核電站凝結(jié)水氧含量超標問題分析

肖藝挺

摘 要：文章通過對核電站凝結(jié)水泵出口氧含量超標的原因、癥狀及檢查方法進行列舉分析，以此探討、研究、制定出問題發(fā)生后合理的檢查、處理方法，為氧含量超標問題的解決提供便捷的引導、借鑒方法。

關(guān)鍵詞：氧含量；超標；分析

中圖分類號：TM623 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）29-0172-01

本文結(jié)合各大核電站以往的運行經(jīng)驗，對凝結(jié)水泵出口氧含量高問題成因進行詳細介紹，并以此歸納合理的檢查處理方法。

1 凝結(jié)水泵出口凝結(jié)水氧含量超標的原因與癥狀

1.1 凝汽器汽側(cè)泄漏

凝汽器汽側(cè)泄漏表現(xiàn)為殼側(cè)接管破損、隔離邊界內(nèi)漏及凝汽器殼體破損等情況。根據(jù)亨利定律，空氣漏入凝汽器時，將增大凝汽器內(nèi)空氣的分壓力，從而造成凝結(jié)水中溶解的氧增加。泄露量較少時，抽真空系統(tǒng)可以將其抽走，空氣分壓變化不多，水的溶氧量受影響不大，而當泄漏量過大時，凝汽器壓力升高，凝結(jié)水的含氧量也相應提高。

所以，凝汽器汽側(cè)泄漏造成凝結(jié)水氧含量高一般會伴隨著凝汽器壓力的升高。凝汽器汽側(cè)漏點的在線查找方法包括覆膜法、火燭法、氦質(zhì)譜儀檢漏法等：①覆膜法：在設備上包覆薄膜，檢查薄膜的鼓脹程度；②火燭法：點燃蠟燭靠近懷疑漏點，查看火焰偏向；③氦質(zhì)譜儀檢漏法：在懷疑泄漏的區(qū)域釋放氦，再使用氦質(zhì)譜儀對真空泵出口的排氣進行分析，檢定是否有氦氣漏入。

1.2 凝結(jié)水泵入口管系泄漏

凝泵入口管系泄漏與凝汽器汽側(cè)泄漏現(xiàn)象相似，但漏點距離抽真空區(qū)較遠，空氣即使不溶解到水中也無法及時被抽真空系統(tǒng)抽出，容易伴隨著凝結(jié)水被凝泵吸出，造成泵出口的氧表示值超標。

凝泵入口管系泄漏的癥狀為：凝汽器真空度、凝汽器本體氧表示值無明顯變化，但凝泵出口氧表示值較高。這種泄漏的在線檢漏方法與凝汽器汽側(cè)泄漏一樣，都是采用覆膜法、火燭法、氦質(zhì)譜儀檢漏法等幾種。

1.3 取樣儀表故障

凝結(jié)水泵出口氧表發(fā)生故障的情況較為常見，在許多情況下，凝結(jié)水氧含量高都是由于氧表故障出現(xiàn)假數(shù)值造成的。氧表故障的癥狀主要表現(xiàn)為：氧含量示值突升甚至超量程或者異常高速的大幅度波動，但系統(tǒng)的其他運行數(shù)據(jù)均處于正常范圍內(nèi)。判斷這種故障的方法主要有：儀表調(diào)校、更換或切換到備用儀表系統(tǒng)上；采用便攜式氧表對樣水進行測量分析，從數(shù)值上判斷是否存在異常。

1.4 取樣管線泄漏溶氧

根據(jù)亨利定律：“容器內(nèi)水中溶解的氣體量與水面上該氣體的分壓力成正比”，暴露在空氣中的水源的氧含量是極高的。凝結(jié)水泵出口氧表的取樣管線有滲漏時，相當于管中的凝結(jié)水小范圍的暴露在空氣中，空氣中的氧分子將溶入到凝結(jié)水中，致使樣水污染。由于泄漏時氧未來得及擴散到管線中即被泄漏到管外，所以在這種情況下氧表示值一般升高不多，普遍都在10 ppb以下。取樣管線泄漏溶氧可通過對取樣管線進行檢漏封堵，再通過讀取處理前后氧表數(shù)值進行判斷。

1.5 抽真空系統(tǒng)失效

核電站大都采用帶水環(huán)式真空泵組的抽真空系統(tǒng)，該系統(tǒng)失效將使凝汽器失去真空除氧功能。抽真空能力低的原因主要有：泵組入口管泄漏、泵組出口管線排氣不暢、泵組故障出力不足、泵組冷卻水源流量或溫度異常、泵組設計有誤造成極限真空偏低等。

抽真空系統(tǒng)故障的癥狀有：氧含量的升高與凝汽器真空惡化一起出現(xiàn)。切換備用泵或同時投運多臺泵，可觀察到凝汽器真空及含氧量的變化。而當系統(tǒng)設計選型錯誤時，機組初投運時即出現(xiàn)真空低、凝結(jié)水氧含量高，同時投運多臺真空泵則改善不大。判斷是否真空系統(tǒng)失效，需結(jié)合多種方法進行綜合評價：①對比氧含量超標前后凝汽器真空變化；②切換備用泵或同時投運多臺泵，觀察真空及氧含量趨勢；③執(zhí)行凝汽器真空氣密性試驗，排查凝汽器汽側(cè)系統(tǒng)泄漏情況；④解體檢查真空泵、進出口管線查漏、真空泵出口管線流量測量、真空泵循環(huán)水、冷卻水流量及溫度測量等檢查是否存在故障。⑤如初投運時就有問題，需采集數(shù)據(jù)進行出力計算；⑥臨時提高真空泵汽水分離器液位，或者增加真空泵循環(huán)水冷卻水流量，觀察是否有改善。⑦結(jié)合凝汽器汽側(cè)查漏的結(jié)果分析失效對氧含量高的貢獻程度。

1.6 凝汽器過冷度高

過冷度是指在凝汽器壓力下的飽和溫度與凝結(jié)水溫度之差。過冷度高表象為凝結(jié)水溫度過低或飽和溫度過高。由亨利定律計算公式：容器中空氣的分壓力P等于其在水中的溶解度x與亨利常數(shù)H的乘積。P過高時，凝汽器壓力升高、凝結(jié)水過冷度升高。H與溫度有關(guān)，同樣分壓、溶劑環(huán)境下，H下降則凝結(jié)水溫度下降，即凝結(jié)水過冷度升高。P升高或H下降，都會造成x升高。即是過冷度高時，溶氧量x也會升高。凝汽器中空氣分壓力高主要是凝汽器汽側(cè)泄漏或抽真空系統(tǒng)失效引起，癥狀及排查方法與此兩種相同。而凝結(jié)水溫度過低，可通過監(jiān)視運行數(shù)據(jù)比對及計算端差、熱力分析進行確認。

1.7 外部水源進入系統(tǒng)

外部未經(jīng)除氧處理的水進入到凝結(jié)水中，都會造成凝結(jié)水的含氧量升高。這些外部水源包括：凝泵、低加疏水泵的外供軸封水，低加疏水罐、復式低加等各容器的液位計實驗用水，凝汽器補水水源等。在核電站，以上所有外部水源均由除鹽水提供，不是連續(xù)供給的，且由同一母管提供。所以，可以在合適的窗口下隔離供水母管，觀察氧表示值變化加以判斷。確定存在問題后，再進行局部隔離，鎖定泄漏點。

1.8 凝汽器海水泄漏

凝汽器換熱管破裂或管板焊縫缺陷穿透，都會造成管中的海水泄漏。當漏點較低或漏量過大時，海水中所含氧氣來不及析出由真空泵抽走，就會造成凝結(jié)水氧含量高。在海水泄漏時，鈉表及電導率表示值會比氧表示值更早反應，且幅度更大，可以以這此判斷海水泄漏的可能性。

2 凝結(jié)水泵出口凝結(jié)水氧含量超標原因的分析方法

如上所述，導致凝結(jié)水氧含量超標的原因很多，不組織好分析排查工作，將會造成大量資源損耗。因此，需結(jié)合系統(tǒng)各運行參數(shù)的變化趨勢及各種可能原因的癥狀，篩選出最有可能的原因進行排查。而當需全面排查時，可按照以上各種可能原因的排查方法的難易程度，由簡到繁的有步驟的進行：首先，檢查氧表是否故障；其次，檢查取樣管線是否滲漏；第三，核查是否有凝汽器海水泄漏；第四，檢查是否有外部水源漏入；第五，切換真空泵組，判斷泵組是否故障；第六，氦檢漏檢查凝泵入口管及真空泵入口管泄漏情況；最后啟動凝汽器汽側(cè)查漏的工作。同時，核實是否存在過冷度高的問題。如果問題在工程調(diào)試階段就已存在，還需考慮設計有誤的可能。

3 結(jié) 語

凝泵出口凝結(jié)水氧含量高一直是困擾各大電站的一大難題，不僅耽誤機組上行，還會影響機組運行效率。只有深入的了解其所有可能原因及表象，才能以此制定出正確的核查方案，直擊痛點，從根本上解決問題。

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