設(shè)備冷卻水系統(tǒng)調(diào)試階段流量調(diào)節(jié)分析

趙 洋，曾 斌

福建福清核電有限公司，福建福清 350318

設(shè)備冷卻水系統(tǒng)調(diào)試階段流量調(diào)節(jié)分析

趙 洋，曾 斌

福建福清核電有限公司，福建福清 350318

由于設(shè)備冷卻水系統(tǒng)（RRI）是核電站一個重要的核安全相關(guān)系統(tǒng)，在機組正常穩(wěn)定運行和事故狀態(tài)下，RRI系統(tǒng)為核島各種設(shè)備提供冷卻水，并參與承擔導(dǎo)出堆芯余熱和乏燃料組件衰變熱的任務(wù)，設(shè)備冷卻水系統(tǒng)的正常運行（提供期望的冷卻水流量）是保證導(dǎo)出熱量及冷卻各個用戶熱量的基本要求，RRI系統(tǒng)的流量調(diào)節(jié)試驗是保證其正常導(dǎo)出熱量的必要條件，本文主要介紹了調(diào)試期間設(shè)冷系統(tǒng)的流量調(diào)節(jié)遇到的問題、問題分析及解決方案等，為后續(xù)機組該系統(tǒng)的調(diào)試及安全穩(wěn)定運行提供參考。

設(shè)備冷卻水系統(tǒng)；流量調(diào)節(jié)；問題分析

設(shè)備冷卻水系統(tǒng)（RRI）是保證核電廠正常運行的重要系統(tǒng)，其安全穩(wěn)定經(jīng)濟的運行是保證核電站正常運行的前提條件。RRI系統(tǒng)的主要功能是冷卻核島各種熱交換器，通過RRI/SEC板式熱交換器將熱量傳遞給最終熱阱——海水（SEC為重要廠用水系統(tǒng)），其穩(wěn)定的流量和良好的換熱性能是導(dǎo)出用戶熱量，保證機組正常運行的先決條件。只有保證各個用戶的流量滿足設(shè)計要求，才能為機組安全經(jīng)濟穩(wěn)定高效的運行提供保障。因而流量的調(diào)節(jié)分配工作也是機組調(diào)試階段設(shè)備冷卻水系統(tǒng)最重要的工作內(nèi)容之一。

1）系統(tǒng)組成。

設(shè)備冷卻水系統(tǒng)是處在重要廠用水系統(tǒng)（SEC） 與核島設(shè)備中間的一個封閉回路，其包括兩個獨立的安全系列和一個公用環(huán)路，公用環(huán)路由兩個安全系列中的任一系列供水[1]。

設(shè)備冷卻水系統(tǒng)內(nèi)與反應(yīng)堆安全設(shè)施和冷停堆相關(guān)的部分具有100%的冗余度。供水回路由兩個獨立的安全系列組成，在事故工況下兩個系列中的每一個都能夠100%的冷卻設(shè)備。每個安全系列由兩臺100%容量的離心泵，兩臺50%容量的RRI/SEC板式熱交換器，一個波動箱和相應(yīng)的管道及儀表組成。

2）調(diào)試期間用戶概述。

調(diào)試過程中，首先要對各個用戶單獨的流量進行整定，設(shè)備冷卻水系統(tǒng)（RRI）各用戶的投運過程應(yīng)有先后順序。以安全系列B列為例，首先投入的是流量最大的用戶安全殼噴淋系統(tǒng)的熱交換器，保證設(shè)備冷卻水泵的基本運行負荷及流量，接下來按照流量由大到小的順序依次投運其他用戶。在初步滿足用戶流量的需求后進行正常運行工況下與非正常運行工況下的流量驗證試驗[2]。

流量調(diào)節(jié)過程中，須關(guān)注整個系統(tǒng)的設(shè)冷水流量穩(wěn)定在最大流量和最小流量之間（1000-3500m3/h）。福清核電廠采購的設(shè)備冷卻水泵為SULZER公司生產(chǎn)的型號為NP500-510/54的臥式單級離心泵，其額定轉(zhuǎn)速為1485r/min，額定電壓6.6KV，額定電機功率630kW，額定流量2838m3/h，額定揚程64.2m[3]。

1 設(shè)備冷卻水泵運行特性與系統(tǒng)流量關(guān)系

運行過程中，流體的輸送任務(wù)是由離心泵和管路共同完成的，工作狀態(tài)與離心泵和管路二者緊密相關(guān)。流量的調(diào)節(jié)可通過調(diào)節(jié)閥門開度以改變管路特性，或通過調(diào)節(jié)離心泵的轉(zhuǎn)速以改變泵的特性。兩種調(diào)節(jié)方式使得調(diào)節(jié)后的流量與壓頭均發(fā)生變化，從而引起能耗的差別，RRI系統(tǒng)調(diào)試過程中需要根據(jù)用戶需求調(diào)節(jié)閥門開度進行流量調(diào)節(jié)[4]。同時需要考慮系統(tǒng)總流量的分配，因管道布置、流阻等多方面原因，用戶流量會有一定損失。這個系統(tǒng)流量的分配需要進行多次微調(diào)，直至保證每個用戶的流量偏差均在設(shè)計流量要求范圍內(nèi)，滿足系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行需要。

2 流量調(diào)節(jié)常見問題及分析

設(shè)備冷卻水系統(tǒng)調(diào)試過程中，偶爾會出現(xiàn)用戶實際流量與設(shè)計定值不匹配的情況。遇到這類情況，首先需要分析系統(tǒng)在線情況，其次對泵本體進行檢查，最后對用戶側(cè)管路的設(shè)備進行排查，重點查看是否存在閥門故障、孔板安裝、管路堵塞等問題導(dǎo)致流量失配的情況?，F(xiàn)場工作中遇到過如下幾類問題。

2.1 系統(tǒng)在線與工況不一致導(dǎo)致流量失配

例如調(diào)節(jié)電氣廠房冷凍水系統(tǒng)冷凍機的設(shè)冷水流量時，RRI系統(tǒng)在該用戶上存在旁路管線，系統(tǒng)在線時沒有對旁通管線閥門進行隔離，導(dǎo)致用戶進出口調(diào)節(jié)閥全開的情況下實際流量仍未達到設(shè)計值（150m3/h）。后續(xù)機組調(diào)試時，在工作之前應(yīng)認真分析用戶工況及系統(tǒng)在線要求，避免此類問題再次發(fā)生。

2.2 系統(tǒng)設(shè)備參數(shù)與設(shè)計文件不一致導(dǎo)致流量失配

例如對9TEU002RF進行流量調(diào)試時，發(fā)現(xiàn)用戶流量無法達到設(shè)計值14m3/h，經(jīng)對系統(tǒng)在線、孔板尺寸、閥門行程等檢查，最終確認9RRI290VN閥門是從福清3、4號機組拆借8RRI308VN安裝代替使用。9RRI290VN（大連大高）與8RRI308VN（蘇閥）閥門RIN碼“國標標識符號（National Identification Mark）”相同但廠家不同。

查詢設(shè)計文件，大連大高閥門的設(shè)計流量為42m3/h，而蘇閥閥門的設(shè)計流量為9m3/h。問題確認后，重新采購大連大高的同類型閥門進行更換，最終用戶流量滿足設(shè)計要求。后續(xù)機組調(diào)試時，應(yīng)對關(guān)鍵設(shè)備的技術(shù)文件進行仔細查看，確保設(shè)備參數(shù)滿足設(shè)計要求。

2.3 用戶設(shè)備本體自帶調(diào)節(jié)閥導(dǎo)致流量失配

例如9DWL001GF流量調(diào)節(jié)時發(fā)現(xiàn)用戶流量無法滿足設(shè)計要求，經(jīng)對管路上的設(shè)備（對設(shè)備截流孔板，測量儀表及其孔板和止回閥的回座性能）分析后，發(fā)現(xiàn)9DWL001GF設(shè)備本體裝有冷凝壓力水量調(diào)節(jié)閥，當冷卻水供水溫度過低而導(dǎo)致冷凝壓力過低時，閥門開度減小，冷卻水流量相應(yīng)減小。其以設(shè)計工況（設(shè)冷水溫度15-35℃的情況下設(shè)計的流量閥門全開流量63m3/h）而在調(diào)試過程中設(shè)冷水側(cè)溫度為18℃，導(dǎo)致壓差調(diào)節(jié)閥出現(xiàn)節(jié)流，導(dǎo)致流量無法達到要求。后續(xù)機組調(diào)試時，應(yīng)重點關(guān)注由用戶系統(tǒng)自身信號來控制設(shè)備冷卻水系統(tǒng)的閥門，避免問題再次發(fā)生。

2.4 孔板安裝問題導(dǎo)致流量失配

現(xiàn)場調(diào)試過程中，由于孔板裝反或孔板型號不正確導(dǎo)致流量不匹配，例如測量孔板1RRI341KD裝反導(dǎo)致流量無法監(jiān)測，主控儀表顯示流量為零；安裝單位在安裝過程中使用臨時孔板，系統(tǒng)移交時未按照移交要求對1RRI063DI進行正式孔板的更換安裝，導(dǎo)致孔板截流能力不足致使用戶流量偏大。

3 結(jié)論

設(shè)備冷卻水系統(tǒng)是保證核電廠正常運行的重要系統(tǒng)之一，其為核島內(nèi)各熱交換器提供冷源。因此，設(shè)備冷卻水系統(tǒng)的安全穩(wěn)定經(jīng)濟運行至關(guān)重要。其冷卻水流量的大小直接影響用戶側(cè)的性能，從而影響整個電站的正常運行，在調(diào)試階段設(shè)冷系統(tǒng)的調(diào)試實踐，可總結(jié)經(jīng)驗如下。

1）設(shè)備冷卻水系統(tǒng)在線時準確無誤，避免在線過程中出現(xiàn)在線失誤導(dǎo)致流量失配。

2）設(shè)備冷卻水系統(tǒng)移交過程中，嚴格審查移交文件中的安裝記錄，同時現(xiàn)場檢查確認，確保設(shè)備安裝與設(shè)計正確無誤。安裝質(zhì)量是調(diào)試工作順利進行的前提，安裝問題會對調(diào)試工作的進展帶來極大困難，保證安裝移交質(zhì)量是調(diào)試工作正式開展前的重點任務(wù)。

3）調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)用戶流量與設(shè)計值不匹配時，要認真對系統(tǒng)在線、用戶運行工況、設(shè)備安裝、設(shè)計文件等進行分析論證，發(fā)現(xiàn)問題制定解決方案，確保各個用戶的流量滿足設(shè)計文件要求，為電廠的安全穩(wěn)定經(jīng)濟運行奠定基礎(chǔ)。

[1]王志超.設(shè)備冷卻水系統(tǒng)手冊.中國核電工程有限公司.2009.

[2]程穩(wěn)，范霞飛.秦山核電廠設(shè)備冷卻水系統(tǒng)流量分配試驗.核動力工程，1993（1）：20-26.

[3]張旭東.福建福清核電廠一期工程1/2RRI 001/002/003/004PP設(shè)備冷卻水泵操作維修手冊.大連：SULZER設(shè)備運行維修手冊.2011：6-8.

[4]王松嶺.流體力學.中國電力出版社，2011：20-30.

TM6

A

1674-6708（2015）148-0102-01

趙洋，本科，助理工程師，研究方向：核電廠調(diào)試