廠用水系統改造實踐與研究

俞景偉

山東核電有限公司 山東 煙臺 265116

【關鍵字】廠用水；改造；檢修備用泵；可靠性

廠用水系統設置A/B兩列，每列100%容量，每個系列在電廠正常運行功率下具有100%容量的冷卻能力。廠用水系統增設C泵作為A/B泵的檢修備用泵，增加了廠用水系統檢修的靈活性。在機組各運行模式下，均可由C泵替代A泵或B泵，整個機組仍可維持廠用水雙列運行條件，增加了廠用水供水可靠性，提高了機組的可用率和經濟性。

一、廠用水系統簡介

廠用水系統是一個以海水作為冷卻介質的開環冷卻系統，它向設備冷卻水熱交換器提供冷卻水，帶走一回路和部分二回路電站設備的熱量，最終排往循環水排放管道。廠用水系統由具有相同配置的兩列設備和管道組成；每一列包括一臺100%容量的廠用水泵、一個自動反沖洗濾網、一臺設備冷卻水熱交換器以及相關閥門和管道等設備組成；泵取水管線淹沒在與循環水引水渠道與取水管道相連的濕井里。

二、廠用水系統運行

廠用水系統在正常運行情況下有四種運行方式和操作：單列運行(功率運行工況)；兩列運行(停堆工況)；切換泵；切換熱交換器。

電廠正常運行時，一臺泵運行另一臺備用，如果運行泵跳泵或者檢測到運行泵出口壓力低，備用泵會接到一個自動啟動信號。在主控室或者遠方停堆站通過電站控制系統控制泵的啟停，廠用水泵手動或者自動啟動的允許條件有兩個：兩臺廠用水泵的出口閥必須關閉；排放管道閥門需要開啟。廠用水泵正常啟動過程為：發出啟泵信號，泵出口電動蝶閥在最初10秒內仍保持關閉用于排出泵出口管線內可能存在的空氣，之后閥門開啟至中間位置并保持30秒，然后在90秒內達到全開位置。整個啟動過程的設計主要是避免泵電機過載。每臺泵出口位置的膨脹節用來防止廠用水出口管線負荷過大時泵管嘴過應力，泵運行導致的震動過大時需要隔離下游管線。如果在啟泵信號發出15秒后泵出口閥門仍未開啟則會自動停泵。

三、廠用水系統改造原因

廠用水系統原設計2臺廠用水泵，存在兩點運行和檢修方面設計缺陷：

1.正常運行，僅要求廠用水一列運行；在電廠運行模式5(冷停堆)和模式6(換料)衰變熱導出期間，廠用水的運行對乏燃料池的冷卻很重要，必須投入廠用水兩系列運行。如果在模式5和模式6期間因設備故障、檢修導致一臺廠用水泵不可用，一回路水裝量必須在12小時內提升至堆芯以上，72小時內退出上述運行模式。

2.廠用水泵布置在鼓形濾網后，循環水泵吸水室前，廠用水泵與循環水泵共用流道。循環水泵檢修時，對應進水流道須排干，對應流道上布置的廠用水泵不能運行，無法支持廠用水泵雙列運行。

廠用水系統原設計沒有考慮上述設備故障和檢修窗口問題，對機組運行經濟性、可靠性產生較大影響。

四、廠用水系統改造方案和影響

在原有2臺廠用水泵基礎上增加一臺檢修備用泵，僅用于停堆換料期間有一列相應的循環水泵取水明渠設備需要檢修時投運，為設備冷卻水系統提供兩列冷卻。原取水方式：廠用水泵從循環水泵進水流道上開孔取水：A廠用水泵從B循環水泵進水流道上取水，B廠用水泵從C循環水泵進水流道上取水。增加第三臺廠用水泵后取水方式：新增加的C泵從A循環水泵流道取水，通過連通管及電動閥V003A/B與原廠用水泵A/B出水管相連。

增加第三臺廠用水泵的影響：提高了正常功率運行期間和停堆期間的備用手段，系統可靠性增加；可以在停堆期間進行循環水和廠用水泵停運進行檢修，窗口時間大大增加，經濟性增加；新增泵與原泵參數一致，通用性強，維修和備件采購方便。

五、廠用水系統改造困難和措施

廠用水C泵項目包括新增C泵的泵本體、管道、電儀安裝調試和原A/B列的電氣儀控改造。在A/B列電氣儀控改造期間，A/B列將停電、停運，一回路將失去廠用冷卻水，機組狀態將不能滿足裝料時核島廠用冷卻水系統必須雙列投運的要求。這使得廠用水新增C泵改造項目成為制約機組裝料的關鍵因素之一，成為機組階段性的重點工作。

為消除該裝料制約因素，成立了廠用水系統新增C泵專項工作小組，全面梳理設計、采購、施工和調試工作內容，研究A/B列雙列同時停運、單列先后停運兩種方案，編制專項計劃，分析確定關鍵路徑，優化施工順序、調試邏輯，重點協調推動關鍵路徑相關工作，經過多次研究確定了B/A列先后停運安裝調試方案，詳見下圖：

項目實施過程中，工程人員集中力量完成B/A列電儀改造施工和C列管道與B/A列管道接口施工；調試人員連續加班完成中壓切換柜調試和B/A泵電儀改造后調試工作；設計采購人員積極協調中間繼電器閉鎖變更、電機加熱器雙路電源并列問題。在專項組及各方人員精誠合作下，優先使廠用水系統A/B列全部恢復運行，使一回路廠用冷卻水系統滿足了裝料要求。

A/B列恢復運行后，泵本體安裝和管道支架施工上升為關鍵路徑。為確保C泵盡早可用，維修人員連續加工，確保了調整墊片提前完成；工程人員24小時進行焊接施工，使管道組對焊接順利完成，系統實現封閉，確保了C泵調試前提條件滿足；調試人員提前準備試驗文件，積極協調人力，在調試先決條件滿足后立即連夜開展調試工作；計劃人員全程跟蹤施工調試中出現的新問題，有力協調各方資源，積極創造前提條件，動態調整計劃邏輯，確保各項工作按照計劃目標時間推進。

隨著廠用水C泵A列流道性能試驗結束，廠用水新增C泵調試工作全部完成，C泵具備投用條件，這標志著廠用水C泵改造項目關鍵路徑工作結束。廠用水C泵改造項目的順利完工，近期內確保機組具備裝料條件，遠期解決了大修時不能維修兩臺循環水泵的問題。

六、廠用水系統改造問題研究

廠用水系統原設計上的A/B泵互為備用，運行泵跳泵或者檢測到運行泵出口壓力低，備用泵會接到一個自動啟動信號聯鎖啟動。此次改造增加的廠用水C泵為檢修備用泵存在如下問題：1.C泵的中壓電源、工藝流道、控制回路、出口壓力表和主控畫面顯示均與原A/B泵共用，若需要切換至C泵運行或備用，需要運行人員手動切換電源、出口壓力表和閥門控制回路，C泵不是真正意義上的備用泵；2.在泵切換期間，只有一臺泵可用，其余兩臺泵均不可用，時間長達3小時，此時若運行泵出現故障，機組將失去冷卻水被迫后撤；3.廠用水C泵長期處于停運狀態，需要進行定期啟動試驗和檢查維護，在定期切換廠用水泵期間無備用泵，給機組造成一定風險；4.廠用水C泵主控畫面顯示借用原A/B泵，無法在主控獨立監視運行狀態和參數，需要就地檢查確認。

鑒于廠用水C泵的上述問題，需要進一步研究和設計，增加廠用水C泵獨立的中壓電源、控制回路、出口壓力表和主控室控制顯示畫面，以徹底解決目前C泵存在的上述備用、切換風險和監視控制問題。