主熱傳輸泵軸封過(guò)濾器更換中典型問(wèn)題分析及應(yīng)對(duì)措施

唐宇琨

（中核核電運(yùn)行管理有限公司運(yùn)行五處，浙江 嘉興 314300 ）

1 主熱傳輸泵軸封過(guò)濾器更換

1.1 主熱傳輸泵軸封過(guò)濾器簡(jiǎn)介

核電廠的主熱傳輸泵對(duì)于反應(yīng)堆的運(yùn)行十分重要，主要用途是給反應(yīng)堆提供冷卻劑，實(shí)現(xiàn)冷卻劑在一回路系統(tǒng)內(nèi)的循環(huán)，以便將反應(yīng)堆的熱量帶至蒸汽發(fā)生器加熱二回路工質(zhì)。電廠的主熱傳輸系統(tǒng)的主熱傳輸泵都是在高溫、高壓、高輻射的環(huán)境下運(yùn)行的，所以每臺(tái)主熱傳輸泵都設(shè)計(jì)了一套包括三道機(jī)械密封和一道備用密封的裝置防止冷卻劑泄漏，一回路機(jī)械密封為壓力邊界的一部分，是核安全一級(jí)設(shè)備。而當(dāng)主熱傳輸泵高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)機(jī)械密封的各個(gè)部件之間會(huì)相互摩擦發(fā)熱，所以需要有主熱傳輸泵軸封注入系統(tǒng)向主熱傳輸泵機(jī)械密封和軸承等部件連續(xù)注入干凈、低溫的冷卻水進(jìn)行冷卻和潤(rùn)滑來(lái)防止這些設(shè)備的損壞。主熱傳輸泵軸封注入系統(tǒng)的軸封注入流來(lái)自上充泵出口的低溫重水，分別經(jīng)過(guò)三個(gè)節(jié)流裝置，經(jīng)過(guò)軸封系統(tǒng)過(guò)濾器后分四路供給四臺(tái)主熱傳輸泵。進(jìn)入每臺(tái)主熱傳輸泵的軸封注入流分別經(jīng)過(guò)降壓盤(pán)管、軸封注入流量計(jì)、軸封熱交換器后又分成兩路，50%的注入流經(jīng)過(guò)主熱傳輸泵輔助葉輪、主熱傳輸泵軸承后進(jìn)入主熱傳輸泵泵腔后回到主系統(tǒng)，另50%的注入流分別通過(guò)3道主熱傳輸泵的機(jī)械密封和軸封回流閥后回到重水儲(chǔ)存箱中。

由于主熱傳輸泵機(jī)械密封承受的壓差很大，同時(shí)主熱傳輸泵的轉(zhuǎn)速高，所以即使很細(xì)小的雜質(zhì)顆粒都會(huì)對(duì)機(jī)械密封造成損傷，并可能引起冷卻劑泄漏。為此，冷卻水進(jìn)入主熱傳輸泵軸封前首先通過(guò)2個(gè)100%容量的主熱傳輸泵軸封過(guò)濾器進(jìn)行過(guò)濾。正常運(yùn)行時(shí)，一列投運(yùn)，另外一列備用。每個(gè)過(guò)濾器的設(shè)計(jì)流量為5.3L/s，通常系統(tǒng)的正常運(yùn)行流量只有0.8 L/s。當(dāng)過(guò)濾器兩端的壓差達(dá)到要求值或者過(guò)濾器出口的懸浮物超標(biāo)時(shí)，就表示需要更換過(guò)濾器濾芯了，這種情況下就需要根據(jù)規(guī)程進(jìn)行主熱傳輸泵軸封過(guò)濾器的更換操作。

1.2 主熱傳輸泵軸封過(guò)濾器更換流程簡(jiǎn)介

以1＃過(guò)濾器更換為例，首先對(duì)處于備用狀態(tài)的2＃過(guò)濾器進(jìn)行充水排氣，其后將過(guò)濾器切換到2＃過(guò)濾器。確認(rèn)系統(tǒng)狀態(tài)正常后隔離1＃過(guò)濾器進(jìn)行疏水操作，疏水完成后執(zhí)行過(guò)濾器更換，更換工作結(jié)束后對(duì)1＃過(guò)濾器進(jìn)行充水排氣，置于備用狀態(tài)。詳細(xì)流程如圖1所示。

圖1 主熱傳輸泵軸封過(guò)濾器更換系統(tǒng)簡(jiǎn)明流程（以1#過(guò)濾器更換為例）

2 主熱傳輸泵軸封過(guò)濾器更換過(guò)程中典型問(wèn)題分析

2.1 問(wèn)題一分析及解析

執(zhí)行主熱傳輸泵軸封過(guò)濾器更換操作過(guò)程中，在更換的節(jié)點(diǎn)投入備用過(guò)濾器中，可能會(huì)引起主熱傳輸泵軸封流量下降，導(dǎo)致熱傳輸泵振動(dòng)短時(shí)間內(nèi)增加。

原因分析：

主熱傳輸泵軸封過(guò)濾器切換過(guò)程中，破損濾芯或者濾芯更換時(shí)帶入的異物可能進(jìn)入系統(tǒng)，如果這些異物進(jìn)入降壓盤(pán)管或者頂部倒U型管線氣塞都可以導(dǎo)致軸封流量快速降低，而引起主熱傳輸泵水導(dǎo)軸承的水膜剛度降低造成了主熱傳輸泵振動(dòng)短時(shí)間內(nèi)加劇。主熱傳輸泵軸封流量的快速下降可以通過(guò)調(diào)節(jié)相應(yīng)的軸封回流閥的開(kāi)度來(lái)恢復(fù)主熱傳輸泵軸封流量，防止主熱傳輸泵軸封流量低于運(yùn)行要求的下限。

2.2 問(wèn)題二分析及解析

執(zhí)行主熱傳輸泵軸封過(guò)濾器更換的節(jié)點(diǎn)過(guò)濾器充水排氣、沖洗等過(guò)程中，現(xiàn)場(chǎng)閥門(mén)開(kāi)度過(guò)大，可能會(huì)引起疏水至重水回收系統(tǒng)液位上升過(guò)快，導(dǎo)致重水回收系統(tǒng)的滿(mǎn)溢。

原因分析：

（1）因主熱傳輸泵軸封過(guò)濾器的疏水閥到窺視窗位置高度較低，且上充泵出口壓力大，重水回收系統(tǒng)為微負(fù)壓狀態(tài)，導(dǎo)致閥門(mén)兩側(cè)的壓差很大，根據(jù)伯努利方程可知即使閥門(mén)打開(kāi)的開(kāi)度很小，其流量也會(huì)很大。因此主熱傳輸泵軸封過(guò)濾器的疏水閥打開(kāi)一點(diǎn)開(kāi)度后管線水就接近滿(mǎn)管，由于管線較短現(xiàn)場(chǎng)滿(mǎn)管后是沒(méi)有氣泡現(xiàn)象的，因此經(jīng)驗(yàn)不足的人員很難通過(guò)窺視窗觀察到水流情況，容易引起人員的誤判。

（2）重水回收系統(tǒng)疏水速率較大，即使兩臺(tái)疏水泵同時(shí)運(yùn)行時(shí)也有可能使重水回收液位上升過(guò)快。

（3）緩慢打開(kāi)主熱傳輸泵軸封過(guò)濾器的疏水閥閥門(mén)至手輪半圈開(kāi)度時(shí)對(duì)應(yīng)主熱傳輸泵軸封注入流量下降，因此在進(jìn)行主熱傳輸泵軸封過(guò)濾器充水排氣時(shí)，應(yīng)該密切監(jiān)視主熱傳輸泵軸封流量。

3 主熱傳輸泵軸封過(guò)濾器更換過(guò)程中應(yīng)對(duì)措施

3.1 典型問(wèn)題一

主熱傳輸泵軸封過(guò)濾器更換過(guò)程中，可能引起主熱傳輸泵軸封注入流量異常下降的問(wèn)題。該操作的風(fēng)險(xiǎn)在投入備用過(guò)濾器、新的主熱傳輸泵軸封過(guò)濾器投入熱備用的過(guò)程中。投入備用過(guò)濾器的主要風(fēng)險(xiǎn)在于異物和氣塞，新的主熱傳輸泵軸封過(guò)濾器投入熱備用過(guò)程中的主要風(fēng)險(xiǎn)在于注入流旁路部分軸封注入流導(dǎo)致主熱傳輸泵軸封注入流量下降。

（1）加強(qiáng)主控室參數(shù)的監(jiān)視。更換過(guò)程中在主控室建立主熱傳輸泵軸封流量、重水回收系統(tǒng)液位、主熱傳輸泵振動(dòng)等參數(shù)的趨勢(shì)，并確定干預(yù)值，將干預(yù)值固定在運(yùn)行手冊(cè)中，以方便主控室操縱員進(jìn)行監(jiān)視。

（2）操作過(guò)程中，現(xiàn)場(chǎng)值班員在主熱傳輸泵軸封流量調(diào)節(jié)閥處待命。在主熱傳輸泵軸封注入流量低于限值時(shí)安排現(xiàn)場(chǎng)值班員通過(guò)開(kāi)大主熱傳輸泵軸封流量調(diào)節(jié)閥的方式調(diào)節(jié)注入流量到正常范圍，調(diào)節(jié)過(guò)程應(yīng)該緩慢，避免軸封流量的大幅度波動(dòng)。

（3）更換過(guò)程的節(jié)點(diǎn)：投入更換完濾芯的過(guò)濾器的過(guò)程中，緩慢開(kāi)大軸封過(guò)濾器入口隔離閥時(shí)，主控室與現(xiàn)場(chǎng)保持熱線聯(lián)系，每次緩慢開(kāi)微小的開(kāi)度，聽(tīng)到水流節(jié)流聲后，立即停止操作，維持閥門(mén)現(xiàn)有的開(kāi)度，減少主熱傳輸泵軸封過(guò)濾器注水對(duì)主熱傳輸泵軸封注入流的影響。

（4）切換主熱傳輸泵軸封過(guò)濾器過(guò)程中，緩慢打開(kāi)備用軸封過(guò)濾器出口隔離閥，將備用的過(guò)濾器投入運(yùn)行，并密切關(guān)注主熱傳輸泵軸封注入流流量的變化，如果操作期間主熱傳輸泵軸封注入流流量發(fā)生異常變化，超過(guò)干預(yù)值，應(yīng)該立即停止操作。

3.2 典型問(wèn)題二

針對(duì)疏水前打開(kāi)軸封過(guò)濾器排氣閥和充水前打開(kāi)過(guò)濾器入口隔離閥可能導(dǎo)致重水收集系統(tǒng)的液位上升速率過(guò)快。

（1）通過(guò)多種途徑確認(rèn)疏水情況。在微開(kāi)主熱傳輸泵軸封過(guò)濾器入口隔離閥時(shí)，因過(guò)濾器是疏空狀態(tài)，有個(gè)充滿(mǎn)水的過(guò)程，因此需要判斷是否有水流過(guò)，閥門(mén)的打開(kāi)過(guò)程需要緩慢操作，而不能一下子開(kāi)度很大。確認(rèn)可以通過(guò)用以下方式確認(rèn)：

第一，現(xiàn)場(chǎng)有水的節(jié)流聲和管道輕微振動(dòng)；

第二，主控室監(jiān)視軸封注入流是否緩慢下降；

第三，現(xiàn)場(chǎng)可以通過(guò)就地液位變化輔助判斷。

充水操作的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值為在入口閥開(kāi)度約1/12圈時(shí)，約1分鐘后過(guò)濾器會(huì)充滿(mǎn)水。由于房間噪音本底較大，可以在主熱傳輸泵軸封過(guò)濾器充水的過(guò)程中，短時(shí)停運(yùn)對(duì)應(yīng)區(qū)域的就地冷卻風(fēng)機(jī)，現(xiàn)場(chǎng)工作人員就可以比較清晰地聽(tīng)到節(jié)流的聲音，輔助判斷充水情況。

過(guò)濾器沖洗的過(guò)程中，疏水閥的打開(kāi)可能導(dǎo)致主熱傳輸泵軸封注入流異常下降和重水收集系統(tǒng)液位上升過(guò)快。在打開(kāi)疏水閥對(duì)出口管線進(jìn)行沖洗時(shí)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)閥門(mén)有節(jié)流聲和重水收集系統(tǒng)液位是否上漲來(lái)判斷是否有水流過(guò)。確認(rèn)有水流過(guò)后可以在主熱傳輸泵軸封流量不變的情況下適當(dāng)開(kāi)大疏水閥，若主熱傳輸泵軸封流量出現(xiàn)減小的趨勢(shì)，應(yīng)立即停止開(kāi)大疏水閥。

（2）加強(qiáng)窺視窗水流的判斷的學(xué)習(xí)：第一，用手電筒從窺視窗背面斜照，開(kāi)始前窺視窗無(wú)水，光線明亮，壁面可能有殘余水滴。在排氣過(guò)程中有夾帶氣泡的水流。有穩(wěn)定水流時(shí)窺視窗內(nèi)部更清澈，光線有折射感，滿(mǎn)管水時(shí)壁面看不到水滴，偶爾會(huì)有微小的氣泡。第二，測(cè)溫儀比較前后溫差，開(kāi)始前溫度約20℃，滿(mǎn)管后來(lái)自上充泵水約30℃疏水后的溫度會(huì)上升10℃左右。

（3）執(zhí)行充水以及備用過(guò)濾器排氣的過(guò)程中時(shí)，主控室與軸封過(guò)濾器入口閥和排氣閥操作人員聯(lián)系，以便在出現(xiàn)異常情況時(shí)及時(shí)關(guān)閉響應(yīng)閥門(mén)。

（4）執(zhí)行操作前，先驗(yàn)證重水回收系統(tǒng)兩臺(tái)泵打水能力滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，在執(zhí)行充水操作時(shí)將兩臺(tái)泵置于自動(dòng)打水模式。

（5）根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)總結(jié)在過(guò)濾器沖洗過(guò)程中重水回收系統(tǒng)液位上升的經(jīng)驗(yàn)值并將相對(duì)應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)值固化在運(yùn)行手冊(cè)上。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)分析主熱傳輸泵軸封過(guò)濾器更換中典型問(wèn)題產(chǎn)生的原因，結(jié)合運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，完善了主熱傳輸泵軸封過(guò)濾器更換過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)措施，通過(guò)機(jī)組的實(shí)踐，這些應(yīng)對(duì)措施可以達(dá)到如下的效果：

（1）減少主熱傳輸泵軸封過(guò)濾器更換期間對(duì)于主熱傳輸泵軸封注入流的影響，避免主熱傳輸泵的振動(dòng)的異常上升；

（2）避免主熱傳輸泵軸封過(guò)濾器更換期間重水回收系統(tǒng)液位上升過(guò)快導(dǎo)致重水回收系統(tǒng)滿(mǎn)溢；

（3）降低了主熱傳輸泵軸封過(guò)濾器更換期間降壓盤(pán)管堵塞的風(fēng)險(xiǎn)。