三門(mén)核電站凝汽器抽真空系統(tǒng)運(yùn)行及特點(diǎn)分析

朱震峰

摘 要：凝汽器抽真空系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)于電廠運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性十分重要。本文簡(jiǎn)要介紹了三門(mén)核電站該系統(tǒng)的組成，對(duì)系統(tǒng)的特點(diǎn)以及潛在風(fēng)險(xiǎn)作了一定的分析，提出相應(yīng)的對(duì)策和改進(jìn)措施。

關(guān)鍵詞：凝汽器抽真空系統(tǒng)；風(fēng)險(xiǎn)分析；對(duì)策改進(jìn)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.14.093

1 前言

凝汽器抽真空系統(tǒng)用于在電廠啟動(dòng)、冷卻和運(yùn)行期間，抽出凝汽器中的空氣，建立并維持凝汽器真空，從而為汽輪機(jī)提供合適的背壓。

三門(mén)核電站凝汽器抽真空系統(tǒng)（CMS）包含三個(gè)相同的序列，每個(gè)序列包括一臺(tái)水環(huán)式真空泵、前置抽氣器、氣水分離器、密封水冷卻器、基座和相關(guān)管線、儀表等裝置。

2 系統(tǒng)運(yùn)行及風(fēng)險(xiǎn)分析

2.1 真空建立階段

凝汽器真空在建立的過(guò)程中，CMS分為“快速啟動(dòng)”和“保持”兩個(gè)運(yùn)行階段。

（1）“快速啟動(dòng)”階段。在滿足啟泵條件后，操縱員啟動(dòng)第一臺(tái)真空泵組。此時(shí)由于凝汽器至真空泵組入口閥關(guān)閉，導(dǎo)致閥后的壓力下降很快，當(dāng)小于12KPa時(shí)，發(fā)出信號(hào)自動(dòng)打開(kāi)凝汽器至真空泵組入口閥。通過(guò)凝汽器寬量程壓力儀表確認(rèn)凝汽器真空正在逐漸建立后，即可關(guān)閉所有凝汽器真空破壞閥，同時(shí)就地開(kāi)啟密封水閥，向真空破壞閥供應(yīng)密封水，防止空氣進(jìn)入凝汽器，影響真空。之后操縱員以同樣的方式啟動(dòng)另外兩臺(tái)真空泵組。

由此可見(jiàn)，在凝汽器真空建立的初始階段，前置抽氣器沒(méi)有投入運(yùn)行，利用真空泵吸氣量大的特點(diǎn)，投入三臺(tái)泵，在短時(shí)間內(nèi)將凝汽器中的氣體抽出，從而縮短機(jī)組啟動(dòng)時(shí)間，稱為“快速啟動(dòng)”階段。

（2）“保持”運(yùn)行階段。當(dāng)凝汽器壓力降到11KPa并且在操作畫(huà)面上顯示真空泵組運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)將前置抽氣器動(dòng)力空氣入口閥打開(kāi)，旁路閥關(guān)閉，氣水分離器中的氣體在壓差的作用下進(jìn)入抽氣器，作為動(dòng)力空氣，真空泵和前置抽氣器處于聯(lián)合運(yùn)行方式，系統(tǒng)轉(zhuǎn)到“保持”運(yùn)行模式。

2.2 凝汽器真空維持階段

汽輪機(jī)帶載運(yùn)行時(shí)真空泵組投入的數(shù)量由排入凝汽器蒸汽流量的多少和真空系統(tǒng)的密封性決定。在正常運(yùn)行時(shí)，即凝汽器良好、機(jī)組及熱力系統(tǒng)漏氣正常時(shí)，采用一臺(tái)真空泵維持凝汽器的真空。當(dāng)備用真空泵入口閥上游的壓力儀表>12KPa（即凝汽器真空度）且泵組啟動(dòng)條件滿足后，備用泵組自動(dòng)啟動(dòng)。

3 CMS系統(tǒng)特點(diǎn)

3.1 定期切換不會(huì)導(dǎo)致凝汽器壓力波動(dòng)或泵體過(guò)充

在真空泵組進(jìn)行定期切換時(shí)，CMS通過(guò)在入口閥后安裝逆止閥可以有效的防止凝汽器真空度出現(xiàn)波動(dòng)甚至導(dǎo)致跳機(jī)。

當(dāng)備用真空泵啟動(dòng)后，入口閥就會(huì)馬上打開(kāi)，在備用泵入口和凝汽器之間就會(huì)產(chǎn)生很大的壓差。根據(jù)其它電站的事件反饋，此時(shí)從入口閥至真空泵這一段管道中的空氣就會(huì)在壓差的作用下全部進(jìn)入凝汽器中，嚴(yán)重影響凝汽器的真空度。

而安裝逆止閥后可以有效避免出現(xiàn)以上情況。當(dāng)備用真空泵啟動(dòng)并且入口閥開(kāi)啟后，由于有逆止閥的存在，管道中的空氣不會(huì)在壓差的作用下返回凝汽器。

3.2 不會(huì)出現(xiàn)真空泵內(nèi)部件腐蝕和鹽結(jié)晶的情況

部分電站的抽真空系統(tǒng)密封補(bǔ)水的板式熱交換器的冷卻介質(zhì)直接采用海水，雖然經(jīng)過(guò)濾網(wǎng)過(guò)濾，但還是有很多雜物，導(dǎo)致?lián)Q熱器進(jìn)水通道經(jīng)常被堵塞。特別是夏天，海水溫度本來(lái)就高，再加上流道堵塞，造成水環(huán)式真空泵抽氣效率大大下降，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致機(jī)組降功率。而我廠凝汽器抽真空系統(tǒng)采用的是二回路閉式冷卻水系統(tǒng)作為冷卻介質(zhì)，與海水隔開(kāi)，海水只是作為最終冷卻介質(zhì)，因此不會(huì)產(chǎn)生上述情況。

4 潛在的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)分析及對(duì)策

4.1 啟動(dòng)真空泵前泵體內(nèi)密封水液位檢查

真空泵的密封水量會(huì)影響真空泵的正常運(yùn)行。隨著運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng)以及二回路凝結(jié)水存在雜質(zhì)，因此在氣水分離器和真空泵之間的平衡管線中會(huì)逐漸產(chǎn)生腐蝕物質(zhì)和雜質(zhì)從而減小平衡管線的流通面積，造成當(dāng)氣水分離器達(dá)到液位定值關(guān)閉補(bǔ)水閥時(shí)，真空泵中的密封水沒(méi)有達(dá)到泵軸的中心位置，使得真空泵密封水量不足影響泵的抽吸能力。

4.2 汽機(jī)軸封蒸汽供應(yīng)中存在的風(fēng)險(xiǎn)及對(duì)策

當(dāng)汽輪機(jī)在熱態(tài)啟動(dòng)時(shí)，必須注意先投軸封后抽真空：由于此時(shí)轉(zhuǎn)子和汽缸金屬溫度較高，如先抽真空，冷空氣將沿軸封進(jìn)入汽缸并流向下缸，因此汽機(jī)下缸溫度急劇下降，使上下缸溫差增大，汽缸變形，造成大軸彎曲和動(dòng)靜部件摩擦。

當(dāng)汽輪機(jī)冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)，根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，一般先啟動(dòng)三臺(tái)真空泵建立一個(gè)-10kPa的微負(fù)壓，然后馬上供軸封蒸汽，防止真空泵過(guò)載。由于此時(shí)凝汽器的壓力為大氣壓，如果此時(shí)凝汽器沒(méi)有拉一個(gè)微小的負(fù)壓，則向汽輪機(jī)供軸封蒸汽后，蒸汽會(huì)向上流動(dòng)，汽輪機(jī)上下缸體金屬溫差大，可能造成轉(zhuǎn)子熱彎曲，汽缸產(chǎn)生“貓拱背”現(xiàn)象。

4.3 夏季時(shí)真空泵工作效率低

液環(huán)式真空泵的抽吸能力主要受其工作水溫度的影響。由于我廠液環(huán)式真空泵的液環(huán)采用海水作為最終冷卻介質(zhì)，因此在夏季時(shí)，海水在正午時(shí)的溫度可達(dá)30℃以上，加上葉輪與液環(huán)摩擦產(chǎn)生的熱量以及凝汽器內(nèi)氣汽混合物傳遞的熱量，使液環(huán)的溫度很高，導(dǎo)致液環(huán)泵的抽吸能力嚴(yán)重下降，影響凝汽器的真空度。

5 結(jié)論和建議

（1）我廠抽真空系統(tǒng)采用水環(huán)式真空泵和前置抽氣器聯(lián)合運(yùn)行方式，相比于其他電站的二級(jí)泵裝置，具有設(shè)備簡(jiǎn)單，工作可靠，投資少等優(yōu)點(diǎn)。（2）由于通過(guò)水質(zhì)較高的二回路閉式冷卻水來(lái)冷卻泵的密封補(bǔ)水，海水作為最終冷卻介質(zhì)，大大降低了海水漏入真空泵的可能性，不僅保證了真空泵的工作效率，更減少了在運(yùn)行以及維修階段的工作量。（3）由于在真空泵入口管線上安裝逆止閥，因此當(dāng)泵組切換以及備用泵啟動(dòng)時(shí)，可以避免入口閥至真空泵這一段管道中的空氣在壓差的作用下全部進(jìn)入凝汽器中，嚴(yán)重影響凝汽器的真空度。（4）建議在真空泵密封補(bǔ)水冷卻器上連接中央冷凍水管線，通過(guò)手動(dòng)切換，確保在夏季海水平均溫度過(guò)高時(shí)保證真空泵以較高的效率運(yùn)行，從而保證凝汽器的真空度。

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