秦山三廠儀用壓空系統(tǒng)大修后啟動優(yōu)化

程遷

摘? 要：儀用壓空是核電廠重要系統(tǒng)，關(guān)系著核安全。當(dāng)核電廠失去儀用壓空后，眾多核安全相關(guān)儀表和閥門處于失效狀態(tài)，這會給核電廠安全造成嚴(yán)重威脅。本文通過對秦山三廠儀用壓空系統(tǒng)功能、流程、控制原理的介紹，并結(jié)合自身實際工作，對在機組大修后，啟動儀用壓空出現(xiàn)的壓力突然下降的現(xiàn)象，從控制原理上加以分析，并預(yù)想了可能出現(xiàn)的嚴(yán)重后果，最后在大修后啟動程序上，提出合理可行的改進措施。

關(guān)鍵詞：儀用壓空? 啟動程序? 分析問題? 改進措施

中圖分類號：TM623.8? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2021）05（c）-0039-03

NPP-3 Instrument Air System Start-up Optimization After Overhaul

CHENG Qian

（China Nuclear Power Operation Management Co.， Ltd.，Jiaxing，Zhejiang Province，314300 China）

Abstract： Instrument compressed air is an important system in nuclear power plant， which is related to nuclear safety. When the nuclear power plant loses instrument compressed air， many nuclear safety related instruments and valves are in failure state， which will pose a serious threat to the safety of the nuclear power plant. Based on the introduction of the function， process and control principle of the instrument compressed air system in NPP-3， and combined with their own actual work， this paper analyzes the phenomenon of sudden pressure drop in the starting instrument compressed air after the unit overhaul， anticipates the possible serious consequences， and finally puts forward reasonable and feasible improvement measures in the starting procedure after the overhaul.

Key Words： Instrument compressed air; Start program; Analyze problem; Improvement measures

在秦山三廠大修后啟動儀用壓空系統(tǒng)過程中，根據(jù)啟動程序啟動儀用壓空系統(tǒng)2臺儀表壓空機（并入ES8）以及2臺干燥塔后，儲氣罐壓力880kPa左右[1]。在現(xiàn)場未發(fā)現(xiàn)壓空泄漏情況下，1#緩沖罐和2#緩沖罐壓力只有500kPa左右，并有逐漸降低的趨勢，而2臺壓縮機由于ES8控制均未帶載。這一情況如果沒有及時發(fā)現(xiàn)，可能導(dǎo)致失去儀用壓空，造成嚴(yán)重后果[2]。

1? 秦山三廠儀用壓空系統(tǒng)介紹

1.1 儀用壓空系統(tǒng)的目的和功能

向電站內(nèi)的控制儀表、氣動閥、空氣閘門提供可靠、清潔、無油、干燥（露點低于-40℃）的壓縮空氣，同時也為冷凍水系統(tǒng)膨脹水箱氣空間和消防系統(tǒng)預(yù)作用噴淋閥下游管道供氣[3]。

1.2 儀用壓空系統(tǒng)的流程簡介

配置2臺100%容量的壓縮機，系統(tǒng)壓力維持在840kPa～900kPa。壓縮機從其所在房間吸入空氣，向緩沖罐供氣，經(jīng)2臺100%容量的干燥器及其前置和后置過濾器對壓縮空氣進行凈化和干燥后，壓縮空氣進入儲氣罐，經(jīng)儀表壓空分配管網(wǎng)向各廠房的儀表壓空用戶供氣[4]。廠用壓空系統(tǒng)作為儀表壓空系統(tǒng)的備用氣源，在儀表壓空母管低壓力時，經(jīng)電磁閥供氣至2臺儀表壓空壓縮機出口母管[5]。系統(tǒng)的流程示意見圖1。

1.3 儀用壓空系統(tǒng)控制介紹

1.3.1 壓縮機起/停和加載/卸載

一臺壓縮機先導(dǎo)（Lead），另一臺壓縮機滯后（Lag）模式運行，由位于壓縮機控制盤臺上的遠程控制器（ES8）通過基于時間的順序轉(zhuǎn)換器來控制[6]。

儀用壓空系統(tǒng)母管壓力下降到840kPa時，處于先導(dǎo)（Lead）的壓縮機自動加載，母管壓力達到900kPa時自動卸載;母管壓力低于900kPa并持續(xù)5min，滯后（Lag）的壓縮機起動加載，母管壓力達到900kPa時自動卸載。根據(jù)儀表壓空母管壓力和壓縮機起停次數(shù)，在壓縮機連續(xù)空載運行一定時間后，自動停運[7]。

壓縮機遠程控制器（ES8）不可用時，2臺壓縮機分別由其就地控制盤臺控制。

壓縮機控制盤臺上的遠程控制器（ES8）根據(jù)儲氣罐出口的壓力控制2臺壓縮機的起/停和加載/卸載，壓縮機由就地控制盤臺控制時，根據(jù)相應(yīng)壓縮機出口壓力控制壓縮機的起/停和加載/卸載。

1.3.2 儀用壓空機順序選擇器（ES8）控制介紹

ES8是一個獨立的中央控制系統(tǒng)，該控制器會通過起動、加載、卸載和停運根據(jù)次序連接的壓縮機來調(diào)節(jié)管網(wǎng)壓力，使其保持在可設(shè)定的限值范圍內(nèi)[8]。

正常情況下，2臺儀表壓空機都并入ES8控制;通常一臺空壓機運行，另一臺處于熱備用狀態(tài)。

根據(jù)ES8中壓力控制帶的設(shè)置，空壓機在840kPa時開始加載，在900kPa卸載，如果一臺空壓機在5min內(nèi)不能將系統(tǒng)壓力從840kPa提升到900kPa，則第二臺空壓機自動啟動，使壓力盡快上升到900kPa。

2? 儀用壓空系統(tǒng)大修后正常啟動程序以及問題

2.1 儀用壓空系統(tǒng)大修后啟動程序

儀用壓空系統(tǒng)大修后啟動程序如圖2所示。

2.2 儀用壓空系統(tǒng)大修后啟動問題

在大修中，按照以上程序啟動儀用壓空系統(tǒng)，將2臺壓縮機并入ES8啟動后，發(fā)現(xiàn)由于2臺干燥塔露點低，頻繁處于干燥再生狀態(tài)，儲氣罐壓力正常，而1#緩沖罐和2#緩沖罐壓力逐漸下降。而壓縮機并未加載，現(xiàn)場未出現(xiàn)漏氣狀況，如果不加以干預(yù)，1#緩沖罐和2#緩沖罐壓力有降到0kPa的風(fēng)險。

2.3 儀用壓空系統(tǒng)大修后啟動問題分析

由于遠程控制器ES8根據(jù)3#貯氣罐出口的壓力信號控制2臺壓縮機起/停和加載/卸載，而將2臺壓縮機并入ES8后，2臺緩沖罐壓力下降不會導(dǎo)致2臺壓縮機啟動。

這種情況可能會導(dǎo)致嚴(yán)重后果，由于儀用壓空系統(tǒng)在大修時切換到備用氣源（廠用壓空系統(tǒng)）供氣，而投運儀用壓空系統(tǒng)后，將會切換到儀用壓空系統(tǒng)供氣。根據(jù)工藝設(shè)計準(zhǔn)則得知，在停堆大修期間，反應(yīng)堆廠房內(nèi)的儀表壓空用戶耗氣率為240m3/h，輔助廠房內(nèi)的儀表壓用戶耗氣率為111m3/h，由于緩沖罐容量為5.9m3，約1min耗盡，無法滿足供氣量，當(dāng)儀表壓空系統(tǒng)母管壓力下降到840kPa時，ES8觸發(fā)處于Lead的壓縮機啟動，而壓縮機能力為1100m3/h?？紤]到最壞的情況，假如這期間1#緩沖罐和2#緩沖罐壓力降到0kPa，而1#緩沖罐和2#緩沖罐容量均為11.4m3，壓縮機將其大約1.25min充滿。即便2臺壓縮機同時加載，也需要大約0.63min。

考慮到這期間儀用壓空母管壓力會持續(xù)下降，儀表壓空母管壓力低于800kPa時，在主控室觸發(fā)報警，當(dāng)壓力開關(guān)低于780kPa時，相應(yīng)機組的儀表壓空備用氣源電磁閥自動打開，服務(wù)壓空向儀表壓空供氣，而供氣接口在2臺緩沖罐上游，約1.25min才能將其充滿。輔助廠房和汽輪機廠房的非重要儀表壓空用戶供氣支管電磁閥在儀表壓空系統(tǒng)壓力低（740kPa持續(xù)5s）自動關(guān)閉，氣動閥失去儀表壓空用戶供氣，甚至可能導(dǎo)致反應(yīng)堆廠房內(nèi)的3個儀表壓空貯氣罐壓力低報警，當(dāng)儀用壓空集管壓力小于650kPa時，滿足機組應(yīng)急運行規(guī)程入口條件，導(dǎo)致機組停堆停機。

綜合來看，機組重要氣動閥失去儀用壓空為大概率事件，短時間內(nèi)可能對機組安全造成嚴(yán)重威脅。

3? 儀用壓空系統(tǒng)大修后啟動程序改進措施

改進措施的總體思路：針對以上的風(fēng)險，建議機組停堆大修后，首次啟動儀表壓空系統(tǒng)，對ES8送電后，應(yīng)先單機就地啟動，確認空壓機壓力上升并穩(wěn)定在860kPa左右。然后啟動2臺干燥器，等待2臺干燥器充分再生后，壓縮機出口2臺緩沖罐壓力穩(wěn)定后，再將2臺空壓機并入ES8。

4? 結(jié)語

本文通過對大修后儀用空系統(tǒng)的啟動改進優(yōu)化，并在秦山三廠大修中得到應(yīng)用，有效地避免了通過ES8啟動儀用空壓機過程中，由于2臺緩沖罐壓力下降而ES8無法使空壓機帶載，大修后廠房中重要氣動閥失去儀用壓空等惡劣情況的發(fā)生。

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