摘 要：該文主要介紹了核電站主壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)的作用、主要設(shè)備及運(yùn)行方式，并以系統(tǒng)和設(shè)備調(diào)試過(guò)程中一次試驗(yàn)故障為切入點(diǎn)，深入比較分析了空壓機(jī)與干燥器四種聯(lián)鎖控制方案的優(yōu)劣，并提出相應(yīng)改進(jìn)建議及提出建設(shè)性的解決方案。

關(guān)鍵詞：壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng) 空壓機(jī) 干燥器 控制方案

中圖分類(lèi)號(hào)：TL4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2012）12（c）-00-02

壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)主空壓機(jī)組作為核電站壓縮空氣的主要來(lái)源，承擔(dān)著為全廠動(dòng)力設(shè)施和氣動(dòng)裝置提供壓縮空氣的任務(wù)，空壓機(jī)與干燥器控制方案的選擇是否恰當(dāng)關(guān)系到整個(gè)電站壓縮空氣的來(lái)源是否穩(wěn)定可靠。該文通過(guò)深入的調(diào)研和大量的數(shù)據(jù)和材料的分析，并以系統(tǒng)和設(shè)備調(diào)試過(guò)程中的一次試驗(yàn)故障為切入點(diǎn)，深入比較分析了主空壓機(jī)與干燥器四種連鎖控制方案的優(yōu)劣，并提出了建設(shè)性的解決方案，對(duì)后續(xù)核電項(xiàng)目有著重要的參考價(jià)值和普遍的借鑒意義。

1 壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)介紹

壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)提供核電站內(nèi)所有動(dòng)力設(shè)施和氣動(dòng)裝置所需的壓縮空氣，并通過(guò)儀表用壓縮空氣分配系統(tǒng)和公用壓縮空氣分配系統(tǒng)分配至各用戶。壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)包括BOP廠房主壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)和NI廠房應(yīng)急壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)，以A核電站為例，BOP廠房主壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)主要設(shè)備為三臺(tái)無(wú)油水冷螺桿式空壓機(jī)、一臺(tái)濕儲(chǔ)氣罐、三臺(tái)無(wú)熱再生吸附式干燥器及配套過(guò)濾器、一臺(tái)干儲(chǔ)氣罐等。

BOP廠房主壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)的空壓機(jī)啟動(dòng)或停運(yùn)的指令同時(shí)使干燥器啟動(dòng)或停運(yùn)，空壓機(jī)和干燥器的啟動(dòng)均不需要預(yù)熱或者預(yù)潤(rùn)滑?？諌簷C(jī)是否啟動(dòng)和停運(yùn)是根據(jù)系統(tǒng)管網(wǎng)壓力來(lái)確定，當(dāng)系統(tǒng)管網(wǎng)壓力為1.0 MPa（abs）時(shí)，一臺(tái)空壓機(jī)空載運(yùn)行，其余兩臺(tái)空壓機(jī)備用；系統(tǒng)壓力降至0.86 MPa（abs），空載運(yùn)行的空壓機(jī)轉(zhuǎn)入帶載運(yùn)行，當(dāng)系統(tǒng)管網(wǎng)壓力降至0.86 MPa（abs）以下時(shí)，系統(tǒng)啟動(dòng)第一臺(tái)備用空壓機(jī)，若系統(tǒng)管網(wǎng)壓力繼續(xù)下降，啟動(dòng)第二臺(tái)備用空壓機(jī)。

2 空壓機(jī)與干燥器控制方案的優(yōu)劣比較及相應(yīng)改進(jìn)及選擇建議

A核電站BOP廠房主壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)為設(shè)備廠家設(shè)計(jì)并負(fù)責(zé)供貨，在系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)上，廠家選擇采用干燥器固定數(shù)量模式，壓力監(jiān)測(cè)點(diǎn)選擇為濕儲(chǔ)氣罐。在系統(tǒng)和設(shè)備調(diào)試階段，在進(jìn)行完系統(tǒng)失電試驗(yàn)后，空壓機(jī)出現(xiàn)無(wú)法自動(dòng)啟動(dòng)的情況，當(dāng)時(shí)測(cè)得系統(tǒng)管網(wǎng)壓力為0.667 MPa，濕儲(chǔ)氣罐壓力為0.8 MPa左右，而空壓機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)的壓力點(diǎn)為0.75 MPa。經(jīng)分析，空壓機(jī)與干燥器聯(lián)鎖控制方案以及壓力監(jiān)測(cè)點(diǎn)選取不當(dāng)是造成這一故障的主要原因。

空壓機(jī)與干燥器聯(lián)鎖啟停方案可分為兩種。

（1）一一對(duì)應(yīng)模式：即相應(yīng)的空壓機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行只對(duì)應(yīng)相應(yīng)的干燥器啟動(dòng)運(yùn)行。

（2）干燥器固定數(shù)量模式：即在控制面板上設(shè)定固定數(shù)量的干燥器運(yùn)行。

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)管網(wǎng)壓力的壓力監(jiān)測(cè)點(diǎn)可布置在以下兩處。

（1）濕儲(chǔ)氣罐：位于空壓機(jī)與干燥器之間。

（2）干儲(chǔ)氣罐：位于干燥器之后。

根據(jù)空壓機(jī)與干燥器聯(lián)鎖啟停方案和壓力監(jiān)測(cè)點(diǎn)的不同，空壓機(jī)與干燥器共有如下四種聯(lián)鎖控制方案。

2.1 空壓機(jī)與干燥器采用一一對(duì)應(yīng)模式

2.1.1 壓力監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置在濕儲(chǔ)氣罐

采用此控制方案的優(yōu)勢(shì)：只要將干燥器和空壓機(jī)都投入到聯(lián)控狀態(tài)，那么啟動(dòng)任何一臺(tái)空壓機(jī)啟動(dòng)，對(duì)應(yīng)的干燥器都會(huì)啟動(dòng)，無(wú)需人為干預(yù)。

采用此控制方案的劣勢(shì)主要有以下

兩點(diǎn)。

（1）當(dāng)空壓機(jī)因故障停機(jī)時(shí)，對(duì)應(yīng)的干燥器也將會(huì)停運(yùn)，干燥器對(duì)應(yīng)的進(jìn)氣閥會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，從空壓機(jī)出氣閥到干燥器進(jìn)氣閥這段管路及濕儲(chǔ)氣罐中的壓縮空氣氣只能通過(guò)空壓機(jī)出氣閥上的小孔排掉，這將導(dǎo)致這段封管路的壓力下降會(huì)很慢，而系統(tǒng)壓力監(jiān)測(cè)點(diǎn)401 mP正好設(shè)置在這段封閉管路的濕儲(chǔ)氣罐上。當(dāng)主空壓機(jī)跳機(jī)后，控制系統(tǒng)將顯示管網(wǎng)壓力一直保持高壓并誤認(rèn)為下游用戶用氣量較少，備用空壓機(jī)會(huì)一直不能啟動(dòng)直到封閉管路中氣壓慢慢下降到加載壓力，整個(gè)降壓過(guò)程大概需要1 h。這段時(shí)間內(nèi)若出現(xiàn)下游用氣量較大情況時(shí)，會(huì)產(chǎn)生無(wú)氣可用的嚴(yán)重后果。

（2）當(dāng)空壓機(jī)和干燥器全部失去電源時(shí)，由于空壓機(jī)出口閥和干燥器入口閥全部關(guān)死，濕儲(chǔ)氣罐壓力將保持在失電前壓力，而干儲(chǔ)氣罐會(huì)由于用戶用氣而導(dǎo)致壓力一直下降。當(dāng)空壓機(jī)和干燥器重新得電后，濕儲(chǔ)氣罐壓力將大于空壓機(jī)啟動(dòng)壓力，空壓機(jī)和干燥器繼續(xù)停運(yùn)直到手動(dòng)開(kāi)啟。

分析：可在空壓機(jī)控制系統(tǒng)中增加設(shè)置故障啟動(dòng)備用機(jī)邏輯，但這只能解決劣勢(shì)分析中第一條所述空壓機(jī)因跳機(jī)使管網(wǎng)憋壓從而導(dǎo)致空壓機(jī)較長(zhǎng)時(shí)間不可用的問(wèn)題，但無(wú)法解決第二條所述空壓機(jī)和干燥器短時(shí)失電后得電而無(wú)法自動(dòng)啟動(dòng)的

問(wèn)題。

2.1.2 壓力監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置在干儲(chǔ)氣罐

采用此控制方案的優(yōu)勢(shì)主要有以下

兩點(diǎn)。

（1）只要將空壓器和干燥機(jī)都投入到聯(lián)控狀態(tài)，那么啟動(dòng)任何一臺(tái)空壓機(jī)對(duì)應(yīng)的干燥器都會(huì)啟動(dòng)，無(wú)需手動(dòng)干預(yù)。

（2）壓力監(jiān)測(cè)點(diǎn)選為干儲(chǔ)氣罐，可以更加真實(shí)的反映系統(tǒng)管網(wǎng)壓力，控制系統(tǒng)可以及時(shí)響管網(wǎng)下游用戶的用氣需求，不會(huì)出現(xiàn)因空壓機(jī)故障導(dǎo)致管網(wǎng)憋壓而導(dǎo)致空壓機(jī)較長(zhǎng)時(shí)間不可用的情況。

采用此控制方案的劣勢(shì)：由于壓力監(jiān)測(cè)點(diǎn)選擇在干儲(chǔ)氣罐，若干燥器或過(guò)濾器出現(xiàn)堵塞的情況，會(huì)發(fā)生主空壓機(jī)在滿負(fù)荷運(yùn)行而干儲(chǔ)氣罐壓力極速下降，這會(huì)導(dǎo)致主空壓機(jī)跳機(jī)或是過(guò)濾器被沖破，也有可能觸發(fā)核島應(yīng)急空壓機(jī)的啟動(dòng)。

分析：在此模式下增加濕儲(chǔ)氣罐和干儲(chǔ)氣罐的壓差控制，當(dāng)該壓差值高于某個(gè)定值時(shí)啟動(dòng)備用的空壓機(jī)，同時(shí)自動(dòng)停運(yùn)正在運(yùn)行的空壓機(jī)及干燥器，以防止干燥器或過(guò)濾器出現(xiàn)堵塞而影響供氣，能夠較好地解決現(xiàn)有問(wèn)題。

2.2 空壓機(jī)與干燥器采用干燥器固定數(shù)量模式

2.2.1 壓力監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置在濕儲(chǔ)氣罐

采用此控制方案的優(yōu)勢(shì)：干燥器始終保持設(shè)定數(shù)量運(yùn)行，即使其中一臺(tái)干燥器因故障停運(yùn)，備用干燥器也會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)保持設(shè)定數(shù)量運(yùn)行，保證下游用氣量。不會(huì)出現(xiàn)第一種模式中所描述的空壓機(jī)因故障停機(jī)而管網(wǎng)壓力無(wú)法下降，從而導(dǎo)致空壓機(jī)接近1個(gè)多小時(shí)不可用的情況。

采用此控制方案的劣勢(shì)主要有以下

兩點(diǎn)。

（1）當(dāng)空壓機(jī)運(yùn)行數(shù)量改變時(shí)，需要人為啟動(dòng)干燥器，若手動(dòng)啟動(dòng)干燥器時(shí)間較晚，會(huì)出現(xiàn)備用空壓機(jī)頻繁加載卸載，嚴(yán)重影響空壓機(jī)齒輪箱等部件的使用壽命。

（2）在全廠進(jìn)行完失電試驗(yàn)后，由于空壓機(jī)出口閥以及干燥器入口閥全部關(guān)閉，濕儲(chǔ)氣灌壓力一直維持在0.8 MPa左右，而空壓機(jī)的啟動(dòng)壓力設(shè)置在

0.75 MPa，因此失電試驗(yàn)完成后空壓機(jī)不能正常啟動(dòng)，管網(wǎng)壓力因?yàn)橄掠斡脩舻挠脷舛杆傧陆怠?/p>

分析：當(dāng)用氣量不穩(wěn)定時(shí)，人為干預(yù)干燥器太多，在日常運(yùn)行過(guò)程中危害較大，應(yīng)避免采用此控制方案。

2.2.2 壓力監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置在干儲(chǔ)氣罐

采用此控制方案的優(yōu)勢(shì)：干燥器始終保持設(shè)定數(shù)量運(yùn)行，即使其中一臺(tái)干燥器因故障停運(yùn)，備用干燥器也會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)保持設(shè)定數(shù)量運(yùn)行，保證下游用氣質(zhì)量。不會(huì)出現(xiàn)第一種模式種描述的空壓機(jī)因故障停機(jī)而管網(wǎng)壓力下不去，從而導(dǎo)致空壓機(jī)接近1個(gè)多小時(shí)不可用。

采用此控制方案的劣勢(shì)：當(dāng)空壓機(jī)運(yùn)行數(shù)量改變時(shí)，需要人為啟動(dòng)干燥器，若手動(dòng)啟動(dòng)干燥器時(shí)間較晚，會(huì)出現(xiàn)備用空壓機(jī)頻繁加載卸載，嚴(yán)重影響空壓機(jī)齒輪箱等部件的使用壽命。

分析：當(dāng)用氣量不穩(wěn)定時(shí)，人為干預(yù)干燥器太多，在日常運(yùn)行過(guò)程中危害較大，應(yīng)避免采用此控制方案。

3 結(jié)語(yǔ)

綜合比較上述四種主空壓機(jī)與干燥器連鎖控制方案，采用空壓機(jī)與干燥器為一一對(duì)應(yīng)模式聯(lián)鎖控制方案，壓力監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置在干儲(chǔ)氣罐，同時(shí)增加濕儲(chǔ)氣灌與干儲(chǔ)氣灌的壓差控制，當(dāng)壓差值高于

0.2 MPa時(shí)自動(dòng)停運(yùn)正在運(yùn)行的空壓機(jī)及干燥器，啟動(dòng)備用空壓機(jī)，可以有效達(dá)到空壓機(jī)及干燥器啟停響應(yīng)速度快、手動(dòng)干預(yù)少、壓力監(jiān)測(cè)點(diǎn)真實(shí)反映系統(tǒng)管網(wǎng)壓力等目的。實(shí)踐證明，采用該方案可以保證空壓機(jī)組穩(wěn)定可靠運(yùn)行，安全地為核電站提供壓縮空氣，滿足了機(jī)組正常運(yùn)行的

需求。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳濟(jì)東.大亞灣核電站系統(tǒng)及運(yùn)行[M].北京：原子能出版社，1994.

[2] 廣東核電培訓(xùn)中心.900MW壓水堆核電站系統(tǒng)與設(shè)備[M].北京：原子能出版社，2004.

[3] 嶺澳核電工程實(shí)踐與創(chuàng)新[M].北京：原子能出版社.