田灣核電凝汽器鈦管清洗系統(tǒng)常見故障和處理

孫湞 江銘銘 魯直

【摘 要】 本文針對凝汽器鈦管清洗系統(tǒng)（PAH）自商運以來出現(xiàn)過的缺陷和故障進(jìn)行歸類總結(jié)和分析，并從運行人員角度對凝汽器鈦管清洗系統(tǒng)再次出現(xiàn)類似故障提出了干預(yù)手段，希望對現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)PAH系統(tǒng)故障時提供處理手段，提高系統(tǒng)運行的安全可靠性。

【關(guān)鍵詞】 凝汽器膠球清洗系統(tǒng) ?運行 ?故障 ?干預(yù)

田灣核電站一、二號機組正常功率運行期間，凝汽器作為機組的最終熱井之一，用于冷卻汽輪機排放的乏汽，如果凝汽器換熱效率降低，則會影響到凝汽器的真空和機組出力，若傳熱惡化比較嚴(yán)重，還會威脅到汽輪發(fā)電機組的正常運行。而凝汽器帶走乏汽熱量的途徑是海水在循環(huán)泵的作用下流經(jīng)凝汽器鈦管來冷卻汽輪機排放的乏氣，但由于海水中含有大量的雜質(zhì)和微生物，容易在鈦管中形成沉積物，影響鈦管的換熱效率，從而影響凝汽器的傳熱效率和真空，為了清除凝汽器鈦管中的沉積物，田灣核電站一、二號機組均采用凝汽器鈦管清洗系統(tǒng)（PAH）清除鈦管中的沉積物，機組功率運行期間凝汽器鈦管清洗系統(tǒng)一直處于運行狀態(tài)，由于長時間的運行加上運行環(huán)境的特殊性，例如海水的腐蝕，閥門的泄漏等，凝汽器鈦管清洗系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)設(shè)備上的故障，本文分類羅列了PAH系統(tǒng)曾出現(xiàn)的主要故障，并對故障原因進(jìn)行了分析，又針對故障提出了運行干預(yù)的手段。

1 PAH系統(tǒng)運行模式、運行狀態(tài)及設(shè)備組成

1.1 PAH系統(tǒng)的運行模式

（1）手動模式;（2）就地自動模式;（3）遠(yuǎn)程自動模式。

1.2 PAH系統(tǒng)的運行狀態(tài)

（1）膠球循環(huán)狀態(tài);（2）膠球回收狀態(tài);（3）沖洗狀態(tài)。

1.3 設(shè)備的組成

凝汽器鈦管清洗系統(tǒng)（PAH）主要設(shè)備包括以下：

（1）系統(tǒng)功能控制柜PAH22/32GH201。

（2）裝球室PAH20/30BB001。

（3）膠球循環(huán)泵PAH21/22/31/32AP001。

（4）膠球捕捉器（收球網(wǎng)）PAH21/22/31/32AT001。

2 PAH系統(tǒng)缺陷統(tǒng)計、分析及干預(yù)措施

機組功率運行期間凝汽器膠球清洗系統(tǒng)PAH為了一直清洗凝汽器鈦管中的沉積物，防止換熱效率降低，一直處于運行狀態(tài)，同時由于系統(tǒng)處于相對較差的運行環(huán)境，系統(tǒng)發(fā)生過各種故障和缺陷。筆者對PAH系統(tǒng)出現(xiàn)過的故障進(jìn)行總結(jié)歸類后發(fā)現(xiàn)缺陷主要可分為四類：（1）泵體腐蝕、振動超標(biāo)。（2）收球網(wǎng)卡澀。（3）閥門及管道滲水。（4）膠球損耗嚴(yán)重。

以下是筆者對以上四種缺陷分別進(jìn)行了分析和總結(jié)。

2.1 在機組正常功率運行時發(fā)現(xiàn)膠球循環(huán)泵出現(xiàn)異音，振動超出標(biāo)準(zhǔn)值4.5mm/s

從電機、泵體和軸承三個方面對缺陷進(jìn)行統(tǒng)計分類，其中電機異音和振動高有5起，泵體異音和振動高有15起，軸承缺陷有2起。

根據(jù)安裝狀態(tài)和泵體材質(zhì)分析造成振動頻繁出現(xiàn)、泵運行時出現(xiàn)異音的原因如下：

（1）該泵為凝汽器膠球清洗系統(tǒng)泵，工作介質(zhì)為海水，泵葉輪、密封環(huán)等部件為銅材質(zhì)，經(jīng)過海水的腐蝕和海水中雜質(zhì)的沖刷，造成葉輪破損，而且銅材質(zhì)硬度偏軟更容易遭受磨損。檢查發(fā)現(xiàn)其中葉輪出口位置最為嚴(yán)重，局部已破損脫落，破壞了葉輪的動平衡，振動超標(biāo)、并在運行中發(fā)出異音。

（2）該電機安裝形式屬于懸臂式，隨著設(shè)備長時間的運行，部件磨損后間隙增大，電機運行時晃動幅度逐漸增大，導(dǎo)致電機振動數(shù)據(jù)超標(biāo)。

分析及處理方法：

（1）海水中含有大量的以氯化鈉為主的鹽類，對大部分金屬材料都會產(chǎn)生氧去極化腐蝕，現(xiàn)在各沿海電廠及船舶制造均采用以下三種辦法抗腐蝕：①采用電位很負(fù)的金屬及其合金，如鎂及其合金、鈦合金等。②采用加裝原電池的辦法，如加裝犧牲陽極、犧牲陰極，表面涂層法。③在金屬表面增加表面電流來抗腐蝕。

如果對PAH系統(tǒng)泵采取更換金屬材料的方式，會增加投資和增大運行成本，在經(jīng)濟性上考慮，這種方法并不適用。而采用增加表面電流的方法，不僅會使工藝變的非常復(fù)雜，而且其可行性還需討論和驗證。目前，田灣核電采取的方法是加裝原電池的方法，在PAH系統(tǒng)泵的葉輪和泵殼體、口環(huán)表面涂刷防腐涂層，一般采用涂鋅或涂鉻法，但這種方法的危害是如果一旦產(chǎn)生腐蝕點坑，鋅或鉻和銅之間存在電位差，會形成電偶腐蝕，加速材料的腐蝕速率。因此，筆者認(rèn)為，可從兩個方面考慮消除缺陷：①將泵體材料改為PVC或碳纖維材質(zhì)，即可減少金屬材質(zhì)對膠球的刮傷，同時PVC材質(zhì)對海水的抗腐蝕性能也較高。②更改維護(hù)程序，定期對泵體進(jìn)行檢查維護(hù)，查看表面涂層損耗程度，及時補充涂層厚度，避免腐蝕發(fā)生。

（2）對電機安裝形式進(jìn)行適當(dāng)更改，電機振動增大的原因主要是泵體腐蝕嚴(yán)重造成間隙增加，導(dǎo)致擺動增加，振動增大。如在電機本體非驅(qū)動端增加固定支撐，增加支點，可防止電機在長期運行時發(fā)生擺動，降低振動。

運行人員應(yīng)采取的措施：

在日常巡檢時，應(yīng)多關(guān)注PAH系統(tǒng)泵的運行情況，采用“看、觸、聞、聽、測”等手段，對PAH系統(tǒng)泵的運行情況進(jìn)行初步判斷，當(dāng)發(fā)現(xiàn)缺陷時及時匯報，及時聯(lián)系維修人員進(jìn)行確認(rèn)，當(dāng)確定缺陷后應(yīng)停運PAH系統(tǒng)，對缺陷進(jìn)行及時處理。

2.2 膠球系統(tǒng)運行時控制柜PAH22/32GH201多次出現(xiàn) “Drive ?fault”報警

從收球網(wǎng)卡澀、收球閥卡澀和控制面板故障三個方面對缺陷進(jìn)行簡單分析得出以下結(jié)果：

其中，收球網(wǎng)卡澀共9起，收球閥卡澀共4起，控制面板故障共8起。

根據(jù)收球網(wǎng)的結(jié)構(gòu)分析得出造成收球網(wǎng)在動作時卡澀的原因有如下幾個方面：

①電動頭與收球網(wǎng)連接軸之間潤滑不足;

②系統(tǒng)內(nèi)部雜質(zhì)過多，造成收球網(wǎng)在動作時被雜質(zhì)卡住，無法正常動作。

處理方法：

針對電動頭和收球網(wǎng)連接軸潤滑不足的情況，應(yīng)縮短維護(hù)周期，定期對連接軸加潤滑油。

針對內(nèi)部雜質(zhì)過多，目前對電廠影響較大的生物為藤壺、線蟲和海虹等。田灣核電站目前采用的是單獨投加NaClO殺菌方式，進(jìn)行海生物污染控制。目前所采取海水中添加次氯酸鈉對抑制海生物生長起到一定作用，但不能完全控制海生物的生長，尤其對藤壺的抑制作用較差。筆者認(rèn)為應(yīng)考慮更換投放藥品和投藥時間，在考慮循環(huán)水出口余氯的情況下，更換投放的藥品，如WCH-740非氧化性循環(huán)水殺貝劑（此方法正在調(diào)試運行階段），對海生物進(jìn)行有效的滅殺。防止海生物進(jìn)入海水循環(huán)系統(tǒng)而造成沉積、卡澀和影響傳熱的結(jié)果。

運行人員應(yīng)采取的措施：

在日常巡檢時如發(fā)現(xiàn)收球網(wǎng)有卡澀現(xiàn)象，應(yīng)切除自動模式，改為手動模式，手動操作收球網(wǎng)開啟和關(guān)閉，并觀察收球網(wǎng)連接桿動作情況，如發(fā)現(xiàn)連接桿動作行滯，可聯(lián)系維修人員對連接桿加潤滑油。如發(fā)現(xiàn)連接桿動作順暢，但收球網(wǎng)無法關(guān)閉到位，可先反復(fù)開關(guān)收球網(wǎng)一次，利用海水將雜志沖走，并在海水循環(huán)系統(tǒng)停運后將收球網(wǎng)解體，清洗收球網(wǎng)。

2.3 功率運行期間運行人員現(xiàn)場巡檢發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)相關(guān)閥門滲水

從閥門滲漏、管道滲漏和其他滲漏三個方面對缺陷進(jìn)行簡單統(tǒng)計得出如下結(jié)論：

閥門滲漏共發(fā)生11起，管道滲漏共發(fā)生4起，其他滲漏有4起。

原因分析如下：

由于PAH系統(tǒng)運行的工作介質(zhì)為海水，海水對大部分金屬材質(zhì)具有強烈的腐蝕性，常長時間的運行，PAH系統(tǒng)相關(guān)的閥門之間的法欄密封墊片遭到腐蝕，發(fā)生泄漏，PAH的管道遭到腐蝕出現(xiàn)砂眼滲水。

處理措施：

針對海水腐蝕問題，在泵腐蝕缺陷中已進(jìn)行了論述，在此提出兩種處理方法：

①更換法蘭墊片，將法蘭墊片由橡膠材質(zhì)更換為PVC或碳素纖 ? 維等對海水腐蝕有良好抵抗能力的材質(zhì)。

②更改維護(hù)周期，在適當(dāng)?shù)臅r間及時對閥門進(jìn)行解體維護(hù)，避免腐蝕穿孔的發(fā)生。

運行人員應(yīng)采取的措施：

如在日常巡檢中發(fā)現(xiàn)PAH附近地面有積水或發(fā)現(xiàn)PAH管道、閥門出現(xiàn)線性漏水現(xiàn)象，應(yīng)迅速查找漏點，及時匯報并停運PAH系統(tǒng)，聯(lián)系維修人員進(jìn)行處理。

2.4 功率運行期間一、二號機組PAH系統(tǒng)出現(xiàn)加球頻率高的問題

在正常運行期間，膠球的損耗是正常的。根據(jù)提出的工作申請（如表1）大致算出正常的加球頻率為20天加一次膠球1200個。但機組也出現(xiàn)過加球頻率大約為9天左右（如表2），遠(yuǎn)大于以前頻率20天左右。

為了減少加球的頻率和經(jīng)濟損失，筆者根據(jù)裝球室的結(jié)構(gòu)特點和系統(tǒng)運行工況，從以下幾方面分析有可能造成膠球減少的原因：

（1）膠球直徑偏小，會從收球網(wǎng)2PAH21/22/31/32AT001中漏出而無法回收;

（2）收球網(wǎng)2PAH21/22/31/32AT001有破損，導(dǎo)致膠球從破損處漏入大海;

（3）收球網(wǎng)2PAH21/22/31/32AT001未關(guān)嚴(yán)致使膠球丟失;

（4）膠球在經(jīng)過膠球泵2PAH21/22/31/32AP001時被泵的葉片所切割甚至被切碎，從而無法被收球網(wǎng)有效分離而漏入大海;

（5）投運膠球系統(tǒng)時一次不成功，投第二次時收球網(wǎng)開關(guān)導(dǎo)致球丟失;

（6）PAH系統(tǒng)儀控柜死機，無法控制濾網(wǎng)，導(dǎo)致球漏入大海;

（7）收球網(wǎng)2PAH21/22/31/32AT001控制柜與就地的指示不一致，導(dǎo)致收球網(wǎng)處于打開狀態(tài)而使膠球漏入大海;

（8）膠球泵葉輪腐蝕，導(dǎo)致收球能力不足。這樣會使膠球滯留在水中無法回收球網(wǎng)反洗打開時，膠球被大量沖走;

（9）膠球收集容器內(nèi)的收球止回閥間隙過大，膠球從此閥漏出。該止回閥閥芯是用不銹鋼絲做成的網(wǎng)狀閥芯，有時部分鋼絲腐蝕或脫焊造成網(wǎng)眼過大，膠球可能從此處漏出。

處理措施：

運行人員進(jìn)行了試驗，在一個系列的前后加裝堵板，進(jìn)行單列運行試驗，發(fā)現(xiàn)2PAH22AP001有異常，解體檢查2PAH22AP001發(fā)現(xiàn)銅材質(zhì)的泵葉輪腐蝕嚴(yán)重，更換備件后繼續(xù)進(jìn)行PAH22系列的收球試驗，投入運行未發(fā)現(xiàn)膠球減少。經(jīng)上述試驗可以得知，由于海水對泵體造成了過度腐蝕，使得收球能力不足，膠球滯留在水中無法收回。筆者認(rèn)為，如要減少膠球的損失，還應(yīng)從海水腐蝕這個根本問題上解決。

運行人員應(yīng)采取的措施：

在日常巡檢時應(yīng)關(guān)注裝球室中膠球的數(shù)量，發(fā)現(xiàn)膠球數(shù)量減少時，提出加膠球工作申請，同時查找上一次提出加膠球的工作申請的時間，如兩次時間間隔為20天左右，屬于正?，F(xiàn)象。如兩次時間間隔較短，應(yīng)對PAH系統(tǒng)進(jìn)行檢查，必要時停運PAH系統(tǒng)進(jìn)行檢修，避免造成不必要的經(jīng)濟損失。

3 結(jié)語

機組功率運行期間凝汽器膠球清洗系統(tǒng)PAH為了一直清洗凝汽器鈦管中的沉積物，防止換熱效率降低，一直處于運行狀態(tài)，同時由于系統(tǒng)處于相對較差的運行環(huán)境，系統(tǒng)的工作介質(zhì)對系統(tǒng)泵、管道、閥門等部件有嚴(yán)重的腐蝕效果，造成了系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)故障。為了保障系統(tǒng)的可靠性運行，首先，要降低設(shè)備的故障率，這就需要運行人員對設(shè)備的運行狀態(tài)予以高度關(guān)注，發(fā)現(xiàn)異常及時提出，維修人員對設(shè)備異常原因進(jìn)行深入分析，抓住根源，徹底解決。其次，現(xiàn)場工作人員應(yīng)該了解設(shè)備經(jīng)常出現(xiàn)哪些故障，巡檢時應(yīng)該有明確的關(guān)注目標(biāo)和方向，發(fā)現(xiàn)缺陷立即提出工作申請，處理缺陷。希望本文能對現(xiàn)場工作人員有所幫助，提供參考價值。

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