常規(guī)島閉式冷卻水泵入口過濾器堵塞原因分析及改進(jìn)措施

任革

摘 要

常規(guī)島閉式冷卻水系統(tǒng)（SRI）是核電廠常規(guī)島各個(gè)系統(tǒng)冷卻器的唯一冷源。該系統(tǒng)能否保持正常運(yùn)行，對(duì)其他系統(tǒng)乃至整個(gè)機(jī)組的安全穩(wěn)定至關(guān)重要。本文主要針對(duì)常規(guī)島閉式冷卻水泵入口過濾器頻繁堵塞的問題進(jìn)行分析討論，并且提出自己的想法及改進(jìn)措施，希望能對(duì)預(yù)防和解決該問題提供一些參考。

關(guān)鍵詞

過濾器;堵塞

中圖分類號(hào)： F25B49/00 ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457 . 2020 . 17 . 72

0 前言

常規(guī)島閉式冷卻水系統(tǒng)作為常規(guī)島眾多系統(tǒng)所需的冷源，在電站運(yùn)行發(fā)揮著重要作用。然而，在機(jī)組運(yùn)行過程中，常規(guī)島閉式冷卻水泵的入口過濾器頻繁堵塞。尤其是在夏季環(huán)境氣溫逐步升高的階段，過濾器堵塞的情況極易發(fā)生。導(dǎo)致常規(guī)島閉式冷卻水泵無法正常運(yùn)行，給機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行帶來很大困擾和隱患。

1 常規(guī)島閉式冷卻水泵入口過濾器堵塞原因分析

1.1 概述

核電廠常規(guī)島閉式冷卻水系統(tǒng)的主要作用是，在汽輪發(fā)電機(jī)組最大連續(xù)出力運(yùn)行時(shí)，可以有效帶走熱量。在系統(tǒng)正常運(yùn)行情況下，是一個(gè)完全封閉回路，系統(tǒng)中共有三臺(tái)閉式冷卻水泵，兩臺(tái)泵運(yùn)行，一臺(tái)備用。單臺(tái)水泵入口都設(shè)置有一個(gè)獨(dú)立的入口過濾器。冷卻水經(jīng)泵升壓后匯集到出口母管中。它的主要功能是保證發(fā)電機(jī)各個(gè)輔助系統(tǒng)冷源的供應(yīng)，從而保證發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行。

SRI泵的入口過濾器為單向過濾器，濾芯為筒形濾網(wǎng)，其本身不具備排污功能。當(dāng)濾網(wǎng)內(nèi)雜質(zhì)隨著時(shí)間積聚增多時(shí)，就會(huì)形成過濾器堵塞。

1.2 過濾器堵塞情況介紹

在日常工作中總結(jié)發(fā)現(xiàn)，每年7月份以后，天氣逐漸變熱，當(dāng)環(huán)境溫度持續(xù)上升至30℃以后，閉式冷卻水泵入口過濾器就會(huì)出現(xiàn)堵塞的情況。維修人員從濾網(wǎng)清理出來各種堵塞物，經(jīng)過技術(shù)人員檢查分析，堵塞物質(zhì)主要包括：各色油漆（涂層）、固體膠狀物（橡膠）、金屬腐蝕產(chǎn)物（焊渣），石墨碎片（金屬石墨墊片）等。

1.3 過濾器堵塞的后果及危害

（1）如果過濾器頻堵塞未及時(shí)發(fā)現(xiàn)，極易導(dǎo)致閉式冷卻水泵運(yùn)行時(shí)發(fā)生氣蝕，最終可能造成設(shè)備損壞。還有可能導(dǎo)致泵的入口壓力降低，一旦觸發(fā)壓力低的跳泵信號(hào)，SRI泵自動(dòng)跳閘，將會(huì)引發(fā)系統(tǒng)較大擾動(dòng)。在夏季環(huán)境溫度持續(xù)偏高的工況下，閉式冷卻水系統(tǒng)異常擾動(dòng)將會(huì)對(duì)機(jī)組運(yùn)行產(chǎn)生更大、更嚴(yán)重的影響。

（2）過濾器堵塞導(dǎo)致SRI系統(tǒng)流量和溫度發(fā)生變化。SRI系統(tǒng)供水溫度的不斷變化，會(huì)引起其相關(guān)用戶工作環(huán)境的變化，嚴(yán)重的時(shí)候會(huì)導(dǎo)致其部分用戶的功能喪失。例如閉式冷卻水溫升高，導(dǎo)致潤滑油系統(tǒng)的油溫升高，進(jìn)而導(dǎo)致潤滑油的黏度變小。潤滑油油膜不穩(wěn)定，會(huì)導(dǎo)致汽機(jī)發(fā)生振動(dòng)。閉式冷卻水溫升高還會(huì)引起發(fā)電機(jī)內(nèi)部氫氣溫度升高。一旦氫溫度升高到80℃以上時(shí)，就必須立即降低發(fā)電機(jī)組的有功功率，造成機(jī)組效率損失。閉式冷卻水溫升高還會(huì)導(dǎo)致凝汽器真空泵工作效率變差，引起汽機(jī)效率降低，等等。

（3）閉式冷卻水過濾器堵塞情況發(fā)生后，需要立即對(duì)相應(yīng)的閉式冷卻水泵進(jìn)行隔離疏水，并聯(lián)系維修人員清理檢修。等到清洗過濾器結(jié)束后，還要對(duì)其進(jìn)行充水排氣操作。整個(gè)處理過程大概需要4小時(shí)左右。而在處理的這段時(shí)間內(nèi)，閉式冷卻水泵的運(yùn)行將會(huì)失去備用，如果再有一臺(tái)泵故障無法使用，必然引起系統(tǒng)劇烈擾動(dòng)，該情況會(huì)直接影響機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1.4 過濾器堵塞的原因

每當(dāng)夏季來臨時(shí)，隨著周圍環(huán)境溫度的急劇攀升，海水溫度也隨之升高。而SRI系統(tǒng)冷卻水溫受海水溫度變化的影響尤為明顯。還有一個(gè)原因，夏季SRI閉式冷卻水系統(tǒng)的負(fù)荷會(huì)大幅增加，系統(tǒng)中的各個(gè)熱交換器的流量調(diào)節(jié)閥會(huì)開大。進(jìn)一步導(dǎo)致冷卻水系統(tǒng)流量流速加大。受影響最大的是汽機(jī)潤滑油冷油器，會(huì)隨著海水溫度，每天發(fā)生3次從20%到100%的瞬間變化，直接導(dǎo)致閉式冷卻水的流量從1200T瞬變到2000T，僅此閉式冷卻水流量瞬間波動(dòng)就達(dá)到600-800T之多。

我們都知道，一個(gè)封閉式系統(tǒng)內(nèi)部各個(gè)點(diǎn)動(dòng)壓的變化與介質(zhì)流速的平方成正比。因此一旦SRI系統(tǒng)內(nèi)部的冷卻水流量波動(dòng)增大，必然會(huì)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的管道激流處產(chǎn)生相當(dāng)大沖擊力。主要表現(xiàn)在系統(tǒng)彎道連接處、法蘭連接處、系統(tǒng)各個(gè)熱交換器等。而系統(tǒng)管道設(shè)備上的涂層、鐵屑、各種腐蝕物都會(huì)掉落到流體中，隨著時(shí)間的增加而慢慢累積。最終現(xiàn)象體現(xiàn)在過濾器的頻繁堵塞。

根據(jù)上面的描述，造成SRI 過濾器頻繁堵塞的原因是：夏季環(huán)境溫度上升，導(dǎo)致系統(tǒng)流量增大，加之系統(tǒng)中部分冷卻器調(diào)節(jié)閥周期性波動(dòng)，進(jìn)而帶來系統(tǒng)流量反復(fù)波動(dòng)沖擊所致。

2 針對(duì)該過濾器堵塞的應(yīng)對(duì)措施

通過上面的分析判斷，我們得出了閉式冷卻水泵入口過濾器頻繁堵塞的根本原因。針對(duì)這種情況，我認(rèn)為可以通過預(yù)防和改進(jìn)兩個(gè)方法來降低該異常對(duì)系統(tǒng)的影響。

2.1 預(yù)防性措施

（1）每年夏季工況時(shí)，我們應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)閉式冷卻水系統(tǒng)運(yùn)行的巡檢關(guān)注，必須及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，并迅速響應(yīng)處理過濾器堵塞問題。

（2）在正常運(yùn)行工況下，保持汽機(jī)潤滑油冷油器旁路手動(dòng)閥有一定開度，從而使調(diào)節(jié)閥有一定的調(diào)節(jié)裕度。

（3）根據(jù)維修人員提供的建議，每年6-7月左右時(shí)，運(yùn)行人員提前根據(jù)實(shí)際氣溫情況及時(shí)調(diào)整調(diào)節(jié)閥開度，當(dāng)閉式冷卻水流量明顯增大時(shí)，聯(lián)系相關(guān)人員對(duì)閉式冷卻水泵入口過濾器濾網(wǎng)進(jìn)行預(yù)防性清洗處理。

（4）過濾器堵塞物質(zhì)中有來自系統(tǒng)內(nèi)部本身的閥門法蘭墊片，可以通過可行的檢修方式，對(duì)其進(jìn)行檢查，必要時(shí)更換。

（5）聯(lián)系技術(shù)人員，對(duì)濾網(wǎng)內(nèi)涂層、鐵屑等雜質(zhì)的來源進(jìn)行分析判斷，并提出處理措施。