核電廠重要廠用水系統(tǒng)調(diào)試試驗分析

李豪杰 王 沖

(中國核電工程有限公司，河南 鄭州 450000)

半個多世紀(jì)以來，我國核能與核技術(shù)利用事業(yè)穩(wěn)步發(fā)展，目前已經(jīng)形成較為完整的核工業(yè)體系。核能在優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、保障能源安全、促進(jìn)污染減排和應(yīng)對氣候變化等方面發(fā)揮了重要作用，核技術(shù)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、醫(yī)療和科研等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，有力地推動了經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展［1]。

目前，我國共有15臺運行核電機(jī)組。在建核電機(jī)組共26臺，分別位于浙江三門、山東海陽、廣東臺山、遼寧紅沿河、浙江方家山、福建寧德和福清、廣東陽江、廣西防城港、海南昌江。

重要廠用水系統(tǒng)包含兩條的冗余系列，把設(shè)備冷卻水收集的熱負(fù)荷輸送到最終熱阱—海水，來維持核電站各系統(tǒng)熱負(fù)荷不超標(biāo)，保證電站的正常運行，是核電站冷卻系統(tǒng)的一部分。因此，重要廠用水系統(tǒng)具有安全準(zhǔn)則，它的正常運行是整個電廠運行的前提，其調(diào)試工作也是整個電站調(diào)試中的重要一環(huán)。

1 重要廠用水系統(tǒng)調(diào)試

核電廠整個循環(huán)中經(jīng)歷廠址選擇、設(shè)計、建造、調(diào)試、運行和退役六個主要階段。調(diào)試是將核電廠已經(jīng)安裝的部件和系統(tǒng)投入運行并進(jìn)行性能驗證，以確認(rèn)是否符合設(shè)計要求、是否滿足性能標(biāo)準(zhǔn)的過程。調(diào)試工作的好壞決定了核電廠運行的可靠性，是運行必備的前提條件。整個重要廠用水系統(tǒng)的調(diào)試工作分七個試驗進(jìn)行，試驗順序如圖一所示［2]。

圖1 核電廠重要廠用水系統(tǒng)試驗順序圖

1.1 系統(tǒng)沖洗

系統(tǒng)安裝完成之后，應(yīng)對整個回路管道進(jìn)行沖洗，清潔管道、設(shè)備內(nèi)表面，使系統(tǒng)水質(zhì)達(dá)到系統(tǒng)要求。

1.2 儀表和模擬控制通道試驗

儀表和模擬控制通道試驗是對傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的性能，預(yù)處理卡件、I/O卡件、隔離卡件的性能，主控室儀表控制盤上的指示、記錄性能，接線和設(shè)計值滿足要求，硬件和軟件的符合度進(jìn)行驗證。

1.3 邏輯控制通道實驗

邏輯控制通道試驗是對執(zhí)行器和接觸器邏輯、信號處理、遠(yuǎn)程顯示、報警及控制盤上的狀態(tài)指示的正確性進(jìn)行驗證。重要廠用水系統(tǒng)的邏輯通道實驗主要包括閥門、泵及一些報警信號的邏輯驗證。

1.4 閥門試驗

閥門試驗是在管道內(nèi)無流體的情況下進(jìn)行的，是對閥門限位開關(guān)的運行、閥桿的行程、動作時間、故障安全位置和信號的優(yōu)先性進(jìn)行檢測。

1.5 泵電機(jī)試驗

泵電機(jī)試驗是在電機(jī)與水泵脫開的情況下進(jìn)行的，是對電機(jī)的轉(zhuǎn)動方向、電氣參數(shù)、震動水平、軸承溫度、線圈溫度進(jìn)行檢測，驗證電機(jī)運轉(zhuǎn)參數(shù)符合表1要求。

1.6 泵組試驗

泵組試驗是對泵的啟動情況、熱交換器的水頭損失進(jìn)行校核和對不同工況下系統(tǒng)的額定流量進(jìn)行驗證。在實驗中要監(jiān)測流量、電機(jī)繞組及軸承溫度、泵軸承溫度、震動水平、熱交換器及貝類捕集器壓降等重要參數(shù)不超標(biāo)，參數(shù)要求如表1所示［3]。超過限值范圍須立即停泵。

表1 泵組試驗參數(shù)限值表

1.7 正常運行模式試驗

正常運行模式試驗是對同一系列中手動切換泵及自動切換到備用泵的備用能力的檢測。當(dāng)本系列中一臺泵運行時，通過手動切換觸發(fā)備用泵并關(guān)閉運行泵信號，或者通過模擬供電失效，備用泵自動觸發(fā)，或者通過模擬泵出口低壓信號，備用泵自動觸發(fā)等方式可以啟動備用泵。正常運行模式試驗同樣需要監(jiān)測表1所述參數(shù)限值，超過限值范圍須立即停泵。

2 調(diào)試試驗及問題分析

2.1 電機(jī)和泵的首次啟動

電機(jī)和泵的首次啟動允許點動1秒檢查轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向是否正確，現(xiàn)場檢查無誤并等待電機(jī)冷卻后(不小于15分鐘)方可啟動。泵的首次啟動應(yīng)打開泵的入口隔離閥及泵體排氣閥，對泵體充分充水排氣，采用閉口啟動。

2.2 板式熱交換器出口為負(fù)壓

泵首次啟動，需要將儀表管線排氣，來減小儀表管線中氣體造成壓力顯示的誤差。泵穩(wěn)定運行后，儀表管線排氣時發(fā)現(xiàn)板式熱交換器壓差儀表在板式熱交換器出口一側(cè)處于負(fù)壓狀態(tài)。由于就地壓力測量儀表未安裝，隨及打開板式熱交換器出口管道上排氣閥門驗證，也為負(fù)壓狀態(tài)。板式熱交換器附近管道走向簡圖如圖2所示。根據(jù)管道走向判定產(chǎn)生負(fù)壓的原因是虹吸作用。板式熱交換器出口管線的有效高度為H=3.199m。泵正常運行時，海水穩(wěn)定流出。有效高度對板式熱交換器出口處產(chǎn)生的虹吸力F如公式1所示。

圖2 板式熱交換器附近管道走向簡圖

即：泵正常運行中，板式熱交換器出口處將產(chǎn)生一個大小為0.032Mp的虹吸力，所以此處顯示負(fù)壓為正?，F(xiàn)象。

2.3 泵震動報警

泵運行中，泵上部軸承突然出現(xiàn)高高報警，主控室強(qiáng)制停泵。安裝公司重新檢查泵的安裝、對中等問題，不存在安裝不合格項。儀控專業(yè)組對震動端子箱及電線、信號線進(jìn)行詳細(xì)排查，發(fā)現(xiàn)端子箱的固定螺絲有松動，造成測震探頭晃動。引發(fā)震動高高報警。

2.4 備用泵自啟動

備用泵啟動原因：邏輯連鎖啟動，錯誤信號觸發(fā)啟動。

泵運行中主控室沒有觸發(fā)任何邏輯信號，因此排除了人因誤操作觸發(fā)備用泵啟動。觸發(fā)備用泵啟動后，主控室立即手動停泵，檢查DCS監(jiān)控及現(xiàn)場排查發(fā)現(xiàn)泵出口壓力表被無故關(guān)閉，導(dǎo)致泵出口壓力低信號出現(xiàn)超過5s，邏輯連鎖備用泵啟動，邏輯觸發(fā)方式如圖3所示。

圖3 泵出口壓力低觸發(fā)備用泵啟動邏輯連接圖

2.5 軸封水不間斷供給

在泵工作時，重要廠用水系統(tǒng)泵的軸封水必須確保有正常流量。在重要廠用水系統(tǒng)調(diào)試過程中，泵的軸封水出現(xiàn)斷流，會導(dǎo)致泵的軸封盤根燒毀。

正常情況下軸封水壓力高于泵的出口壓力。泵停運時，也要保證軸封水供應(yīng)，避免海水通過軸封溢流排出，造成軸封盤根鹽分含量超標(biāo)損壞。

3 結(jié)語

重要廠用水系統(tǒng)是核安全相關(guān)系統(tǒng)。本文是對核電廠重要廠用水系統(tǒng)調(diào)試工作的概述，并對調(diào)試中常見的問題進(jìn)行了分析，對核電廠其它系統(tǒng)的調(diào)試工作有一定的指導(dǎo)作用。

［1]核安全局核安全與放射性污染防治“十二五”規(guī)劃及2020年遠(yuǎn)景目標(biāo)［Z].2012-10.

［2]中國核電工程有限公司重要廠用水系統(tǒng)調(diào)試大綱［Z].2011-03-1.

［3]中國核電工程有限公司重要廠用水系統(tǒng)泵組試驗［Z].2011-12-30.