核電廠的壓空系統運行與異常處理

王艷勝 焦敏 張陽 高蘊青

摘要：在日常運行中，由于壓空系統故障產生缺陷非常多，而其中有很多可能造成機組瞬態，甚至停機停堆。SAP系統的作用是生產核電站所有動力設施所需要的壓縮空氣。通過SAR壓縮空氣分配管網用于核島、常規島和外圍設備的啟動控制器供氣，通過SAT壓縮空氣分配管網供氣，以滿足所有廠房內動力設施運行和維修的需要。SAP系統的設計滿足兩臺核電機組正常運行、汽輪機停運時的冷卻或干燥、停堆維修期間和安全殼壓力試驗幾種工況的要求。

關鍵詞：控制技術;核電廠;壓空系統

引言

核電廠壓縮空氣生產系統（簡稱SAP）是重要公共系統，為核電廠安全運行提供生產動力氣源。某電廠SAP系統涵蓋ZC廠房內主空氣壓縮機和干燥器、核島電氣廠房內的應急空氣壓縮機和干燥機以及安裝在BOP管廊（GB）溝內的壓縮空氣生產系統管網。一旦機組喪失壓縮空氣，則對核電廠安全穩定運行產生嚴重威脅，急需在機組調試過程中及早發現SAP存在的問題并進行深入分析與改進。

1空氣壓縮機系統工作原理

核電廠的空氣壓縮機為油潤滑，水冷箱式螺桿型空氣壓縮機，分低壓缸和高壓缸兩級壓縮，出口為無油，無波動壓縮空氣，最大工作壓力為10bar，ZC廠房內的每臺空氣壓縮機都封在一個絕熱箱內，它主要由空氣過濾器、低壓轉子、中間冷卻器、高壓轉子、后冷卻器、電動機、聯軸器、齒輪罩、安全閥和控制系統組成。

空壓機從大氣取氣，經空氣過濾后，由低壓轉子壓縮后，經過中間冷卻器冷卻后，送到高壓轉子，高壓轉子出口經過消音器，逆止閥后，送至后冷卻器冷卻，進入除油過濾器。高壓轉子出口，當管網壓力高時，由電磁閥控制，經過消音器后直接排大氣。當中間冷卻器或后冷卻器由于故障壓力達到安全排放壓力時，自動排向大氣。油泵、低壓轉子、高壓轉子由機械連接并由同一電機帶動，潤滑油泵從油箱抽油至油泵，經過油冷卻器冷卻后過濾，用以潤滑各軸承及轉子?？諝鈮嚎s機主要結構分為空氣系統、潤滑油系統、冷卻水系統和控制系統。

2壓縮空氣系統用戶及失氣后果

（1）安全殼內壓空喪失分析。安全殼內壓空用戶主要有：003BA供氣的用戶：RCV002/003/007/008/009/082/310/227VP，該重要用戶失氣時下泄隔離，輔助噴淋不可用;非重要用戶（無003BA）：RRA024/025/013VP，RCV257/258/259VP，RIS、RPE、REN、RCP等系統閥門;008/009BA供氣的用戶：REN102/101VP。非重要用戶失氣時除硼表可用外，以下皆不可用：正常噴淋，過剩下泄，安注逆止閥試驗回路，RX廠房疏水排氣，余熱排除（RRA）調節，核島取樣，主泵3#立管補水，EVF，卸壓箱疏水排氣排水進水，主泵消防，安注箱補氮氣，ETY隔離，KRT儀表。

（2）SAR278VA閥后至432VA前管線壓空喪失分析。該范圍用戶主要有：RX與LX廠房連接部分：VVP，ETY，RAZ，ASG，DVG等系統氣動閥;NX、KX及其連接廠房：RCV，REN，RIS，REA，EPP，APG，DVK，RRI，EAS，DEG等系統氣動閥;這些閥門在失氣時關閉，導致DEL失去冷卻，電氣廠房失去冷源，RPE部分地坑不能排放。

（3）SAR065VA閥門后即常規島壓空喪失分析。常規島氣動閥用戶主要有：GCT-C氣動調節閥，ARE供水調節閥，除氧水箱供水調節閥，“高低加”和和MSR正常疏水閥、緊急疏水閥等，APA泵小流量調節閥，凝汽器補水調節閥，SRI冷卻水調節閥。失氣后狀態：除了緊急疏水閥和凝汽器補水調節閥開啟，其余閥門關閉。后果：反應堆停堆，汽輪機停機，GCT-C不能排放，功率波動，除氧水箱不能補水，緊急疏水閥開啟，正常疏水閥關閉，SRI系統冷卻水閥門關閉導致用戶失去冷卻水。

3未進入事故規程時壓空異常處理

（1）針對空壓機出口管與母管的連接形式錯誤因素的確認。根據廠家提供的《空壓機安裝說明》，空壓機壓縮空氣出口管與母管的連接形式為倒U形，目的是防止由于壓縮空氣溫度高且濕度大在母管中容易冷凝后形成凝結水經過此管道倒流回空壓機內部，導致轉子生銹、損壞等情況。然而廠房安裝連接型式為T形連接。經統計，在43次空壓機故障中有8次是由于冷凝水回流造成的，因此確認其為主要因素。

（2）對二級轉子排氣溫度超標的確認。根據廠家提供的說明書可知，在使用過程中，二級排氣溫度應控制在140～175℃，過高容易導致設備損壞。根據2013年9月—2014年8月的現場巡檢記錄，二級排熱溫度最高179℃（一般在170℃左右），在一年時間內空壓機的二級排氣溫度在說明書規定的范圍內，所以可以排除該影響因素。

（3）針對參數設定錯誤的確認。根據《空壓機使用說明》第9.7節要求，壓空出口壓力在4～10.5bar（0.40～1.05MPa）。經過現場查看空壓機的設定參數為6.0～7.8Bar（0.60～0.78MPa）。因此空壓機加載和卸載的壓力在正常的運行范圍內，空壓機運行正常，故可以排除空壓機參數錯誤的因素。

（4）壓縮空氣吹掃管線設計調試。壓縮空氣吹掃管線設計空氣吹掃管線的作用：一是保護高壓缸，在壓縮機停運時，中冷器中殘留的冷凝水慢慢變成水蒸汽，且蒸汽沿著壓空管道進入高壓缸，最后通過卸載通道排向大氣。由于此潮濕空氣長期存在于高壓缸會導致其軸承生銹，故停運時需用一段干燥后的壓空連續對壓縮機高、低壓缸之間的管道進行吹掃。二是防止潤滑油乳化，潤滑油箱是對空，入口裝有油呼吸器，為了防止潮濕的空氣和潤滑油接觸，從而導致潤滑油含水量超標而乳化，故需用干燥后的壓空對油呼吸器進行連續吹掃，壓縮機停運或運行時都需要吹掃。

結語

本文闡述了壓空相關系統配置及運行，壓空故障時對機組狀態影響，針對壓空故障提出了相應的處理辦法。通過這些希望能夠提高運行人員應對壓空故障時的處理能力，減少機組瞬態，保證機組安全穩定運行。

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