中國實(shí)驗(yàn)快堆電加熱系統(tǒng)檢修經(jīng)驗(yàn)探討

吳東文 楊寧

摘要：電加熱系統(tǒng)是中國實(shí)驗(yàn)快堆不可缺少的重要組成部分，盡管結(jié)構(gòu)和組成并不十分復(fù)雜，但數(shù)量龐大，長期運(yùn)行不可避免要出現(xiàn)各種故障情況，影響中國實(shí)驗(yàn)快堆的正常運(yùn)行。有必要針對電加熱系統(tǒng)調(diào)試檢修過程中出現(xiàn)的各類型故障，總結(jié)故障共因，固化處理流程，并提出后續(xù)合理可行的的改進(jìn)方案。

關(guān)鍵詞：中國實(shí)驗(yàn)快堆;鈉循環(huán)泵電機(jī)變頻柜;檢修

一、概述

中國實(shí)驗(yàn)快堆作為國內(nèi)首座鈉冷快中子增殖反應(yīng)堆堆，由于鈉的優(yōu)良傳熱性質(zhì)，加上不需要增加壓力來防止冷卻劑沸騰，因此，在世界范圍內(nèi)，所有已運(yùn)行著的主要快堆，都選擇了液態(tài)金屬鈉作為冷卻劑。因?yàn)榻饘兮c在常溫條件下為固態(tài)，依據(jù)中國實(shí)驗(yàn)快堆的運(yùn)行要求，需將其加熱至200℃以上，因此需要為鈉存儲或流經(jīng)的核島工藝系統(tǒng)的管道、閥門和設(shè)備設(shè)置電加熱系統(tǒng)，一方面提供加熱、保溫、防止液態(tài)鈉凝固，另一方面防止在異常工況下流經(jīng)的高溫鈉對管道、閥門和設(shè)備造成熱沖擊。另外，對可能產(chǎn)生鈉蒸汽的一些管道和設(shè)備同樣需要電加熱，防止鈉蒸汽冷卻凝華在內(nèi)壁上，致使管道、閥門設(shè)備堵塞。電加熱系統(tǒng)包括一、二回路充排鈉系統(tǒng)電加熱、一、二回路鈉凈化系統(tǒng)電加熱、一、二回路鈉分析系統(tǒng)電加熱、二回路主冷卻系統(tǒng)電加熱、蒸汽發(fā)生器事故保護(hù)系統(tǒng)電加熱、事故余熱排出系統(tǒng)電加熱和事故余熱排出系統(tǒng)的鈉分析系統(tǒng)電加熱。

二、電加熱控制系統(tǒng)組成

中國實(shí)驗(yàn)快堆電加熱控制系統(tǒng)主要由電加熱控制柜、接線箱、電加熱絲（電加熱器）以及PLC控制等組成，管道和規(guī)則容器主要采用鎧裝式電加熱絲作為加熱設(shè)備，其他例如鈉閥、鈉流量計等異型設(shè)備采用定制鑄鋁或鑄銅加熱器作為加熱設(shè)備。電加熱系統(tǒng)電氣控制分為兩類：一種采用單相或三相固態(tài)調(diào)壓模塊（即能調(diào)壓，也能控制電流通、斷）進(jìn)行控制，用于正常和可靠供電的電加熱系統(tǒng);一種采用接觸器通、斷電流進(jìn)行控制，用于應(yīng)急供電的電加熱系統(tǒng)。電加熱控制系統(tǒng)示意圖見圖1.

三、電加熱系統(tǒng)異常統(tǒng)計說明

經(jīng)過多年的摸索和實(shí)踐，并參考國外類似快堆的維修經(jīng)驗(yàn)，目前確定的電加熱系統(tǒng)故障主要分為以下幾個類別，詳見表1。

四、異常原因分析

針對上節(jié)所整理的故障內(nèi)容，結(jié)合現(xiàn)場的實(shí)際情況，判斷產(chǎn)生故障的原因主要為以下幾個原因：

電加熱絲是利用金屬壓片斷續(xù)焊接的方式固定在涉鈉容器或管道上，因長期發(fā)熱運(yùn)行會引起的熱脹冷縮情況，導(dǎo)致電加熱絲與其所焊接的容器或管道貼合不夠緊密，電加熱絲產(chǎn)生的熱量無法快速傳遞出去，而電加熱絲外部覆蓋有保溫層，常規(guī)巡檢無法看到內(nèi)部保溫層的內(nèi)部情況;同時在現(xiàn)場工作中，有可能產(chǎn)生擠壓管道保溫層的情況，同樣會導(dǎo)致電加熱絲與其所焊接的容器或管道貼合不夠緊密，以及可能產(chǎn)生接地故障，最終影響電加熱絲的壽命和性能。

電加熱控制柜運(yùn)行時，固態(tài)調(diào)壓模塊會產(chǎn)生較大熱量，雖然其自身帶有散熱器，但最終的熱量還是會在柜內(nèi)聚集，加速柜內(nèi)元器件的老化。同時，控制柜內(nèi)的電位器、直流電源變換器、接線端子等其他元器件在通電工作時也會產(chǎn)生熱量，引起設(shè)備老化，

采用電位器控制移相調(diào)壓裝置的導(dǎo)通角，由于電位器長期運(yùn)行導(dǎo)致的老化問題，引起其性能不穩(wěn)定，進(jìn)而影響固態(tài)移相調(diào)壓模塊的輸出產(chǎn)生問題。

五、維修改進(jìn)建議

針對電加熱維修故障復(fù)雜多樣，判斷困難，總結(jié)出一套檢修方法，工作流程圖見圖2。

六、結(jié)語：

電加熱系統(tǒng)作為中國實(shí)驗(yàn)快堆重要的輔助系統(tǒng)，是反應(yīng)堆正常運(yùn)行的保障之一，必須確保其能夠穩(wěn)定可靠地工作，發(fā)現(xiàn)異常及時處理。通過大量的檢修的經(jīng)驗(yàn)積累，總結(jié)出電加熱系統(tǒng)的維修流程，編制電加熱系統(tǒng)維修手冊，將良好實(shí)踐落實(shí)到檢修規(guī)程中，對今后電加熱故障的判斷處理提供了技術(shù)支持。不僅能提高檢修效率，縮短檢修時間，也為中國實(shí)驗(yàn)快對長期穩(wěn)定運(yùn)行在電加熱系統(tǒng)方面做好充足的技術(shù)支撐。

作者簡介：吳東文（1980—），男，北京市，高級工程師，2002年畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程及自動化專業(yè)，現(xiàn)從事反應(yīng)堆工程技術(shù)研究部研究堆運(yùn)維工作