huán)水系統(tǒng)流程如圖1所示。

2 循環(huán)水系統(tǒng)調(diào)試簡介

2.1 系統(tǒng)調(diào)試項(xiàng)目及流程

循環(huán)水系統(tǒng)調(diào)試試驗(yàn)共19項(xiàng)，分為2個(gè)移交包調(diào)試，循環(huán)水泵出口閥之前為01包，循環(huán)水泵出口閥門之后(含出口閥門)為02包。循環(huán)水系統(tǒng)調(diào)試試驗(yàn)項(xiàng)目見表1。

循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)備較多，覆蓋前池、循環(huán)水泵房、汽機(jī)房等區(qū)域，做好合理調(diào)試計(jì)劃至關(guān)重要。圖2為循環(huán)水系統(tǒng)調(diào)試活動的邏輯順序。

該核電站循環(huán)水泵采用葉片可調(diào)式混流泵，泵軸為中空結(jié)構(gòu)，內(nèi)部裝有控制棒，可根據(jù)海水溫度調(diào)節(jié)葉片開啟角度，從而控制循環(huán)水流量，以達(dá)到減小循環(huán)水泵電功率的目的[2]，因此，調(diào)試過程與常用循環(huán)水泵有所不同。

(1)循環(huán)水泵調(diào)試。該循環(huán)水泵是國內(nèi)核電站首次采用的葉片可調(diào)式泵，國內(nèi)核電暫時(shí)沒有此類循環(huán)水泵的調(diào)試經(jīng)驗(yàn)[3]。與傳統(tǒng)循環(huán)水泵調(diào)試相比，該循環(huán)水泵還增加了循環(huán)水泵電機(jī)頂軸油試驗(yàn)、循環(huán)水泵油單元試驗(yàn)和沖洗以及葉片調(diào)節(jié)單元試驗(yàn)。

(2)循環(huán)水泵電機(jī)頂軸油試驗(yàn)。每臺循環(huán)水泵配備1臺頂軸油泵，確保循環(huán)水泵啟動前電機(jī)軸承被正常頂起，形成油膜，從而降低軸承摩擦，是循環(huán)水泵電機(jī)空載的前提條件之一。

(3)循環(huán)水泵油單元試驗(yàn)和沖洗。油單元試驗(yàn)確保油泵為葉片角度調(diào)節(jié)單元提供油壓，并維持循環(huán)水泵葉片在任意角度下穩(wěn)定運(yùn)行[4]。該試驗(yàn)是執(zhí)行循環(huán)水泵啟動的必要條件。

(4)循環(huán)水泵葉片調(diào)節(jié)單元試驗(yàn)。該單元通過啟動葉片控制電機(jī)來帶動機(jī)械控制單元?jiǎng)幼鳎刂朴蛦卧葘?dǎo)閥的開度，以調(diào)節(jié)循環(huán)水泵軸承液壓缸上下腔室的進(jìn)油量，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)葉片開啟角度的功能[5]。該試驗(yàn)也是執(zhí)行循環(huán)水泵啟動的必要條件之一，葉片調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)如圖3所示。

2.2 影響調(diào)試工期的主要因素

從系統(tǒng)調(diào)試的角度來看，影響調(diào)試工期的因素可以分為不可控因素和調(diào)試自身因素。

試驗(yàn)名稱試驗(yàn)分類掛牌和流程檢查試驗(yàn),機(jī)械、電氣、儀控、氣動閥和電動閥試驗(yàn)單體設(shè)備運(yùn)行前檢查循環(huán)水系統(tǒng)報(bào)警與聯(lián)鎖試驗(yàn)邏輯聯(lián)鎖試驗(yàn)室真空泵、二次濾網(wǎng)、旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)、沖洗水泵和排污泵預(yù)運(yùn)行試驗(yàn)輔助設(shè)備運(yùn)行試驗(yàn)循環(huán)水泵油單元試驗(yàn)和沖洗,循環(huán)水泵電機(jī)空載試驗(yàn),葉片行程調(diào)節(jié)和頂軸油單元試驗(yàn)循環(huán)水泵空載前準(zhǔn)備及空載試驗(yàn)循環(huán)水泵房進(jìn)水泵房進(jìn)水循環(huán)水泵啟動及系統(tǒng)充水和功能試驗(yàn),循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行能力驗(yàn)證試驗(yàn)循環(huán)水泵試驗(yàn)

圖2 循環(huán)水系統(tǒng)調(diào)試活動邏輯順序

圖3 葉片調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)

2.2.1 不可控因素

(1)設(shè)計(jì)方面。主要是指調(diào)試準(zhǔn)備和調(diào)試程序編制的上游文件，主要包括調(diào)試導(dǎo)則、系統(tǒng)調(diào)試大綱、設(shè)備清單和工藝流程圖等。循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)已經(jīng)相當(dāng)成熟，基本不會因?yàn)樵O(shè)計(jì)問題而導(dǎo)致調(diào)試工作延誤。

(2)設(shè)備制造。該核電站循環(huán)水泵采用的是葉片可調(diào)式結(jié)構(gòu)，是國內(nèi)核電站首次采用，對泵的工藝水平以及試驗(yàn)過程存在不確定性。

(3)施工質(zhì)量。海水循環(huán)水系統(tǒng)的防腐要求非常高，循環(huán)水泵和旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)的安裝質(zhì)量也需要著重關(guān)注。循環(huán)水管道在進(jìn)水過程中多次發(fā)生泄漏，這也是影響系統(tǒng)進(jìn)水的重要因素。

(4)環(huán)境影響。循環(huán)水系統(tǒng)泵房進(jìn)水需要進(jìn)行海上作業(yè)，受天氣影響較大，也是不確定的因素之一。

(5)意外事件。調(diào)試期間若發(fā)生系統(tǒng)設(shè)備損壞，或某些結(jié)果無法達(dá)到設(shè)計(jì)要求，需要進(jìn)行消缺，也會嚴(yán)重影響調(diào)試工期。

2.2.2 調(diào)試自身因素

(1)計(jì)劃與進(jìn)度控制。制訂合理的調(diào)試計(jì)劃對后期進(jìn)度的控制至關(guān)重要。調(diào)試計(jì)劃應(yīng)充分考慮系統(tǒng)的特點(diǎn)，對工期預(yù)計(jì)、人力需求和設(shè)備制造質(zhì)量進(jìn)行充分考慮，確保計(jì)劃的可執(zhí)行性。

(2)技術(shù)水平。不同核電站的相同系統(tǒng)都存在差異，設(shè)備制造也會存在差異，調(diào)試人員的調(diào)試經(jīng)驗(yàn)豐富程度也會對調(diào)試工期產(chǎn)生影響。

(3)人力需求。調(diào)試過程是一個(gè)多部門協(xié)調(diào)工作的過程，不僅需要調(diào)試人員，還需要維修、運(yùn)行、建安、采購、廠家等多部門或單位相互配合，因此人員的合理安排和部門間的協(xié)調(diào)顯得尤為重要。

(4)調(diào)試質(zhì)量。良好的調(diào)試質(zhì)量是調(diào)試進(jìn)度的重要保障。做好試驗(yàn)準(zhǔn)備、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)案和經(jīng)驗(yàn)反饋會減少重復(fù)性工作，增加試驗(yàn)合格率，大大縮短調(diào)試工期[9]。

3 系統(tǒng)調(diào)試方案及優(yōu)化

3.1 系統(tǒng)調(diào)試方案

由于循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)備多且分布區(qū)域廣，各個(gè)試驗(yàn)之間又相互影響和制約，因此，合理安排調(diào)試工作顯得尤為重要。整個(gè)系統(tǒng)調(diào)試分為以下3個(gè)階段執(zhí)行。

3.1.1 系統(tǒng)試驗(yàn)前檢查

系統(tǒng)調(diào)試前，需完成系統(tǒng)所有設(shè)備的掛牌，機(jī)、電、儀、電動閥和氣動閥的運(yùn)行前檢查。

3.1.2 循環(huán)水泵調(diào)試前準(zhǔn)備試驗(yàn)

(1)系統(tǒng)輔助設(shè)備調(diào)試。由于泵房進(jìn)水后旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)和二次濾網(wǎng)就不具備空載試驗(yàn)的條件，因此，該調(diào)試需在泵房進(jìn)水前完成。為防止系統(tǒng)泄漏導(dǎo)致泵房淹沒，需在泵房進(jìn)水前完成排污泵調(diào)試。

(2)泵房及系統(tǒng)進(jìn)水。泵房進(jìn)水前需要完成所有設(shè)備的空載試驗(yàn)；同時(shí)，還需要檢查循環(huán)水泵和系統(tǒng)管道防腐涂層完好程度，損壞或過期的防腐涂層需要重新噴涂或修補(bǔ)。進(jìn)水前需提前協(xié)調(diào)取水口吊裝作業(yè)的時(shí)間，以保證進(jìn)水作業(yè)能夠按計(jì)劃執(zhí)行。

(3)系統(tǒng)進(jìn)水后輔助設(shè)備調(diào)試。進(jìn)水完成后，特別是海水高潮位時(shí)檢查系統(tǒng)是否泄漏。確認(rèn)系統(tǒng)無泄漏后，開始執(zhí)行旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)、二次濾網(wǎng)、沖洗水泵和水室真空泵的帶載試驗(yàn)。

3.1.3 循環(huán)水泵啟動

循環(huán)水泵油單元試驗(yàn)、頂軸油試驗(yàn)和葉片調(diào)節(jié)單元試驗(yàn)是循環(huán)水泵啟動的前提條件。循環(huán)水泵就地實(shí)際聯(lián)鎖試驗(yàn)必須完成，確認(rèn)系統(tǒng)邏輯聯(lián)鎖控制正確后方可執(zhí)行循環(huán)水泵啟動試驗(yàn)。循環(huán)水泵的啟動標(biāo)志著循環(huán)水系統(tǒng)可用，并為后續(xù)其他系統(tǒng)調(diào)試試驗(yàn)提供必要保障。

3.2 調(diào)試方案優(yōu)化

本文根據(jù)調(diào)試中發(fā)生的實(shí)際問題，從調(diào)試計(jì)劃入手進(jìn)行優(yōu)化。循環(huán)水泵啟動標(biāo)志著循環(huán)水系統(tǒng)可用，因此，循環(huán)水系統(tǒng)調(diào)試以循環(huán)水泵啟動為目標(biāo)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化。

3.2.1 設(shè)備消缺

#1機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)調(diào)試期間，多次發(fā)生因試驗(yàn)設(shè)備質(zhì)量而嚴(yán)重影響調(diào)試工期的現(xiàn)象，如排污泵絕緣低，閥門、海水管道防腐涂層失效等。#2機(jī)組建安后期，調(diào)試提前介入，對可能存在質(zhì)量隱患的設(shè)備進(jìn)行檢查，提前對設(shè)備進(jìn)行消缺，確保調(diào)試工作的順利進(jìn)行。

3.2.2 交叉開展檢查工作

交叉開展2個(gè)移交包的機(jī)、電、儀檢查和電動閥、氣動閥檢查試驗(yàn)。在完成設(shè)備掛牌后，對單體設(shè)備進(jìn)行機(jī)、電、儀、電動閥和氣動閥檢查，若同時(shí)執(zhí)行會導(dǎo)致試驗(yàn)對象沖突且存在安全風(fēng)險(xiǎn)，若依次開展試驗(yàn)又影響工期，考慮到人力安排的緣故，需對2個(gè)移交包交替執(zhí)行試驗(yàn)。

3.2.3 邏輯聯(lián)鎖試驗(yàn)

邏輯聯(lián)鎖試驗(yàn)活動貫穿于整個(gè)系統(tǒng)調(diào)試中。完成單體設(shè)備檢查后即可執(zhí)行設(shè)備報(bào)警和聯(lián)鎖的部分試驗(yàn)，因此，將邏輯聯(lián)鎖試驗(yàn)分階段執(zhí)行可大大縮減試驗(yàn)工期。

3.2.4 循環(huán)水泵本體調(diào)試

循環(huán)水泵本體調(diào)試包含空載和帶載試驗(yàn)。循環(huán)水泵啟動邏輯條件包含油單元運(yùn)行且油壓正常、頂軸油泵運(yùn)行3 min、葉片調(diào)節(jié)單元可用等條件。為防止循環(huán)水泵運(yùn)行時(shí)造成電機(jī)軸承磨損，需在循環(huán)水泵啟動前將軸承頂高以形成油膜。油單元和葉片調(diào)節(jié)單元可確保葉片角度可調(diào)且穩(wěn)定維持在某固定角度，由于空載不帶泵體運(yùn)行，可通過強(qiáng)制聯(lián)鎖信號方式完成。優(yōu)化后的調(diào)試計(jì)劃安排如圖4所示。

圖4 優(yōu)化后的循環(huán)水系統(tǒng)調(diào)試試驗(yàn)計(jì)劃

由圖4可見，去除系統(tǒng)移交前的設(shè)備消缺工作，從系統(tǒng)移交到泵房進(jìn)水節(jié)點(diǎn)所需調(diào)試工期為60 d，到完成循環(huán)水泵啟動所需調(diào)試工期為80 d。將該核電站#1，#2機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)調(diào)試的實(shí)際工期與優(yōu)化后調(diào)試工期進(jìn)行對比，見表2。優(yōu)化后，#1，#2機(jī)組整個(gè)調(diào)試工期分別縮減了25%和33%，大大推進(jìn)了工程進(jìn)度。

表2 循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化前、后調(diào)試工期對比

4 結(jié)論

循環(huán)水系統(tǒng)作為電廠其他系統(tǒng)調(diào)試的前提，其調(diào)試進(jìn)展會嚴(yán)重制約其他系統(tǒng)的調(diào)試工作，合理的調(diào)試計(jì)劃會大大縮減系統(tǒng)調(diào)試工期，為保證常規(guī)島、核島及BOP工藝系統(tǒng)縱深調(diào)試創(chuàng)造了必要條件。