核電廠汽水取樣系統(tǒng)安全閥校驗周期優(yōu)化

戚繼賀，徐 速，張鵬華

（遼寧紅沿河核電有限公司，遼寧瓦房店 116319）

0 引言

安全閥是防止系統(tǒng)及壓力容器超壓的重要保護設(shè)備，為確保安全閥可靠動作，核電廠需要周期性對安全閥進行校驗。核電廠系統(tǒng)復(fù)雜，所涉及到的安全閥數(shù)量多、種類雜。之前核電廠主要是按照國標中對安全閥的相關(guān)要求制定的檢修周期，但是每輪安全閥檢修數(shù)量繁多，而且安全閥頻繁校驗起跳容易造成安全閥整定不合格，導(dǎo)致需要對閥門解體檢修，對大修的人力統(tǒng)籌以及檢修成本形成極大壓力。

為了減少機組的檢修成本，決定優(yōu)化電廠的安全閥預(yù)檢項目，以期在保證機組和系統(tǒng)安全的情況下延長安全閥的檢修周期。本文以核電廠SIT 系統(tǒng)（汽水取樣系統(tǒng)）為例，介紹安全閥整定周期的變更原則。

1 安全閥檢修周期優(yōu)化可行性分析

在機組運行前制定的檢修大綱中，所有SRI（給水化學(xué)取樣系統(tǒng)）安全閥整定周期均為1C（即一輪大修，共有12 月和18 月兩種，如無特別說明下文中1C 僅指18 個月），統(tǒng)計4 臺機組SIT 共有安全閥293 臺。

1.1 系統(tǒng)優(yōu)化可行性分析

SIT 系統(tǒng)共分4 個部分，分別為一級冷卻系統(tǒng)、冷凍水系統(tǒng)、在線分析系統(tǒng)、就地取樣系統(tǒng)。SIT 系統(tǒng)的功能是在被取樣的管道開孔，引出取樣管線，樣水首先由設(shè)在汽機房的一級冷卻器冷卻至405，然后再由設(shè)在水汽取樣間的二級冷卻器冷卻至251。冷卻水系統(tǒng)為閉式循環(huán)系統(tǒng)，冷凍水來自SIT 系統(tǒng)的冷凍裝置，冷凍裝置的壓縮機冷卻介質(zhì)為常規(guī)島閉式冷卻水。

經(jīng)過兩級冷卻后，樣水被送到化學(xué)分析儀表。管道上設(shè)有在線溫度檢測傳感器。以保證樣水溫度不會過高而影響儀表的正常使用。大多數(shù)取樣管線上設(shè)置有相應(yīng)的安全閥。

從功能來看，化學(xué)取樣系統(tǒng)不參與核電廠的汽水循環(huán)，其部分功能的失效不會直接導(dǎo)致跳機跳堆及降功率等情況。當(dāng)連續(xù)取樣系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，仍然可以通過人工取樣、在化驗室進行分析，獲得給水系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)。根據(jù)系統(tǒng)手冊相關(guān)說明，此SIT系統(tǒng)無需執(zhí)行相關(guān)安全標準。

從優(yōu)化效益來看，化學(xué)取樣系統(tǒng)涉及常規(guī)島各個主要系統(tǒng)的介質(zhì)取樣，管道、閥門數(shù)量龐大，且4 臺機組共有安全閥293臺，系統(tǒng)優(yōu)化能夠減少大量的檢修工作。

1.2 相關(guān)法規(guī)、標準要求對檢修優(yōu)化的影響

對安全閥整定周期進行調(diào)整時，首先要考慮調(diào)整是否違反相關(guān)法規(guī)和強制性標準的要求以及與廠家上游文件是否沖突。根據(jù)SIT 系統(tǒng)安全閥運行維修手冊和相關(guān)規(guī)定，安全閥執(zhí)行的國標有GB/T 12243—2005《彈簧直接荷載式安全閥》、GB/T 12241—2005《安全閥一般要求》和GB/T 12242—2005《安全閥性能試驗方法》。對上述國標進行核查，并沒有關(guān)于安全閥校驗周期的要求。所以安全閥校驗周期的變更不違反相關(guān)標準。

經(jīng)核實，對安全閥校驗周期有要求的規(guī)程主要是《特種設(shè)備監(jiān)察條例》的《壓力容器監(jiān)察規(guī)程》和《蒸汽鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》?！秹毫θ萜鞅O(jiān)察規(guī)程》中第154 條要求，“安全閥一般每年至少校驗一次，拆卸進行校驗有困難時應(yīng)采用現(xiàn)場校驗”。但根據(jù)《壓力容器監(jiān)察規(guī)程》中關(guān)于壓力容器的相關(guān)定義，同時具備以下條件才適用相關(guān)規(guī)程：最高工作壓力大于0.1 MPa；內(nèi)直徑大于0.15 mm 且容積大于等于0.25 m3；盛裝介質(zhì)為氣體液化氣體或最高溫度不小于標準沸點的液體。

根據(jù)SIT 系統(tǒng)的相關(guān)特性，不屬于《壓力容器監(jiān)察規(guī)程》的相關(guān)適用范圍，因此SIT 系統(tǒng)可根據(jù)閥門特性和現(xiàn)場具體情況進行周期的優(yōu)化。

1.3 安全閥特性及功能對檢修優(yōu)化的影響

SIT 系統(tǒng)安全閥共有兩種形式：一種為常規(guī)彈簧式安全閥，進出口均采用螺紋同管道進行連接；一種是泄壓閥，SIT 現(xiàn)場安全閥所在介質(zhì)溫度為25和50兩種，起跳壓力分為7 bar（0.70 MPa）和3.5 bar（0.35 MPa），屬于低壓常溫閥門（圖1）。

圖1 閥門的結(jié)構(gòu)

安全閥常見的故障模式是定值漂移、內(nèi)漏，定值上漂存在系統(tǒng)超壓損壞設(shè)備的風(fēng)險，而定值下漂會造成介質(zhì)浪費。完全包含的O形密封件可調(diào)彈簧調(diào)節(jié)螺絲設(shè)定開啟壓力鎖緊螺絲保持設(shè)定。

將SIT 系統(tǒng)的相關(guān)安全閥按照閥門本身特性以及在系統(tǒng)中所需要執(zhí)行的功能進行分類，根據(jù)相關(guān)分類情況進行進一步分析，主要分析以下內(nèi)容：安全閥發(fā)生故障后對設(shè)備本身和系統(tǒng)造成的影響；故障發(fā)生后相關(guān)閥門是否可以進行隔離檢修；根據(jù)歷史經(jīng)驗反饋，相關(guān)閥門的故障率、故障模式。

（1）保護冷卻水相關(guān)冷卻器的安全閥。多個安全閥共同屬于同一個母管，每條取樣管線冷卻水側(cè)均有一個安全閥，安全閥的定值均相同，同一機架不同取樣管線距離較近壓力相近，因此若系統(tǒng)超壓只要有一個安全閥正常開啟即可。部分冷卻水安全閥故障會造成冷卻水的浪費，影響冷卻效果，嚴重時樣水溫度高自動關(guān)閉樣水電磁閥。核實在發(fā)生故障情況下此類安全閥均可隔離進行檢修，即使故障時間較長，也可使用人工取樣來實現(xiàn)系統(tǒng)功能。因此，延長此類安全閥檢修周期，其故障后果是可以接受的。

（2）保護冷凍水相關(guān)冷卻器安全閥。同冷卻水安全閥類似，多個安全閥共同屬于同一個母管。因此，如果系統(tǒng)超壓只要有一個安全閥正常開啟即可。如果有一臺安全閥發(fā)生定值下漂故障，可以在線調(diào)整故障安全閥，保證故障安全閥關(guān)閉即可，其安全功能可由其他同母管安全閥執(zhí)行（也可隔離檢修）。所以，安全閥故障后果可接受。

（3）保護取樣管線的安全閥。此類安全閥故障可隔離維修，取樣可以由人工臨時代替。

SIT 系統(tǒng)的安全閥自從電廠運行5 年以來，總共校驗次數(shù)已將近3000 次。在此類安全閥校驗過程中，除首次預(yù)防性閥門整定檢查有部分閥門偏離整定壓力較多（偏差10%以上的閥門占整定閥門的20%以上，均為超壓起跳）。在后續(xù)歷次整定過程中起跳未出現(xiàn)過整定壓力大幅偏離限值情況?，F(xiàn)場抽查600 臺安全閥校驗記錄發(fā)現(xiàn)（非首輪整定檢查），偏出整定值10%的閥門僅發(fā)現(xiàn)4 臺且均為超壓起跳，整體偏差數(shù)量不到校驗總數(shù)的1%。根據(jù)歷年來的檢修情況，較少出現(xiàn)內(nèi)漏情況，較多校驗不合格為密封性不合格且可通過巡檢發(fā)現(xiàn)處理，沒有影響到系統(tǒng)的運行情況。

因此，從安全閥特性及在系統(tǒng)上實現(xiàn)的功能以及歷史經(jīng)驗反饋來看，對檢修周期優(yōu)化是可行的。

2 周期確認的合理性分析

在安全閥原本的校驗過程中，一部分冷卻水側(cè)安全閥按照日常預(yù)防性檢修模式進行檢修，另一部分是在大修期間進行檢修維護。兩者之間主要的區(qū)別是，大修期間需檢修隔離的安全閥相對需要大范圍進行隔離，在大修期間執(zhí)行檢修作業(yè)能減少隔離所需工作量。

優(yōu)化前日常檢修校驗周期為52 周，大修周期為1C。周期優(yōu)化首先遵循一致性原則，即盡量保證所有閥門檢修周期保持一致，其次遵循保守性原則，即大規(guī)模變更檢修周期盡量不一次性延長時間過長，用以觀察變更后相關(guān)情況。基于安全閥現(xiàn)有最長預(yù)防性校驗檢修周期為18 個月，即在1 輪換料大修。延長最短周期應(yīng)為2C，即36 個月檢修一次（表1）。

3 總結(jié)

通過對系統(tǒng)、行業(yè)法規(guī)、設(shè)備特性等方面的分析，對SIT 系統(tǒng)進行了周期優(yōu)化。截至目前，優(yōu)化工作已完成一年多，結(jié)合近幾年對閥門力矩校驗及潤滑、隔膜閥更換隔膜、閘閥及逆止閥解體維修等檢修大綱進行的優(yōu)化，大幅減少了檢修人員的工作量，使他們有更多時間和精力投入到與機組安全相關(guān)的重要工作。

從近期電廠大綱優(yōu)化工作來看，原有預(yù)防性檢修周期的確認更多的是參考電廠的檢修周期制定方案以及上游文件的要求，未進行詳細的風(fēng)險分析及評估工作。檢修大綱和檢修周期的制定更是增加容易、減少難，導(dǎo)致檢修項目越來越多，檢修成本急劇增加，但是設(shè)備的穩(wěn)定性沒有實質(zhì)性的改變，甚至還出現(xiàn)了很多降質(zhì)情況。

表1 優(yōu)化后檢修周期