秦二廠冷凍水壓力異常原因分析

堯延明

【摘 要】電氣廠房冷凍水系統作為通風系統的冷源，在核電廠整個運行過程中，起到重要的作用，維持廠房溫度在20-35℃區間。本系統在運行過程中冷凍水壓力一直不穩定，從而導致運行人員經常需要對本系統進行泄壓與補水操作，頻繁的手動干預對系統的穩定運行帶來威脅。本文通過對系統冷凍水壓力異常原因細致分析，對系統壓力維持穩定運行提出自己的建議措施。

【關鍵詞】冷凍水機組;壓力;措施

中圖分類號： TM623.4文獻標識碼： A文章編號： 2095-2457（2019）04-0291-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.04.114

1 電氣廠房冷凍水系統功能簡介

電氣廠房冷凍水系統主要是對主控室空調系統、電氣廠房主通風系統和電纜層通風系統的冷卻盤管提供7℃的冷卻水。

本系統為一封閉的冷凍水系統，由兩列冷凍水機組（包括冷凍水泵）、一臺儲存有冷凍水的緩沖罐001BA、一臺冷水儲存罐002BA以及相應的管道和冷卻盤管組成。冷凍機組額定功率下的冷凍水流量為134m3/h。系統流程示意圖如圖1所示：

在冷凍水機組不能使用時，15分鐘內冷水儲存罐DEL002BA向主控室中的冷卻盤管提供冷卻水。兩個系列不能自動的互為備用，但通過閥門012VD可以進行切換，交叉運行，例如冷凍水泵001PO可以和002GF一起運行。

冷凍水由除鹽水SED系統的水來提供，通過一個加藥系統SIR加入磷酸三鈉，調整PH值在11.5至12的范圍之內。正常運行時保證波動箱的壓力在2bar左右，低于此值，應及時補水，彈簧式安全閥004VD和404VD會對超壓進行保護。

2 失去冷凍水的危害

本系統為非安全相關系統，但由于其停運會造成電氣廠房的溫度升高，最終導致機組停運，故它間接地對核電廠的運行安全性有貢獻。技術規范規定如果機組處于功率運行、熱備用、熱停堆或正常中間停堆（RRA切除），在電氣廠房相關房間溫度超過設備運行環境溫度限值（10℃

電氣廠房冷凍水冷凍水故障，將導致通風系統失去冷凍水，從而導致電氣廠房內各機架、配電柜內結露，可能造成線路板或線間短路損壞設備， 同時對主控室計算機系統帶來很大的安全隱患。

計算機對溫度的變化范圍要求較高。溫度不宜過高、過低，更不能有劇烈的變化，即溫度的變化率減至最小。在我國《計算機場地技術條件》國家標準GB2887-89中開機時對機房內溫度的要求見表1，停機時對機房內溫度的要求見表2。

從上可知電氣廠房冷凍水故障，對系統帶來很大的安全隱患。系統的穩定運行，需要將系統中的缺陷消除，這樣才能盡可能將系統保證其穩定運行，而我廠DEL系統長期存在冷凍水壓力異常問題，下面詳細介紹DEL系統冷凍水壓力異常原因及建議措施。

3 系統壓力異常原因

本文只分析冷凍水壓力的異常，前面提到電氣廠房冷凍水冷凍水壓力不穩定，導致目前需頻繁進行補水和泄壓操作。冷凍水基本每班要手動補水一次，冷凍水壓力的不穩定，勢必導致本系統不能長期有效的安全穩定運行，下面就壓力異常的因素歸納一下。

3.1 壓力變大因素

壓力變大無疑為系統接口的外源泄漏導致。大致兩點，其一，系統膨脹水箱，此水箱全體積0.4m3， 而有效體積為0.1m3（水側），該水箱的補水閥003VD為手動截止閥，且只有一個補水閥。截止閥的密封性能較好，但是該閥門由于頻繁操作，勢必造成密封性能降低，從而有內漏的風險，這樣就會導致SED的補給水給冷凍水增壓。

其二，加藥系統給電氣廠房冷凍水添加磷酸三鈉時也會導致壓力變大。該過程一般在機組啟動前，由于大修時系統水排空后充換過新水，系統重新啟動前要求加藥，來調整PH值，這個過程存在系統壓力變大風險。

3.2 壓力變小因素

壓力變小是由于系統中的存在泄漏，為系統中向外泄漏導致壓力下降，系統較容易的地方有以下三點：

（1）各用戶冷卻器的疏水閥。這些閥門在機組啟動前要對熱交換器進行排氣，在關閉該閥門，有關不嚴的風險，從而導致外漏;

（2）各用戶的熱交換器與系統連接為軟連接，此處用法蘭連接，其墊片的磨損會導致冷凍水的泄漏;

（3）熱交換器的傳熱管破損等其他因素會導致系統泄漏。上面總結了一下系統壓力異常的主要因素，為什么系統一些小的泄漏會導致壓力異常變化，而在系統中小的泄漏是不可能避免的，這就要從本系統的設計上找答案。

3.3 電氣廠房冷凍水膨脹水箱設計

電氣廠房冷凍水膨脹水箱在系統運行時，起到緩沖系統冷凍水壓力的作用。其工作原理：電氣廠房冷凍水膨脹水箱上部為加壓氮氣（0.25-0.3Mpa），隔膜內為冷凍水，隔膜上部有一個限位板，隔膜的拉斷強度為18MPa。當壓力上升時，隔膜向上膨脹，為防止隔膜損壞，加裝限位器，此時壓力繼續上升至0.35MPa時，罐子的安全閥動作;當壓力下降時，儲能的氮氣向下釋放能量，減緩系統壓力下降。而真實是該罐子上部是沒有充氮氣，上部空間為空氣，且沒有加壓，導致系統只能靠隔膜的彈性來緩沖系統壓力，導致系統的壓力穩定性降低。

4 對壓力異常的建議措施

對于壓力變大因素，可以在電氣廠房冷凍水膨脹水箱的補水閥前再加一道隔離閥，且可用密封性能較好的隔膜閥，這樣就可以降低內漏風險;而對于加藥系統給電氣廠房冷凍水系統加藥，應嚴格按典型操作票要求，現場人員監視電氣廠房冷凍水膨脹水箱壓力，通過開關電氣廠房冷凍水膨脹水箱疏水閥維持壓力在0.2MPa，有效利用防人因工具避免系統超壓。

對于壓小變大因素，我們應該從哪些方面改進來完善系統。我們在執行規程啟動時，應該對冷卻器充水排氣時，認真確認每個疏水閥關閉到位;對于易磨損的設備，應該建立臺賬，定期進行檢查和更換。而電氣廠房冷凍水膨脹水箱設計中存在的問題，尤為需要改進。

對于膨脹水箱的缺陷，可以有以下三種改進措施。

其一、對電氣廠房冷凍水膨脹水箱上部空間進行充氮加壓，可以在大修期間進行試驗，已驗證其穩壓效果;

其二、也可以考慮更換成開式高位水箱，如DEG的高位緩沖水箱，這樣就可以增加系統的水裝量，自然系統的壓力緩沖能力也相應增加。

其三、對電氣廠房冷凍水膨脹水箱換型，可以將隔膜式緩沖罐更換成膠囊式緩沖罐。囊式氣壓罐工作原理：囊式氣壓罐是由鋼質外殼，橡膠囊內膽構成的儲能器件，橡膠囊把水室和氣室完全隔開，當外界有壓力的水充入囊式氣壓罐的內膽時，密封在罐內的空氣被壓縮，氣體受到壓縮后體積變小，壓力升高并儲存能量，壓縮氣體的膨脹將橡膠囊內的水擠出氣壓罐，輸送至管網。

5 結論

電氣廠房冷凍機組穩定運行為主控室儀表控制系統、配電盤等重要設備的安全穩定運行提供保障。本文通過對冷凍水壓力異常因素及膨脹水箱設計缺陷進行分析，針對機組電氣廠房冷凍機組實際情況，提出相應建議措施。為以后本系統的更好的穩定運行提供借鑒。

【參考文獻】

[1]《電氣廠房冷凍水系統手冊》中國核工業第二研究設計院，2008年1月.

[2]《DEL系統膨脹水箱3、4DEL001BA》中國核工業第二研究設計院，2007年5月.