AP1000主泵首次充水工作經(jīng)驗(yàn)反饋

王軍飛

摘 要：AP1000主泵在首次啟動(dòng)前，需要對(duì)主泵本體的冷卻回路充滿除鹽水，一方面可以防止RCS、PXS、CVS、RNS等系統(tǒng)內(nèi)的水夾帶雜質(zhì)（如顆粒物）意外進(jìn)入主泵本體，造成主泵啟動(dòng)時(shí)軸承磨損；另一方面也可以對(duì)主泵冷卻回路進(jìn)行排氣。本文主要介紹了山東海陽核電1號(hào)機(jī)4臺(tái)主泵首次充水工作過程，并進(jìn)行相關(guān)工作反饋，為后續(xù)機(jī)組再次進(jìn)行主泵首次充水提供指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：AP1000；主泵；首次充水

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.23.218

1 概述

AP1000反應(yīng)堆冷卻劑泵（以下簡(jiǎn)稱主泵）是一回路“心臟”，其采用的是EMD設(shè)計(jì)的屏蔽式電動(dòng)泵。主泵結(jié)構(gòu)[1]見圖1。

AP1000主泵在安裝完成后，盡快對(duì)主泵本體冷卻回路進(jìn)行充水，水質(zhì)要求為A級(jí)水。一方面可以防止其他系統(tǒng)內(nèi)的水夾帶雜質(zhì)進(jìn)入主泵，另一方面也可以對(duì)冷卻回路進(jìn)行靜態(tài)充水排氣。

2 AP1000主泵首次充水過程

2.1 主泵充水臨措

海陽核電1號(hào)機(jī)4臺(tái)主泵首次充水示意圖如圖2。

水源來自DWS系統(tǒng)，取水口是閥門DWS-V05AE。下游經(jīng)過隔離閥TV01和臨時(shí)濾網(wǎng)后，通過充水軟管連接至主泵下部疏水閥。在臨時(shí)濾網(wǎng)上游3/8"支管用于疏水，下游支管接3/8"透明軟管作為臨時(shí)液位計(jì)。

2.2 主泵充水過程實(shí)施

每臺(tái)主泵冷卻回路大約需要充水210加侖（0.795m3），且水質(zhì)要求為A級(jí)水。

充水過程中需要嚴(yán)格控制水質(zhì)，同時(shí)充水速度應(yīng)該盡量平緩，防止氣體隨水流進(jìn)入主泵冷卻回路。

2.2.1 充水水質(zhì)控制

每次為主泵充水前，均需要對(duì)臨時(shí)濾網(wǎng)下游軟管進(jìn)行沖洗取樣，沖洗時(shí)間約5-10分鐘，作業(yè)間隔超過2小時(shí)需要對(duì)其再次進(jìn)行取樣。經(jīng)分析滿足A級(jí)水要求后方能連接至主泵疏水閥開始充水。

海陽核電1號(hào)機(jī)組4臺(tái)主泵充水完成立刻取樣，分析結(jié)果顯示水質(zhì)合格。經(jīng)過幾天后再次取樣，分析結(jié)果顯示氟、氯離子濃度升高，硫酸根、總有機(jī)碳升高很多，水質(zhì)不合格。而RCS熱管段水質(zhì)硫酸根、電導(dǎo)率、總有機(jī)碳等含量都低于主泵的雜質(zhì)濃度，由此聯(lián)合調(diào)試隊(duì)認(rèn)為是主泵內(nèi)部污染物導(dǎo)致主泵水質(zhì)不合格。

2.2.2 充水流量控制

臨時(shí)充水軟管出口處水質(zhì)取樣分析確認(rèn)合格后，將臨時(shí)充水軟管連接至主泵疏水閥V261A/B/C/D開始充水。充水過程采用浸沒式充水方式，即控制主泵充水速率在一個(gè)很小的值，使得主泵內(nèi)部液位緩慢上升，直至到達(dá)指定液位。

為控制水泵充水流量，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作情況，首先將DWS-V05AE閥門置于一個(gè)微小開度，約5%即可，然后控制DWS安全殼外隔離閥V244和V243，將DWS安全殼內(nèi)供水母管壓力控制在0.4MPa左右，最后通過調(diào)節(jié)TV01和主泵疏水閥來控制主泵充水流量。

2.2.3 主泵液位監(jiān)測(cè)

海陽核電主泵首次充水液位要求為外部熱交換器與設(shè)備冷卻水系統(tǒng)（CCS）接口法蘭3/4標(biāo)高。如圖3所示。

主泵泵體與冷管段連通，一體化頂蓋扣蓋前可通過在 RV法蘭面處觀察冷腿是否有水流出來判斷主泵充水是否完成。海陽核電是在RV扣蓋后進(jìn)行主泵首次充水的，最初設(shè)想用內(nèi)窺鏡伸到泵殼區(qū)域?qū)σ何贿M(jìn)行監(jiān)測(cè)，但是存在人員登高墜落安全及異物引入的風(fēng)險(xiǎn)，因此排除該方法。

海陽核電主泵首次充水液位監(jiān)測(cè)采用U形管原理。如圖2所示：在TV02下游接一個(gè)10米長(zhǎng)的3/8"臨時(shí)透明軟管，在TV01、TV03關(guān)閉和TV02、主泵下部疏水閥打開的情況下，構(gòu)成一個(gè)U型管，從而監(jiān)測(cè)主泵充水液位。

主泵每充水10-15分鐘，工作人員就會(huì)對(duì)主泵液位進(jìn)行一次查看，從而對(duì)主泵充水流量進(jìn)行一個(gè)判斷，防止充水速度過快或者過慢。海陽核電1號(hào)機(jī)每臺(tái)主泵充水至指定液位時(shí)間約為40分鐘。

2.3 良好實(shí)踐與經(jīng)驗(yàn)反饋

海陽核電1號(hào)機(jī)在冷試前后對(duì)主泵進(jìn)行了多次充排水，為后續(xù)再次進(jìn)行主泵充水積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。

2.3.1 疏水、排氣閥安裝前檢查

海陽1號(hào)機(jī)4臺(tái)主泵在首次充水完成后發(fā)現(xiàn)1A主泵疏水閥存在內(nèi)漏現(xiàn)象，于是對(duì)1A主泵進(jìn)行了排水，處理完成后再次充水，增加了工作量。為防止后續(xù)機(jī)組再次出現(xiàn)閥門內(nèi)漏現(xiàn)象，建議在主泵疏水、排氣閥安裝前進(jìn)行場(chǎng)內(nèi)試壓，確保密封性。同時(shí)，為確保閥門閥體內(nèi)不存在加工鐵削等異物，應(yīng)對(duì)閥門進(jìn)行解體，沖洗。

2.3.2 主泵充、排水過程中排氣閥全程開啟

嚴(yán)禁一回路壓力超過主泵冷卻回路壓力1psig（6.895kPa），否則可能損壞定子屏蔽套。

排氣閥關(guān)閉情況下，如遇到軟管爆管或接頭松脫等意外情況，會(huì)導(dǎo)致主泵快速疏水造成泵體內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，可能導(dǎo)致定子屏蔽套損壞。在主泵充水完成后，排氣閥關(guān)閉的情況下，必須對(duì)主泵疏水閥進(jìn)行上鎖管理，防止誤開造成意外疏水。

2.3.3 主泵液位控制

主泵首次啟動(dòng)期間，三門核電人員反饋海陽核電主泵動(dòng)態(tài)排氣過程排出氣體較多，討論后，認(rèn)為一是主泵充水速度過快，二是充水液位不夠?qū)е?。主泵運(yùn)維手冊(cè)要求主泵充水液位為主泵泵體出口底部，而海陽核電主泵首次充水液位高度為外部熱交換器與設(shè)備冷卻水系統(tǒng)（CCS）法蘭面3/4處。如圖3所示。

根據(jù)主泵啟動(dòng)時(shí)一回路壓力變化情況，可以判斷該問題并沒有對(duì)主泵啟動(dòng)產(chǎn)生負(fù)面影響。但是在后續(xù)進(jìn)行主泵充水時(shí)需要特別注意該問題，在主泵液位到達(dá)指定高度之后應(yīng)繼續(xù)充水3-5分鐘，確保臨時(shí)液位計(jì)液位不再增長(zhǎng)，方能判斷主泵充水完成。

受主泵結(jié)構(gòu)及 RCS 系統(tǒng)布置所限，主泵泵體靜態(tài)充水過程中，充水至熱屏以上水位，水會(huì)進(jìn)入泵殼內(nèi)，所以比熱屏高的泵體空間（如主泵外部熱交換器頂部）無法完成充水，只能依靠點(diǎn)動(dòng)主泵來完成排氣。

2.3.4 嚴(yán)格控制充水流量

三門核電單臺(tái)主泵泵體充水持續(xù)時(shí)間大概為1.5小時(shí)，海陽核電單臺(tái)主泵泵體充水時(shí)間約為40分鐘。三門核電人員認(rèn)為充水過快導(dǎo)致泵體內(nèi)氣體殘留較多，建議將主泵單臺(tái)充水時(shí)間控制在1個(gè)小時(shí)之上。

2.4 臨措優(yōu)化建議

雖然采用臨時(shí)U型管液位計(jì)的臨措在觀察主泵充水液位時(shí)很方便，但是仍然存在一些不足之處，一、在整個(gè)充水過程中需要多次查看液位，作業(yè)人員在每次查看液位時(shí)需要登高作業(yè)，存在墜落風(fēng)險(xiǎn)，且廠房?jī)?nèi)腳手架搭設(shè)過多，導(dǎo)致空間狹小；二、無法精確控制充水速度。充水過快會(huì)導(dǎo)致主泵排氣不夠充分，在主泵后續(xù)靜態(tài)排氣和動(dòng)態(tài)排氣時(shí)會(huì)增加其工作量，且排氣效果并不好；充水過慢充水則會(huì)延長(zhǎng)工作時(shí)間，浪費(fèi)人力物力。

后續(xù)機(jī)組在進(jìn)行主泵首次充水時(shí)，可以對(duì)充水臨措進(jìn)行改進(jìn)，改進(jìn)后的充水臨措示意圖如圖4所示。

與原來的臨措對(duì)比，改進(jìn)后的臨措去掉了臨時(shí)液位計(jì)及疏水支管，在臨時(shí)濾網(wǎng)下游增加了一個(gè)流量計(jì)（也可以采用質(zhì)量流量計(jì)）。改進(jìn)型臨措可以通過調(diào)節(jié)閥門開度控制管道流量，將每臺(tái)主泵充水時(shí)間控制在1個(gè)小時(shí)，既可以較好進(jìn)行主泵排氣又可以節(jié)省勞力。

采用該臨措也存在一些缺點(diǎn)，如成本增加、流量計(jì)如不準(zhǔn)可能導(dǎo)致主泵充水水位不夠等問題，需要后續(xù)對(duì)其可用性進(jìn)行認(rèn)真評(píng)估。

3 結(jié)語

主泵作為一回路的核心設(shè)備，任何與主泵相關(guān)工作都應(yīng)該值得十二分小心。主泵首次充水是主泵首次啟動(dòng)的先決條件之一，工作質(zhì)量的好壞直接影響著主泵首次啟動(dòng)和冷試的順利開展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 顧健，郭鵬.AP1000主泵制造工藝及監(jiān)造[J].