張鴻劍 李鳳山

（中核核電運行管理有限公司，浙江海鹽314300）

0 概述

秦山二期核島冷凍水系統(tǒng)DEG是用來向DVG（輔助給水泵房通風系統(tǒng)）、DVN（核輔助廠房通風系統(tǒng)）、DVK（核燃料廠房通風系統(tǒng)）、EVC（反應(yīng)堆堆坑通風系統(tǒng)）、EVR（安全殼連續(xù)通風系統(tǒng)）五個通風系統(tǒng)的冷卻器連續(xù)提供冷凍水的，并且在需要的時候向RRI005RF(為REN在線分析儀提供低溫的冷卻水)間斷提供冷凍水;本系統(tǒng)用來維持安全殼、乏燃料存放池大廳、輔助給水泵房以及其他KX，NX房間所需的正常運行環(huán)境條件,防止廠房內(nèi)的設(shè)備因為過熱的溫度而損壞。

1 DEG冷凍機組的運行

DEG的負荷與反應(yīng)堆的運行工況和季節(jié)相關(guān)，并隨之變化的。其設(shè)計容量為4000kW，冷凍水量688m3/h，單機制冷量為2000kW，冷凍水量350m3/h。下面采用單機負荷的百分數(shù)來表示各用戶負荷的大小。

以反應(yīng)堆正常運行工況時為例：

在夏季負荷中，EVR負荷為1160kW，占單機負荷比是58%，EVC負荷為82.6kW，占單機負荷比是4%，DVN負荷為1862.7kW，占單機負荷比是83%，DVK負荷為300kW，占單機負荷比是15%，DVG負荷為116.4kW，占單機負荷比是5.6%，RRI負荷為113kW，占單機負荷比是5.6%，夏季總負荷為3634.7kW，占單機負荷比182%；

在冬季負荷中，EVR負荷為1005kW，占單機負荷比是50%，EVC負荷為82.6kW，占單機負荷比是4%，DVG負荷為70kW，占單機負荷比是3.5%，冬季總負荷為1157.6kW，占單機負荷比57.5%。

可以看出：

（1）夏季負荷量為182%，需兩臺機并聯(lián)運行，每臺機負荷約為90%左右。而實際并聯(lián)時，3號機接近滿負荷，而1、2號機的負荷較小，嚴重不平衡。1、2號并聯(lián)時，負荷均擔，導(dǎo)葉開度都在60-80%左右，與設(shè)計基本一致。

（2）冬季總負荷量為57.5%，單機運行即可，而實際冬季導(dǎo)葉僅在20%開度以下，即處于低負荷的不利工況下，與設(shè)計相差較大。

夏季比冬季負荷大，體現(xiàn)在安全殼外用戶上（NX，KX）；反應(yīng)堆的高狀態(tài)比低狀態(tài)時的負荷大，主要由殼內(nèi)溫度變化引起EVR/EVC的負荷變化。

而EVR，EVC屬于固定流量用戶，DVK，DVN，DVG的冷卻盤管均裝有三通控制閥，以此閥調(diào)節(jié)通過用戶的冷凍水量來6跟蹤實際負荷需求，從而改變了冷凍水回水溫度，最后通過DEG自身的調(diào)節(jié)機構(gòu)來跟蹤負荷變化。

因此其設(shè)計運行方式如下：

冬季：反應(yīng)堆功率運行時，只需一臺冷凍機組運行；若處于冷停堆時則允許DEG系統(tǒng)完全停運。

夏季：反應(yīng)堆功率運行時，需兩臺冷凍機組運行；若處于冷停堆時則仍需保留一臺機組運行。

中間季節(jié)，介于冬季和夏季之間，投運冷凍機組情況須根據(jù)需要來確定。

2 DEG系統(tǒng)出現(xiàn)的缺陷、原因及改進

2.1 冬季，冷凍機組處于低負荷狀態(tài)

海鹽冬天冷卻水的溫度較低，為 15-20℃，經(jīng)常運行一段時間后會出現(xiàn)故障報警而自動停機，顯示為“主電機繞組過熱”和“油溫過高”故障，造成機組不能正常運行。

在冬天，各個廠房內(nèi)環(huán)境溫度不是很高，同時根據(jù)DEG系統(tǒng)的負荷分布(冬季，DVN、DVK由SES來供應(yīng)熱水，DEG走旁路，負荷很小)，冬季只有EVC、EVR、DVG系統(tǒng)需要運行，需要冷凍機組提供的負荷也只有20%左右。

根據(jù)機組熱平衡的計算公式：ε=（QW-(QS+N)）/QW

在如此低的熱負荷情況下，要確保熱平衡，則必須相應(yīng)減小熱負荷，此時可以通過調(diào)小冷凝器進出口閥門的開度，降低冷卻水流量，使制冷劑在冷凝器、蒸發(fā)器的吸放熱逐步趨于平衡，冷卻水溫度上升，冷凝壓力提高，使冷凝壓力與蒸發(fā)壓力之差大于0.25MPa或保證冷卻水進口溫度不低于15℃。

設(shè)冷水和冷凍水溫度接近，造成冷凝器與蒸發(fā)器之間的壓差過小，而制冷機的主電機是利用壓差壓送冷卻用制冷劑液來冷卻自身，壓差減少供給量就要減少，主電機有過熱危險，壓差低于保護值，就跳機。另一方面，兩水溫度接近，當機組導(dǎo)葉放在“自動”位時，即使采取關(guān)小冷卻水流量等辦法，冷凍水出水溫度很快就降到低于6℃，出現(xiàn)“自停待啟”現(xiàn)象，等冷凍水出水溫度回升至12℃時，制冷機自動投入運行，但是，大型制冷機頻繁啟停對零部件有傷害。

要達到正常運行時所需的冷卻水量，必須通過長時間的調(diào)整和觀察。同時對冷凍機來說，冷卻水量調(diào)節(jié)不是無限制的，對DEG來說，要求冷卻水的最小流量為正常值的60%，當?shù)陀?0%時，冷凝器中的冷凝管不是全部充滿水，而是有部分空氣進入，降低換熱效率。即使已經(jīng)聯(lián)系廠家將導(dǎo)葉（導(dǎo)葉開度控制著單位時間冷媒的壓縮量）原設(shè)計最小值20%降到10%（幸運的是并沒有出現(xiàn)喘振，低負荷調(diào)節(jié)導(dǎo)葉容易發(fā)生喘振），也不能完全保證低負荷工況正常運行，尤其是在10-20%冷量工況下。

冬季，目前只有將機組導(dǎo)葉放在“手動”狀態(tài)下，才能維持連續(xù)運行，因為導(dǎo)葉放在手動時，低溫自動停機溫度從6℃降到5℃，停機溫度升高了1℃，在最冷季節(jié)就靠1℃之差，保持在6℃左右勉強運行。

即使調(diào)低導(dǎo)葉設(shè)計最小值，冬季最冷時候冷凍水出水溫度有時仍降到低于5℃，出現(xiàn)冷凍水溫度過低緊急停機。

目前，秦山二期3/4#擴建核電機組通過對DEG導(dǎo)葉結(jié)構(gòu)的改造、旁通裝置的增加、設(shè)備結(jié)構(gòu)的優(yōu)化及加工裝配精度等級等方面的提高，確保擴建工程DEG冷水機組不會出現(xiàn)原機組的缺陷尤其是在低負荷工況下安全運行。主要包括：（1）改進壓縮機進口調(diào)節(jié)門，使制冷量的調(diào)節(jié)范圍擴大。（2）在冷凝器和蒸發(fā)器之間增加一個旁通。

2.2 夏季時，3號機負荷較高，1號機負荷很低

由于現(xiàn)場管道布置，三臺冷水機組的進出水不能均勻混合并分配，造成偏流。特別是1、3號兩臺制冷機運行時，冷凍水各自循環(huán)一條回路，使制冷機的負荷分配不均（3號機負荷較高，1號機負荷很低）。

3號機負荷接近滿負荷，在回水溫度（負荷）變化時，導(dǎo)葉來回波動，會造成驅(qū)動齒輪在大力矩下動作，損壞傳動齒輪。且機組負荷增大時，會立即引起3號機過電流緊急停機，這時極易損壞壓縮機的高速旋轉(zhuǎn)部件。

夏季如果是1，3號冷凍機并列運行，1號機一直在接近停車值的低負荷運行，這對壓縮機不利。若3號機突然跳閘，1號機負荷突增，導(dǎo)葉突開，亦會損壞導(dǎo)葉執(zhí)行機構(gòu)。

因此夏季最好避免使3號機接近滿負荷和1號機負荷過低（可通過手動調(diào)節(jié)來實現(xiàn)）。一般應(yīng)使1，2號并列運行。

當冷凍水進回管路增加集分水器后，此種情況將得到解決。

3 小結(jié)

通過對DEG冷凍機組的運行分析和運行時發(fā)現(xiàn)的問題，我們能更進一步的掌握DEG系統(tǒng)的特性，對于我們更系統(tǒng)的研究DEG系統(tǒng)有所幫助。在之后的工作中，能透過經(jīng)驗和理論，幫助我們更好的處理問題。

［1］核島冷凍水系統(tǒng)手冊[Z].秦山第二核電廠.

［2］LC170H-6P離心式制冷機使用說明書[Z].重慶通用工業(yè)集團.

［3］秦山二期擴建工程DEG冷水機組設(shè)備規(guī)格書[Z].馬核工業(yè)第二研究設(shè)計院.