核電廠核輔助廠房DVN系統(tǒng)運(yùn)行溫度控制與故障分析

程志遠(yuǎn)

福建福清核電有限公司 福建福清 350301

核輔助廠房通風(fēng)系統(tǒng)，是控制區(qū)內(nèi)極其重要的通風(fēng)系統(tǒng)，機(jī)組運(yùn)行以來(lái)經(jīng)常出現(xiàn)個(gè)別房間溫度低，空氣流量異常、送排風(fēng)壓力表異常等問(wèn)題，進(jìn)而觸發(fā)相關(guān)報(bào)警以及綜合故障報(bào)警的頻發(fā)，增加了現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行人員的工作量，也影響系統(tǒng)的健康運(yùn)行和控制效果，增加監(jiān)盤(pán)壓力[1]。

針對(duì)頻發(fā)的報(bào)警以及故障，通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行情況檢查和分析，通過(guò)運(yùn)行調(diào)節(jié)、設(shè)備改造來(lái)優(yōu)化和解決，經(jīng)過(guò)問(wèn)題處理和調(diào)節(jié)，DVN系統(tǒng)缺陷和故障問(wèn)題得到較大改善提升運(yùn)行品質(zhì)。

1 電加熱器原理介紹與問(wèn)題統(tǒng)計(jì)、分析

整改前日常DVN系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)常見(jiàn)報(bào)警和異常統(tǒng)計(jì)，見(jiàn)表1所示。

表1 常見(jiàn)報(bào)警與原因

經(jīng)分析核輔助廠房通風(fēng)系統(tǒng)日常運(yùn)行期間主要房間溫度低報(bào)警，主要在KSN端顯示的502-515KA的相關(guān)報(bào)警，在KIC端主要出現(xiàn)9DVN010KA綜合故障報(bào)警，制約DVN系統(tǒng)的運(yùn)行。

經(jīng)過(guò)運(yùn)行與儀控部門現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)分析總結(jié)了如下表2的問(wèn)題分析與處理方法。

表2 房間溫度異常統(tǒng)計(jì)與分析處理

電加熱器無(wú)法正常投運(yùn)，導(dǎo)致部分房間無(wú)法達(dá)到要求的溫度，電加熱器故障也觸發(fā)513KA，對(duì)電加熱器排查問(wèn)題后，匯總故障分析見(jiàn)表3所示。

表3 9DVN電加熱器故障的分析處理

根據(jù)分析首先在確定通風(fēng)流量正常的情況下，應(yīng)首先解決現(xiàn)場(chǎng)電加熱器故障率高問(wèn)題。

風(fēng)管式電加熱器由風(fēng)道中管狀電加熱元件（帶肋片）以及接地端子等部件組成。控制裝置還包含對(duì)應(yīng)溫度保護(hù)的溫度開(kāi)關(guān)（ST）、電子溫度探測(cè)器（MT）以及就地溫度控制器和顯示屏。電熱絲材質(zhì)為NiCr合金，元件彎成U型或W型，結(jié)構(gòu)見(jiàn)下方簡(jiǎn)圖，如圖1所示。

圖1 風(fēng)管式電加熱器簡(jiǎn)圖

單元式電加熱器與風(fēng)管式電加熱器類似，電加熱器本體不在風(fēng)管內(nèi)，而單獨(dú)安裝本體里自帶一臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)進(jìn)行工作。整機(jī)絕緣電阻不小于20MΩ。其控制由位于本體外出風(fēng)口處一臺(tái)bST控制，一臺(tái)aST保護(hù)防止溫度過(guò)高。流程簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖2。

圖2 單元式電加熱器簡(jiǎn)圖

根據(jù)電加熱器工作原理，對(duì)于風(fēng)管電加熱器設(shè)置了溫度高的保護(hù)溫度開(kāi)關(guān)與流量開(kāi)關(guān)，當(dāng)流量開(kāi)關(guān)流量低時(shí)觸發(fā)保護(hù)停運(yùn)風(fēng)管電加熱器。當(dāng)部分電加熱器處于保護(hù)溫度開(kāi)關(guān)安裝位置不合適，溫控探頭位置布置不合理，或者參數(shù)和狀態(tài)設(shè)置不合理均可導(dǎo)致加熱器工作異常[2]。

2 故障分析與處理

現(xiàn)場(chǎng)的處理過(guò)程，根據(jù)表3中存在的故障和報(bào)警經(jīng)過(guò)歸納主要存在三類問(wèn)題，第一類為可以通過(guò)運(yùn)行調(diào)節(jié)處理的，此類問(wèn)題是由于現(xiàn)場(chǎng)電加熱器所在風(fēng)管流量偏小，部分電加熱器控制箱里對(duì)電加熱器的季節(jié)、溫度設(shè)置不正確，以及未及時(shí)復(fù)位導(dǎo)致，此類問(wèn)題通過(guò)復(fù)位，修改相關(guān)運(yùn)行模式，進(jìn)行風(fēng)量調(diào)節(jié)，可排除異常，就地報(bào)警消失，此類電加熱器經(jīng)統(tǒng)計(jì)見(jiàn)下方表4的問(wèn)題統(tǒng)計(jì)：

表4 通過(guò)運(yùn)行調(diào)節(jié)處理的電加熱器

第二類為電加熱器故障導(dǎo)致，065/010RS測(cè)量探頭數(shù)據(jù)偏差較大，實(shí)際更換測(cè)溫計(jì)后報(bào)警消失；第三類屬于原設(shè)計(jì)的流量開(kāi)關(guān)定值不合理和電加熱器布置不合理，需對(duì)問(wèn)題部分進(jìn)行相關(guān)技術(shù)改造和變更。如對(duì)于ND251/252/253房間在額定風(fēng)量下其流量開(kāi)關(guān)SD膜片壓差在原10Pa的壓差下無(wú)法正常工作，電加熱器無(wú)法持續(xù)投入，則進(jìn)行技改優(yōu)化[3]。

3 9DVN010KA報(bào)警分析與整改方案

DVN010KA目前在1、2號(hào)機(jī)組主要由513KA閃發(fā)與冬季部分房間觸發(fā)溫度低導(dǎo)致。

對(duì)于這種情況，分析對(duì)原風(fēng)管上的風(fēng)管電加熱器進(jìn)行改造可以取得效果，取消原025/026RS，將風(fēng)管保留至該房間送風(fēng)口進(jìn)口處，其余風(fēng)管與電加熱器取消，在原空間處利用原來(lái)電源增加1或2組單元式電加熱器，利用其循環(huán)風(fēng)機(jī)對(duì)房間循環(huán)加熱，原送排風(fēng)對(duì)房間進(jìn)行換氣。

ND239房間整體空間約36立方米，原電加熱器2臺(tái)共計(jì)8kW，按照原設(shè)計(jì)將極端時(shí)送風(fēng)溫度考慮為5℃，達(dá)到房間溫度在24度以上，根據(jù)Q=cmΔt，其中空氣的比熱在5-30度時(shí)c≈1.005kJ/（kg×K），1立方米空氣質(zhì)量約1.25kg計(jì)，周圍水泥墻面按導(dǎo)熱系數(shù)λ=0.3W/（mK），對(duì)于額定流量755的空氣加熱量約為：

P=P1+P2=7.001kW，即只要選擇原來(lái)功率加熱器配合調(diào)功器和溫控開(kāi)關(guān)可以滿足房間溫度要求。

對(duì)于ND305-307房間的電加熱器，在額定風(fēng)量下其流量開(kāi)關(guān)仍觸發(fā)故障，導(dǎo)致電加熱器無(wú)法工作。其風(fēng)量受環(huán)境因素影響波動(dòng)也較大，在其房間風(fēng)道上增加轉(zhuǎn)送風(fēng)機(jī)進(jìn)行送風(fēng)，消除報(bào)警。

4 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于DVN系統(tǒng)的溫度控制需關(guān)注電加熱器的運(yùn)行狀態(tài)，合理設(shè)置定值，運(yùn)行期間密切注意系統(tǒng)報(bào)警，對(duì)于故障報(bào)警，在依次現(xiàn)場(chǎng)核查、分析、處理，對(duì)于DVN綜合故障報(bào)警其中大部分的問(wèn)題是可以通過(guò)運(yùn)行調(diào)節(jié)以及故障處理，重置可以解決。

（1）對(duì)于電加熱器故障尤其是空氣流量異常引起的額故障，一定要優(yōu)先核實(shí)運(yùn)行風(fēng)量，盡可能調(diào)節(jié)在設(shè)計(jì)風(fēng)量偏上限時(shí)對(duì)于解決該問(wèn)題可提供更好的運(yùn)行條件。

（2）DVN系統(tǒng)的SD開(kāi)關(guān)一般為膜盒式壓差計(jì)，其在較小的壓差下靈敏度較低，而風(fēng)管里小流量下一般壓差較小，極容易產(chǎn)生故障，建議換型或取消。

（3）對(duì)于個(gè)別房間溫度要求較高，且風(fēng)量受限調(diào)節(jié)手段有限或無(wú)法調(diào)節(jié)時(shí)，可技改增加單元式電加熱器來(lái)優(yōu)化運(yùn)行。

對(duì)于新建機(jī)組核輔助廠房通風(fēng)系統(tǒng)，初期設(shè)計(jì)就應(yīng)考慮優(yōu)化本文發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，在設(shè)計(jì)上從源頭解決，簡(jiǎn)化系統(tǒng)，各區(qū)域分配不同的通風(fēng)子系統(tǒng)，會(huì)更好運(yùn)行和管理，也更適應(yīng)機(jī)組大修等狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。