重要廠用水系統(tǒng)低低流量報警原因分析及處理

高 原

（福建福清核電有限公司，福建 福州350318）

0 引言

重要廠用水（SEC）系統(tǒng)是確保將核島設(shè)備熱量輸送到海水的重要系統(tǒng)，承擔(dān)著在正常運行和事故工況下把從與安全有關(guān)的構(gòu)筑物、系統(tǒng)和部件傳出的熱量輸送到最終熱井的重要安全作用。每臺機組SEC系統(tǒng)有兩列，其中每列包含兩臺SEC泵、一臺貝類捕集器以及兩臺板式熱交換器等主要設(shè)備。

福清核電1SEC系統(tǒng)的低低流量報警（1SEC047KA）限值為3 060 m3／h。2015年4月初，1SEC系統(tǒng) A列1SEC003PO單泵運行時該報警信號頻繁觸發(fā)，切換至B列單泵運行時無此現(xiàn)象。

低低流量報警信號觸發(fā)表明該列SEC系統(tǒng)導(dǎo)出核島熱量能力不足，不能滿足事故工況下冷卻核島系統(tǒng)能力的要求，根據(jù)運行準(zhǔn)則機組需在24 h內(nèi)向RRA運行條件的NS／SG（蒸發(fā)器冷卻停堆）模式后撤，極大地影響了機組運行。

1 低流量的原因排查

正常運行時SEC系統(tǒng)的流量是隨著海水潮位高低呈周期式變化的。B列SEC系統(tǒng)在相同潮位下流量高于A列約300 m3／h，故A列SEC于低潮位時頻繁觸發(fā)低低流量報警是A列內(nèi)部原因造成的。針對造成流量低低報警的原因展開以下分析：

1．1 報警信號的準(zhǔn)確性

針對報警事件首先應(yīng)確定觸發(fā)報警的流量數(shù)值是準(zhǔn)確的。采用便攜式超聲波流量計對A列SEC流量進(jìn)行測量并與在線儀表進(jìn)行對比。其測量值約3 250 m3／h，同一時刻在線測量值約3 300 m3／h，二者測量值相差1．5%，差別較小，認(rèn)為在線測量值準(zhǔn)確，排除了在線儀表不準(zhǔn)觸發(fā)假報警的可能。

1．2 泵的水力特性

SEC系統(tǒng)A列運行泵1SEC003PO的水力特性如不合格，由于設(shè)備故障等原因在相應(yīng)的工況下其揚程不達(dá)標(biāo)可能造成系統(tǒng)流量過低，觸發(fā)低低流量報警。

通過對泵的水力特性進(jìn)行計算可判斷其水力特性是否合格。數(shù)據(jù)采集及計算過程如表1所示。

計算得出在流量為3 250 m3／h時泵的總揚程為34．84 m，性能曲線圖在相應(yīng)流量下泵的揚程為34．85 m，二者數(shù)值吻合。排除由于泵本體性能不達(dá)標(biāo)而引起流量低低報警的可能。

表1 1SEC003PO特性計算

1．3 系統(tǒng)的管阻特性

引起流量低低報警的可能是SEC系統(tǒng)內(nèi)某設(shè)備管阻通流特性不好，出現(xiàn)堵塞，造成流量低低報警。針對這種情況，分別對1SEC系統(tǒng)A列貝類捕集器以及RRI／SEC板式熱交換器進(jìn)行了排查。1．3．1 貝類捕集器性能

貝類捕集器的主要作用是阻隔較大的貝類等（濾網(wǎng)3 mm×13 mm），防止其進(jìn)入后面的板式熱交換器造成堵塞。為了防止貝類捕集器堵塞，設(shè)有貝類捕集器反沖洗裝置。1SEC系統(tǒng)A、B列貝類捕集器反沖洗流量畫面如圖1、圖2所示。

圖1 A列反沖洗時流量圖

圖2 B列反沖洗時流量圖

對比兩個圖，可以發(fā)現(xiàn)A列沖洗時只有一個流量高峰，峰值流量約3 700 m3／h，而正常情況應(yīng)與B列相同，沖洗時有兩個流量高峰，峰值流量約4 100 m3／h。該現(xiàn)象是由于A列貝類捕集器反沖洗通道閥門1SEC023VE卡澀無法正常開啟造成的。

閥門卡澀導(dǎo)致反沖洗次數(shù)減少且沖洗流量低，可能造成貝類捕集器堵塞，引起低低流量報警。運行狀態(tài)下貝類捕集器無法拆卸觀察內(nèi)部堵塞情況，但對比A、B列貝類補集器兩端差壓，發(fā)現(xiàn)二者相差不大，均在正常范圍內(nèi)，且用內(nèi)窺鏡觀察A列貝捕內(nèi)部，未發(fā)現(xiàn)堵塞。

1．3．2 RRI／SEC板式熱交換器性能

1SEC系統(tǒng)A列有兩臺并聯(lián)的板式熱交換器（1RRI001RF、1RRI003RF），其作用為導(dǎo)出RRI系統(tǒng)熱量至SEC側(cè)海水。根據(jù)通流設(shè)備兩端差壓與流量大小呈負(fù)相關(guān)這一點，調(diào)出板式熱交換器兩端差壓曲線圖，發(fā)現(xiàn)板式熱交換器兩端差壓隨潮位高低呈類正弦振蕩，其數(shù)值均小于報警值（250 kPa），但4月初開始A列板換兩端差壓有明顯振蕩上升趨勢，最高達(dá)到241 kPa左右，與流量的降低趨勢相吻合。判斷可能是板式熱交換器內(nèi)部出現(xiàn)堵塞造成系統(tǒng)低低流量報警。

2 針對板式熱交換器堵塞的處理

結(jié)合同行電廠的經(jīng)驗決定分別打開兩臺板換的海水側(cè)端蓋觀察內(nèi)部的堵塞程度再決定是否進(jìn)行解體檢修。打開端蓋后發(fā)現(xiàn)海水進(jìn)口側(cè)有部分貝殼類海生物堵塞在板片間的流道內(nèi)，而出口側(cè)良好僅有少量細(xì)沙，入口側(cè)情況如圖3所示。

圖3 SEC側(cè)入口

由于遠(yuǎn)離SEC管段入口端區(qū)域在流體流動時不易被沖刷，故海生物較多。進(jìn)口海生物堵塞而出口沒有說明板換內(nèi)海生物生長并不是很嚴(yán)重，同時也沒有發(fā)現(xiàn)大量泥沙污垢情況。結(jié)合其他電廠經(jīng)驗不進(jìn)行解體維修，使用壓縮空氣從海水出口側(cè)進(jìn)行吹掃處理。經(jīng)過2 h多的吹掃基本清理掉了海水入口側(cè)的海生物，直至流道內(nèi)部未發(fā)現(xiàn)再有雜質(zhì)被吹掃出來后回裝端部蓋板，吹掃處理結(jié)束。

3 處理后的再鑒定

對1SEC系統(tǒng)A列兩臺板式熱交換器進(jìn)行吹掃后，重新啟動了1SEC003PO進(jìn)行再驗證，對SEC系統(tǒng)A列板換兩端差壓以及流量進(jìn)行了監(jiān)測，數(shù)據(jù)顯示：A列板換差壓174 k Pa，流量3 561 m3／h；而同一潮位運行的B列板換差壓191 kPa，流量3 384 m3／h。對比兩列SEC的運行數(shù)據(jù)可知本次吹掃基本達(dá)到了目標(biāo)，A列低低流量報警消除，運行狀態(tài)良好。

4 結(jié)論及建議

本文首先介紹了福清1號機組SEC系統(tǒng)A列流量低低報警事件，緊接著對報警產(chǎn)生的原因進(jìn)行了分析排查，并針對原因進(jìn)行了處理及再驗證，結(jié)果表明：報警消失，系統(tǒng)恢復(fù)正常，原因分析及處理方法正確。通過本次事件給出結(jié)論及建議如下：

（1）1SEC系統(tǒng)A列流量低低報警是由于RRI／SEC板式熱交換器流道被海生物堵塞引起的。根據(jù)此次經(jīng)驗，當(dāng)板換兩端差壓達(dá)到215～241 kPa（分別對應(yīng)低高潮位）時，SEC側(cè)流量在低潮位時會引發(fā)低低流量報警。

（2）貝類捕集器的作用是防止大于3 mm的異物進(jìn)入后面的板式熱交換器，但本次發(fā)現(xiàn)了大量的大于3 mm的海生物，可能是由于貝類捕集器網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)（3 mm×13 mm長孔）設(shè)計不合理造成的，建議將網(wǎng)孔改為3 mm×3 mm圓孔。

（3）交流發(fā)現(xiàn)使用國產(chǎn)板式熱交換器的同行電廠均出現(xiàn)過類似情況，而進(jìn)口板換在相同運行時間及工況下表現(xiàn)良好，說明國產(chǎn)板式熱交換器抗堵塞運行能力較差，這很可能是由于板換本身制造工藝不足造成的，后續(xù)機組運行需增加板換定期維護(hù)頻率，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，才能更好地確保機組安全穩(wěn)定運行。

［1］吳方麗，蔣開炎，金波．板式換熱器的應(yīng)用與維護(hù)［J］．廣州化工，2013，41（6）：142－143，157．

［2］周欣，林強．工程流體力學(xué)［M］．2版．北京：中國電力出版社，2014．