國內(nèi)某核電站循環(huán)水系統(tǒng)調(diào)試工期優(yōu)化方案研究

包桓銘，劉柯楠

(國核工程有限公司，上海 200233)

0 引言

循環(huán)水系統(tǒng)(CWS)是常規(guī)島非常重要的系統(tǒng)，其主要功能是作為最終熱阱將凝汽器的熱量傳輸至海水，并為開式冷卻水系統(tǒng)提供冷卻水源，通過閉式冷卻水系統(tǒng)冷卻汽輪機輔機。循環(huán)水系統(tǒng)也為核島廠用水系統(tǒng)和輔助車間(BOP)海水淡化系統(tǒng)提供水源。

因此，循環(huán)水系統(tǒng)調(diào)試不僅影響常規(guī)島主線調(diào)試，還會影響核島和BOP部分系統(tǒng)的調(diào)試。本文以國內(nèi)某AP1000核電站循環(huán)水系統(tǒng)為例，對循環(huán)水系統(tǒng)調(diào)試工期的優(yōu)化進行探討。

1 循環(huán)水系統(tǒng)簡介

某AP1000核電站是世界首堆AP1000核電站，循環(huán)水系統(tǒng)采用海水直流的供水方式，循環(huán)水取自東海，經(jīng)過熱交換器后再排入該海域海灣。循環(huán)水系統(tǒng)包含2臺50%容量的循環(huán)水泵(CWP)，循環(huán)水經(jīng)過2根獨立的循環(huán)水管道進入汽輪機廠房，每根管道分成3條支線(共6條支線)，每條支線都與1臺凝汽器的一側(cè)水室相連。循環(huán)水經(jīng)過凝汽器后回流到2根獨立的管線并流入虹吸井，最終將經(jīng)過熱交換的海水排入大海[1]。循環(huán)水系統(tǒng)流程如圖1所示。

2 循環(huán)水系統(tǒng)調(diào)試簡介

2.1 系統(tǒng)調(diào)試項目及流程

循環(huán)水系統(tǒng)調(diào)試試驗共19項，分為2個移交包調(diào)試，循環(huán)水泵出口閥之前為01包，循環(huán)水泵出口閥門之后(含出口閥門)為02包。循環(huán)水系統(tǒng)調(diào)試試驗項目見表1。

循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)備較多，覆蓋前池、循環(huán)水泵房、汽機房等區(qū)域，做好合理調(diào)試計劃至關(guān)重要。圖2為循環(huán)水系統(tǒng)調(diào)試活動的邏輯順序。

該核電站循環(huán)水泵采用葉片可調(diào)式混流泵，泵軸為中空結(jié)構(gòu)，內(nèi)部裝有控制棒，可根據(jù)海水溫度調(diào)節(jié)葉片開啟角度，從而控制循環(huán)水流量，以達到減小循環(huán)水泵電功率的目的[2]，因此，調(diào)試過程與常用循環(huán)水泵有所不同。

(1)循環(huán)水泵調(diào)試。該循環(huán)水泵是國內(nèi)核電站首次采用的葉片可調(diào)式泵，國內(nèi)核電暫時沒有此類循環(huán)水泵的調(diào)試經(jīng)驗[3]。與傳統(tǒng)循環(huán)水泵調(diào)試相比，該循環(huán)水泵還增加了循環(huán)水泵電機頂軸油試驗、循環(huán)水泵油單元試驗和沖洗以及葉片調(diào)節(jié)單元試驗。

(2)循環(huán)水泵電機頂軸油試驗。每臺循環(huán)水泵配備1臺頂軸油泵，確保循環(huán)水泵啟動前電機軸承被正常頂起，形成油膜，從而降低軸承摩擦，是循環(huán)水泵電機空載的前提條件之一。

(3)循環(huán)水泵油單元試驗和沖洗。油單元試驗確保油泵為葉片角度調(diào)節(jié)單元提供油壓，并維持循環(huán)水泵葉片在任意角度下穩(wěn)定運行[4]。該試驗是執(zhí)行循環(huán)水泵啟動的必要條件。

(4)循環(huán)水泵葉片調(diào)節(jié)單元試驗。該單元通過啟動葉片控制電機來帶動機械控制單元動作，控制油單元先導(dǎo)閥的開度，以調(diào)節(jié)循環(huán)水泵軸承液壓缸上下腔室的進油量，實現(xiàn)調(diào)節(jié)葉片開啟角度的功能[5]。該試驗也是執(zhí)行循環(huán)水泵啟動的必要條件之一，葉片調(diào)節(jié)機構(gòu)如圖3所示。

2.2 影響調(diào)試工期的主要因素

從系統(tǒng)調(diào)試的角度來看，影響調(diào)試工期的因素可以分為不可控因素和調(diào)試自身因素。

試驗名稱試驗分類掛牌和流程檢查試驗,機械、電氣、儀控、氣動閥和電動閥試驗單體設(shè)備運行前檢查循環(huán)水系統(tǒng)報警與聯(lián)鎖試驗邏輯聯(lián)鎖試驗室真空泵、二次濾網(wǎng)、旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)、沖洗水泵和排污泵預(yù)運行試驗輔助設(shè)備運行試驗循環(huán)水泵油單元試驗和沖洗,循環(huán)水泵電機空載試驗,葉片行程調(diào)節(jié)和頂軸油單元試驗循環(huán)水泵空載前準備及空載試驗循環(huán)水泵房進水泵房進水循環(huán)水泵啟動及系統(tǒng)充水和功能試驗,循環(huán)水系統(tǒng)運行能力驗證試驗循環(huán)水泵試驗

圖2 循環(huán)水系統(tǒng)調(diào)試活動邏輯順序

圖3 葉片調(diào)節(jié)機構(gòu)

2.2.1 不可控因素

(1)設(shè)計方面。主要是指調(diào)試準備和調(diào)試程序編制的上游文件，主要包括調(diào)試導(dǎo)則、系統(tǒng)調(diào)試大綱、設(shè)備清單和工藝流程圖等。循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)計已經(jīng)相當成熟，基本不會因為設(shè)計問題而導(dǎo)致調(diào)試工作延誤。

(2)設(shè)備制造。該核電站循環(huán)水泵采用的是葉片可調(diào)式結(jié)構(gòu)，是國內(nèi)核電站首次采用，對泵的工藝水平以及試驗過程存在不確定性。

(3)施工質(zhì)量。海水循環(huán)水系統(tǒng)的防腐要求非常高，循環(huán)水泵和旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)的安裝質(zhì)量也需要著重關(guān)注。循環(huán)水管道在進水過程中多次發(fā)生泄漏，這也是影響系統(tǒng)進水的重要因素。

(4)環(huán)境影響。循環(huán)水系統(tǒng)泵房進水需要進行海上作業(yè)，受天氣影響較大，也是不確定的因素之一。

(5)意外事件。調(diào)試期間若發(fā)生系統(tǒng)設(shè)備損壞，或某些結(jié)果無法達到設(shè)計要求，需要進行消缺，也會嚴重影響調(diào)試工期。

2.2.2 調(diào)試自身因素

(1)計劃與進度控制。制訂合理的調(diào)試計劃對后期進度的控制至關(guān)重要。調(diào)試計劃應(yīng)充分考慮系統(tǒng)的特點，對工期預(yù)計、人力需求和設(shè)備制造質(zhì)量進行充分考慮，確保計劃的可執(zhí)行性。

(2)技術(shù)水平。不同核電站的相同系統(tǒng)都存在差異，設(shè)備制造也會存在差異，調(diào)試人員的調(diào)試經(jīng)驗豐富程度也會對調(diào)試工期產(chǎn)生影響。

(3)人力需求。調(diào)試過程是一個多部門協(xié)調(diào)工作的過程，不僅需要調(diào)試人員，還需要維修、運行、建安、采購、廠家等多部門或單位相互配合，因此人員的合理安排和部門間的協(xié)調(diào)顯得尤為重要。

(4)調(diào)試質(zhì)量。良好的調(diào)試質(zhì)量是調(diào)試進度的重要保障。做好試驗準備、風險預(yù)案和經(jīng)驗反饋會減少重復(fù)性工作，增加試驗合格率，大大縮短調(diào)試工期[9]。

3 系統(tǒng)調(diào)試方案及優(yōu)化

3.1 系統(tǒng)調(diào)試方案

由于循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)備多且分布區(qū)域廣，各個試驗之間又相互影響和制約，因此，合理安排調(diào)試工作顯得尤為重要。整個系統(tǒng)調(diào)試分為以下3個階段執(zhí)行。

3.1.1 系統(tǒng)試驗前檢查

系統(tǒng)調(diào)試前，需完成系統(tǒng)所有設(shè)備的掛牌，機、電、儀、電動閥和氣動閥的運行前檢查。

3.1.2 循環(huán)水泵調(diào)試前準備試驗

(1)系統(tǒng)輔助設(shè)備調(diào)試。由于泵房進水后旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)和二次濾網(wǎng)就不具備空載試驗的條件，因此，該調(diào)試需在泵房進水前完成。為防止系統(tǒng)泄漏導(dǎo)致泵房淹沒，需在泵房進水前完成排污泵調(diào)試。

(2)泵房及系統(tǒng)進水。泵房進水前需要完成所有設(shè)備的空載試驗；同時，還需要檢查循環(huán)水泵和系統(tǒng)管道防腐涂層完好程度，損壞或過期的防腐涂層需要重新噴涂或修補。進水前需提前協(xié)調(diào)取水口吊裝作業(yè)的時間，以保證進水作業(yè)能夠按計劃執(zhí)行。

(3)系統(tǒng)進水后輔助設(shè)備調(diào)試。進水完成后，特別是海水高潮位時檢查系統(tǒng)是否泄漏。確認系統(tǒng)無泄漏后，開始執(zhí)行旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)、二次濾網(wǎng)、沖洗水泵和水室真空泵的帶載試驗。

3.1.3 循環(huán)水泵啟動

循環(huán)水泵油單元試驗、頂軸油試驗和葉片調(diào)節(jié)單元試驗是循環(huán)水泵啟動的前提條件。循環(huán)水泵就地實際聯(lián)鎖試驗必須完成，確認系統(tǒng)邏輯聯(lián)鎖控制正確后方可執(zhí)行循環(huán)水泵啟動試驗。循環(huán)水泵的啟動標志著循環(huán)水系統(tǒng)可用，并為后續(xù)其他系統(tǒng)調(diào)試試驗提供必要保障。

3.2 調(diào)試方案優(yōu)化

本文根據(jù)調(diào)試中發(fā)生的實際問題，從調(diào)試計劃入手進行優(yōu)化。循環(huán)水泵啟動標志著循環(huán)水系統(tǒng)可用，因此，循環(huán)水系統(tǒng)調(diào)試以循環(huán)水泵啟動為目標節(jié)點進行優(yōu)化。

3.2.1 設(shè)備消缺

#1機組循環(huán)水系統(tǒng)調(diào)試期間，多次發(fā)生因試驗設(shè)備質(zhì)量而嚴重影響調(diào)試工期的現(xiàn)象，如排污泵絕緣低，閥門、海水管道防腐涂層失效等。#2機組建安后期，調(diào)試提前介入，對可能存在質(zhì)量隱患的設(shè)備進行檢查，提前對設(shè)備進行消缺，確保調(diào)試工作的順利進行。

3.2.2 交叉開展檢查工作

交叉開展2個移交包的機、電、儀檢查和電動閥、氣動閥檢查試驗。在完成設(shè)備掛牌后，對單體設(shè)備進行機、電、儀、電動閥和氣動閥檢查，若同時執(zhí)行會導(dǎo)致試驗對象沖突且存在安全風險，若依次開展試驗又影響工期，考慮到人力安排的緣故，需對2個移交包交替執(zhí)行試驗。

3.2.3 邏輯聯(lián)鎖試驗

邏輯聯(lián)鎖試驗活動貫穿于整個系統(tǒng)調(diào)試中。完成單體設(shè)備檢查后即可執(zhí)行設(shè)備報警和聯(lián)鎖的部分試驗，因此，將邏輯聯(lián)鎖試驗分階段執(zhí)行可大大縮減試驗工期。

3.2.4 循環(huán)水泵本體調(diào)試

循環(huán)水泵本體調(diào)試包含空載和帶載試驗。循環(huán)水泵啟動邏輯條件包含油單元運行且油壓正常、頂軸油泵運行3 min、葉片調(diào)節(jié)單元可用等條件。為防止循環(huán)水泵運行時造成電機軸承磨損，需在循環(huán)水泵啟動前將軸承頂高以形成油膜。油單元和葉片調(diào)節(jié)單元可確保葉片角度可調(diào)且穩(wěn)定維持在某固定角度，由于空載不帶泵體運行，可通過強制聯(lián)鎖信號方式完成。優(yōu)化后的調(diào)試計劃安排如圖4所示。

圖4 優(yōu)化后的循環(huán)水系統(tǒng)調(diào)試試驗計劃

由圖4可見，去除系統(tǒng)移交前的設(shè)備消缺工作，從系統(tǒng)移交到泵房進水節(jié)點所需調(diào)試工期為60 d，到完成循環(huán)水泵啟動所需調(diào)試工期為80 d。將該核電站#1，#2機組循環(huán)水系統(tǒng)調(diào)試的實際工期與優(yōu)化后調(diào)試工期進行對比，見表2。優(yōu)化后，#1，#2機組整個調(diào)試工期分別縮減了25%和33%，大大推進了工程進度。

表2 循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化前、后調(diào)試工期對比

4 結(jié)論

循環(huán)水系統(tǒng)作為電廠其他系統(tǒng)調(diào)試的前提，其調(diào)試進展會嚴重制約其他系統(tǒng)的調(diào)試工作，合理的調(diào)試計劃會大大縮減系統(tǒng)調(diào)試工期，為保證常規(guī)島、核島及BOP工藝系統(tǒng)縱深調(diào)試創(chuàng)造了必要條件。