核電廠蒸汽發(fā)生器傳熱管運行維護(hù)方法探究

申伽奇

(中核霞浦核電有限公司 福建寧德 355100)

核電廠蒸汽發(fā)生器傳熱管運行維護(hù)方法是核電企業(yè)日常工作中非常重要且十分關(guān)鍵的部分，關(guān)系著機組的安全性、經(jīng)濟(jì)性以及環(huán)保性等諸多指標(biāo)。因此，對傳熱管的研究一直都很活躍，由于其在整個系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用，所以對核電廠傳熱管所采取的運行維護(hù)措施也就顯得尤為重要，它是保證設(shè)備正常運轉(zhuǎn)的前提與基礎(chǔ)，直接影響著核電廠安全穩(wěn)定運行。蒸汽發(fā)生器傳熱管具有很強的放射性、腐蝕性，一旦發(fā)生泄漏事故將會造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失甚至人員傷亡。因此，必須要確保傳熱管安全、可靠、高效、低耗地運行。而其中最主要的就是對其進(jìn)行定期的檢查和保養(yǎng)，以達(dá)到延長使用壽命、提高可靠性和穩(wěn)定性的目的。同時，還要考慮核電廠運行時帶來的輻射和噪音問題，這也給工作人員帶來了極大的不便。為了能夠更好地保障電廠的正常生產(chǎn)，需要不斷地探索新技術(shù)，來改善傳熱管的安全性和穩(wěn)定性。

1 蒸汽發(fā)生器傳熱管運行維護(hù)理論

1.1 蒸汽發(fā)生器傳熱管概念

蒸汽發(fā)生器傳熱管屬于一種特殊類型的換熱元件，它是以蒸汽為介質(zhì)進(jìn)行熱交換的設(shè)備，主要用于核反應(yīng)堆一回路冷卻劑循環(huán)中。在設(shè)計和使用過程中應(yīng)注意以下幾個問題。

（1）蒸汽發(fā)生器傳熱管應(yīng)根據(jù)實際情況選擇合適長度、直徑，同時還應(yīng)盡量增大管壁厚度，減少管道應(yīng)力集中現(xiàn)象：這樣才能有效地提高傳熱效率，使之達(dá)到預(yù)期效果，同時又能節(jié)約材料，從而獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益，盡可能延長使用壽命。（2）蒸汽發(fā)生器傳熱管內(nèi)流體流動狀態(tài)必須滿足一定條件，要考慮工質(zhì)泄漏損失等因素，還要合理確定傳熱系數(shù)。傳熱管是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，它不僅與管子本身有關(guān)，還與其他一些重要部件，如換熱器、泵風(fēng)機與各種連接裝置等有很大關(guān)系。這些部件共同組成了整個系統(tǒng)，它們之間相互影響、相互制約、互相作用。如果傳熱管的尺寸過大或過小，都會影響傳熱性能，甚至引起爆炸事故；若傳熱管內(nèi)流速過低，則容易產(chǎn)生局部過熱而導(dǎo)致爆燃事故。因此，要求其具有良好的流動性，否則將會帶來嚴(yán)重不良后果。

1.2 蒸汽發(fā)生器傳熱管運行維護(hù)方式

蒸汽發(fā)生器傳熱管運行維護(hù)，可分為定期維修和不定期維修兩大類。通常情況下，定期維修要與不定期維修相結(jié)合，定期維修主要作用是預(yù)防故障，不定期維修主要作用是修復(fù)。定期維修是通過定期檢測來判斷傳熱管內(nèi)是否有缺陷或隱患，一旦發(fā)現(xiàn)問題必須馬上采取措施消除事故隱患，針對這些安全隱患采取預(yù)防性措施，以避免事故發(fā)生，其目的是使設(shè)備維持正常工作狀態(tài)；不定期維修則是指對已經(jīng)發(fā)生的故障進(jìn)行檢修后再投入使用，它比定期維修節(jié)約人力、物力，能夠縮短工期，減少費用。

2 蒸汽發(fā)生器傳熱管運行維護(hù)方法研究

2.1 蒸汽發(fā)生器傳熱管運行維護(hù)基本要求

2.1.1 維護(hù)蒸汽發(fā)生器傳熱管運行的目的

（1）蒸汽發(fā)生器傳熱管的運行與維護(hù)是核電廠安全穩(wěn)定運行的關(guān)鍵要求。蒸汽發(fā)生器傳熱管是核電廠中極為重要的設(shè)備之一，其運行狀況直接影響核電廠能否正常運轉(zhuǎn)。一旦出現(xiàn)問題，將會造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失甚至人員傷亡，嚴(yán)重時還會危及社會公共安全。

（2）蒸汽發(fā)生器傳熱管的穩(wěn)定運行，也是為了更好地為核電廠生產(chǎn)服務(wù)。核電廠在運行過程中必須綜合考慮經(jīng)濟(jì)性和實用性等因素。為了在安全運行的同時保障核電廠的經(jīng)濟(jì)效益，要做好相關(guān)設(shè)備的日常運行管理與監(jiān)督檢查，并加強人員培訓(xùn)。根據(jù)實際情況采取相應(yīng)對策，確保蒸汽發(fā)生器傳熱管的安全、經(jīng)濟(jì)運行。

（3）在實際運行過程中，由于各種原因，蒸汽發(fā)生器傳熱管可能產(chǎn)生裂紋等缺陷，進(jìn)而引發(fā)泄漏或腐蝕現(xiàn)象。這些缺陷會大大降低傳熱管的安全性和可靠性，從而影響核電廠的經(jīng)濟(jì)價值和使用年限。為了確保核電廠安全穩(wěn)定運行，必須對蒸汽發(fā)生器傳熱管進(jìn)行定期檢測與維修工作，使其能夠長期保持良好的技術(shù)狀態(tài)，延長使用壽命，同時降低故障發(fā)生的概率。只有如此，才能保證核電廠的安全運營，為能源安全和人民群眾的生命安全提供堅實的保障。2.1.2 預(yù)防為主，加強運行維護(hù)措施

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的不斷提高，人們對能源的需求越來越大，為核電廠建設(shè)提供了廣闊的市場空間。但同時，核電站面臨著各種難題和挑戰(zhàn)，具體如下。

（1）由于技術(shù)的發(fā)展，核電廠傳統(tǒng)的運行維護(hù)方式已不能滿足當(dāng)前的實際需要，因此，需要核電廠不斷探索新的、有效的運行維護(hù)方法。

（2）目前我國核電廠的運行維護(hù)現(xiàn)狀并不樂觀。在核電廠運行中，經(jīng)常會遇到一些問題，例如：蒸汽發(fā)生器傳熱管內(nèi)出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象等[1]。這些問題不僅影響核電站的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，還可能導(dǎo)致安全事故的發(fā)生，直接關(guān)系到核電廠是否能夠平穩(wěn)高效運行，甚至威脅人們的生命健康。因此，必須及時解決這些問題，確保核電廠可以正常穩(wěn)定地運轉(zhuǎn)。

（3）在蒸汽發(fā)生器傳熱管的運行維護(hù)方面，核電廠要提出更高的標(biāo)準(zhǔn)與要求，并采用先進(jìn)的技術(shù)進(jìn)行管理，其中“預(yù)防為主”是最基本的原則之一，強化運行維護(hù)則是提升設(shè)備管理水平的主要手段[2]。這種方法主要依靠日常巡視檢查和設(shè)備檢查兩種手段來實現(xiàn)。運行維護(hù)直接關(guān)系著核電廠是否能安全可靠運行，如果維護(hù)不到位，將會給核電廠帶來極大的損失。因此，相關(guān)工作者應(yīng)該充分認(rèn)識運行維護(hù)的重要性，并投入足夠的人力、物力，采取有效的措施，來保障蒸汽發(fā)生器傳熱管的良好運行，確保核電廠安全穩(wěn)定運營，推動核電事業(yè)的健康發(fā)展。

2.2 改進(jìn)蒸汽發(fā)生器傳熱管運行維護(hù)措施

（1）在實際工作中，需加強日常檢查，預(yù)防故障的發(fā)生，要重視對運行過程的控制，保證其安全穩(wěn)定運行。同時，還應(yīng)該做好定期檢修和保養(yǎng)工作，及時發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，做好相應(yīng)的預(yù)防措施。必須嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定開展工作，保證各項制度均能落實到位。建立合理、有效的管理制度，針對不同情況進(jìn)行科學(xué)調(diào)整，并制定完善制度確保設(shè)備正常運轉(zhuǎn)。蒸汽發(fā)生器傳熱管一旦出現(xiàn)問題，就會影響整個裝置的運行質(zhì)量。因此，必須予以高度重視，確保設(shè)備處于良好狀態(tài)，才能更好地發(fā)揮出作用，達(dá)到預(yù)期效果。

（2）為了保證蒸汽發(fā)生器的安全性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性，在實際生產(chǎn)過程中，必須定期進(jìn)行更換和維修。由于蒸汽發(fā)生器在運行中可能因各種原因發(fā)生故障或損壞，因此經(jīng)常性的檢查、維修和改造是必要的。蒸汽發(fā)生器作為一種承壓類特種設(shè)備，主要使用金屬材料，容易受到外界因素的影響而產(chǎn)生變形或腐蝕現(xiàn)象，導(dǎo)致泄漏等事故的發(fā)生。因此，必須強化基礎(chǔ)工作，進(jìn)行相關(guān)的維護(hù)保養(yǎng)工作[3]。

（3）提升維修人員的專業(yè)素養(yǎng)。維護(hù)蒸汽發(fā)生器不僅需要工作人員具備豐富的經(jīng)驗，還需要具有較高的專業(yè)素養(yǎng)，只有這樣才能有效避免安全事故的發(fā)生。只有確保系統(tǒng)長期穩(wěn)定可靠，才能避免重大損失的發(fā)生。因此，加強蒸汽發(fā)生器的定期維護(hù)和檢查工作是非常重要的，它是確保蒸汽發(fā)生器安全運行的關(guān)鍵措施。只有通過定期的維護(hù)和檢查，及時發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行處理，才能保障蒸汽發(fā)生器的安全平穩(wěn)運行，為核電廠的正常運轉(zhuǎn)提供堅實保障。同時，核電廠要對維護(hù)人員進(jìn)行培訓(xùn)，提升其專業(yè)素質(zhì)，以提高維護(hù)工作的質(zhì)量和效率。

（4）及時清理污垢，提高傳熱效果。蒸汽發(fā)生器的主要設(shè)備包括進(jìn)水管路、出水管路以及加熱裝置，它們都是在不斷地進(jìn)行熱量傳遞過程。為了使換熱能力得到充分發(fā)揮，就需要定期對其進(jìn)行清洗處理[4]。因此，必須要做到定時、定量地對蒸汽發(fā)生器進(jìn)行清洗和養(yǎng)護(hù)，從而達(dá)到延長使用壽命的目的。在運行期間，應(yīng)經(jīng)常檢查蒸汽發(fā)生器內(nèi)各點溫度，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。當(dāng)水溫超過設(shè)定值時，應(yīng)立即停止運轉(zhuǎn)；若管內(nèi)有水垢或雜質(zhì)堆積，則應(yīng)徹底清除掉。再者，還應(yīng)該加強日常維護(hù)工作，定期檢修換熱器及各管路等部位的閥門，防止泄漏；同時，做好保養(yǎng)工作，并定期更換新材料；另外，還要注意將蒸汽發(fā)生器內(nèi)部存在的污物清除干凈，以確保整個系統(tǒng)正常運作，這也是保證安全生產(chǎn)的重要措施之一。

（5）做好清潔保養(yǎng)工作，保持良好的蒸汽品質(zhì)。蒸汽發(fā)生器作為一種特殊設(shè)備，在使用過程中會發(fā)生各種各樣的故障問題。其中，最為常見的就是蒸汽溫度過低或者過高，從而影響到鍋爐的使用壽命，甚至還會導(dǎo)致安全事故的出現(xiàn)。另外，運行時間過長也可能引起爆管事故，進(jìn)而引發(fā)爆炸等嚴(yán)重?fù)p失。如果蒸汽發(fā)生器不能得到良好的保養(yǎng)和維護(hù)，將會極大程度上降低安全性、可靠性以及經(jīng)濟(jì)性[5]。一旦發(fā)現(xiàn)這些情況就需要及時采取措施解決，以免造成嚴(yán)重的后果。因此，必須要對其進(jìn)行全面有效的管理和養(yǎng)護(hù)工作，使其始終處于高效、穩(wěn)定的狀態(tài)。

3 影響蒸汽發(fā)生器安全運行的因素分析

3.1 蒸汽發(fā)生器的溫度場分布

蒸汽發(fā)生器傳熱管管壁溫度是影響蒸汽發(fā)生器安全經(jīng)濟(jì)運行的一個重要因素，所以在設(shè)計過程中，一定要保證蒸汽發(fā)生器傳熱管內(nèi)壁溫度滿足設(shè)計要求。蒸汽發(fā)生器的溫度計算可采用熱網(wǎng)絡(luò)法，通過熱平衡方程求解得到，但由于實際生產(chǎn)條件不具備或者邊界條件復(fù)雜，往往不能獲得精確解，只能給出近似值，使計算結(jié)果偏于保守。蒸汽發(fā)生器內(nèi)流動主要包括3個部分：汽水兩相流動、汽液兩相流動和氣相運動。其中，蒸汽發(fā)生器內(nèi)部流體與外界環(huán)境之間存在著能量交換和物質(zhì)傳遞，因此它又分為對流換熱和輻射換熱兩大類[6]。一般其溫度都會隨著時間變化而發(fā)生改變，為了確保蒸汽發(fā)生器能夠正常運行，需要定期對系統(tǒng)進(jìn)行檢查，并根據(jù)實際情況制定出合理可行的處理措施。

3.2 蒸汽發(fā)生器壓力變化

蒸汽發(fā)生器的壓力變化是影響其安全運行的一個重要因素。

（1）蒸汽發(fā)生器在運行過程中，由于核反應(yīng)堆的負(fù)荷變化或其他原因，蒸汽發(fā)生器的壓力可能發(fā)生波動。如果壓力變化超出蒸汽發(fā)生器設(shè)計范圍，可能導(dǎo)致設(shè)備的過載運行，加重設(shè)備的磨損和疲勞，甚至引發(fā)設(shè)備故障。在極端情況下，壓力過高或過低可能導(dǎo)致蒸汽發(fā)生器失效，影響核電站的正常運行。

（2）蒸汽發(fā)生器的換熱效率與其內(nèi)部壓力密切相關(guān)。過高或過低的壓力都會影響蒸汽發(fā)生器的換熱性能，導(dǎo)致?lián)Q熱效率下降，影響發(fā)電效率。此外，蒸汽發(fā)生器在過高壓力下運行也可能導(dǎo)致蒸汽的過熱，進(jìn)而產(chǎn)生高溫高壓蒸汽，增加了系統(tǒng)的風(fēng)險。

（3）蒸汽發(fā)生器的壓力變化會導(dǎo)致材料的疲勞和變形，特別是對于金屬材料，長期受到壓力的波動會導(dǎo)致其壽命縮短，進(jìn)而影響設(shè)備的安全性和可靠性。

為了保證核電廠蒸汽發(fā)生器的安全運行，必須對壓力變化進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)控和控制。在日常運行中，核電廠必須嚴(yán)格遵循設(shè)備的設(shè)計參數(shù)和運行規(guī)范，定期檢查和維護(hù)蒸汽發(fā)生器，確保其處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)。同時，應(yīng)建立完善的監(jiān)測系統(tǒng)，實時監(jiān)測蒸汽發(fā)生器的壓力變化，及時發(fā)現(xiàn)異常情況并采取措施進(jìn)行調(diào)整和處理。通過科學(xué)合理的運行管理，可有效降低蒸汽發(fā)生器壓力變化對核電廠安全運行的影響，保障核電廠的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性，從而為核能事業(yè)的發(fā)展做出貢獻(xiàn)[7-9]。

4 結(jié)語

對于核電廠而言，除做好日常管理外，還應(yīng)加強蒸汽發(fā)生器的維護(hù)工作，如進(jìn)行傳熱管內(nèi)污垢清理，防止腐蝕穿孔和積垢堵塞。另外，要經(jīng)常觀察傳熱管管口是否有異物產(chǎn)生，若發(fā)現(xiàn)了應(yīng)及時處理。只有這樣才能延長使用壽命，減少不必要的經(jīng)濟(jì)損失，避免因疏忽大意造成嚴(yán)重后果。