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        重要廠用水系統(tǒng)低低流量報(bào)警原因分析及處理

        2015-10-15 09:15:04
        機(jī)電信息 2015年33期
        關(guān)鍵詞:系統(tǒng)

        高 原

        (福建福清核電有限公司,福建 福州350318)

        0 引言

        重要廠用水(SEC)系統(tǒng)是確保將核島設(shè)備熱量輸送到海水的重要系統(tǒng),承擔(dān)著在正常運(yùn)行和事故工況下把從與安全有關(guān)的構(gòu)筑物、系統(tǒng)和部件傳出的熱量輸送到最終熱井的重要安全作用。每臺機(jī)組SEC系統(tǒng)有兩列,其中每列包含兩臺SEC泵、一臺貝類捕集器以及兩臺板式熱交換器等主要設(shè)備。

        福清核電1SEC系統(tǒng)的低低流量報(bào)警(1SEC047KA)限值為3 060 m3/h。2015年4月初,1SEC系統(tǒng) A列1SEC003PO單泵運(yùn)行時(shí)該報(bào)警信號頻繁觸發(fā),切換至B列單泵運(yùn)行時(shí)無此現(xiàn)象。

        低低流量報(bào)警信號觸發(fā)表明該列SEC系統(tǒng)導(dǎo)出核島熱量能力不足,不能滿足事故工況下冷卻核島系統(tǒng)能力的要求,根據(jù)運(yùn)行準(zhǔn)則機(jī)組需在24 h內(nèi)向RRA運(yùn)行條件的NS/SG(蒸發(fā)器冷卻停堆)模式后撤,極大地影響了機(jī)組運(yùn)行。

        1 低流量的原因排查

        正常運(yùn)行時(shí)SEC系統(tǒng)的流量是隨著海水潮位高低呈周期式變化的。B列SEC系統(tǒng)在相同潮位下流量高于A列約300 m3/h,故A列SEC于低潮位時(shí)頻繁觸發(fā)低低流量報(bào)警是A列內(nèi)部原因造成的。針對造成流量低低報(bào)警的原因展開以下分析:

        1.1 報(bào)警信號的準(zhǔn)確性

        針對報(bào)警事件首先應(yīng)確定觸發(fā)報(bào)警的流量數(shù)值是準(zhǔn)確的。采用便攜式超聲波流量計(jì)對A列SEC流量進(jìn)行測量并與在線儀表進(jìn)行對比。其測量值約3 250 m3/h,同一時(shí)刻在線測量值約3 300 m3/h,二者測量值相差1.5%,差別較小,認(rèn)為在線測量值準(zhǔn)確,排除了在線儀表不準(zhǔn)觸發(fā)假報(bào)警的可能。

        1.2 泵的水力特性

        SEC系統(tǒng)A列運(yùn)行泵1SEC003PO的水力特性如不合格,由于設(shè)備故障等原因在相應(yīng)的工況下其揚(yáng)程不達(dá)標(biāo)可能造成系統(tǒng)流量過低,觸發(fā)低低流量報(bào)警。

        通過對泵的水力特性進(jìn)行計(jì)算可判斷其水力特性是否合格。數(shù)據(jù)采集及計(jì)算過程如表1所示。

        計(jì)算得出在流量為3 250 m3/h時(shí)泵的總揚(yáng)程為34.84 m,性能曲線圖在相應(yīng)流量下泵的揚(yáng)程為34.85 m,二者數(shù)值吻合。排除由于泵本體性能不達(dá)標(biāo)而引起流量低低報(bào)警的可能。

        表1 1SEC003PO特性計(jì)算

        1.3 系統(tǒng)的管阻特性

        引起流量低低報(bào)警的可能是SEC系統(tǒng)內(nèi)某設(shè)備管阻通流特性不好,出現(xiàn)堵塞,造成流量低低報(bào)警。針對這種情況,分別對1SEC系統(tǒng)A列貝類捕集器以及RRI/SEC板式熱交換器進(jìn)行了排查。1.3.1 貝類捕集器性能

        貝類捕集器的主要作用是阻隔較大的貝類等(濾網(wǎng)3 mm×13 mm),防止其進(jìn)入后面的板式熱交換器造成堵塞。為了防止貝類捕集器堵塞,設(shè)有貝類捕集器反沖洗裝置。1SEC系統(tǒng)A、B列貝類捕集器反沖洗流量畫面如圖1、圖2所示。

        圖1 A列反沖洗時(shí)流量圖

        圖2 B列反沖洗時(shí)流量圖

        對比兩個(gè)圖,可以發(fā)現(xiàn)A列沖洗時(shí)只有一個(gè)流量高峰,峰值流量約3 700 m3/h,而正常情況應(yīng)與B列相同,沖洗時(shí)有兩個(gè)流量高峰,峰值流量約4 100 m3/h。該現(xiàn)象是由于A列貝類捕集器反沖洗通道閥門1SEC023VE卡澀無法正常開啟造成的。

        閥門卡澀導(dǎo)致反沖洗次數(shù)減少且沖洗流量低,可能造成貝類捕集器堵塞,引起低低流量報(bào)警。運(yùn)行狀態(tài)下貝類捕集器無法拆卸觀察內(nèi)部堵塞情況,但對比A、B列貝類補(bǔ)集器兩端差壓,發(fā)現(xiàn)二者相差不大,均在正常范圍內(nèi),且用內(nèi)窺鏡觀察A列貝捕內(nèi)部,未發(fā)現(xiàn)堵塞。

        1.3.2 RRI/SEC板式熱交換器性能

        1SEC系統(tǒng)A列有兩臺并聯(lián)的板式熱交換器(1RRI001RF、1RRI003RF),其作用為導(dǎo)出RRI系統(tǒng)熱量至SEC側(cè)海水。根據(jù)通流設(shè)備兩端差壓與流量大小呈負(fù)相關(guān)這一點(diǎn),調(diào)出板式熱交換器兩端差壓曲線圖,發(fā)現(xiàn)板式熱交換器兩端差壓隨潮位高低呈類正弦振蕩,其數(shù)值均小于報(bào)警值(250 kPa),但4月初開始A列板換兩端差壓有明顯振蕩上升趨勢,最高達(dá)到241 kPa左右,與流量的降低趨勢相吻合。判斷可能是板式熱交換器內(nèi)部出現(xiàn)堵塞造成系統(tǒng)低低流量報(bào)警。

        2 針對板式熱交換器堵塞的處理

        結(jié)合同行電廠的經(jīng)驗(yàn)決定分別打開兩臺板換的海水側(cè)端蓋觀察內(nèi)部的堵塞程度再決定是否進(jìn)行解體檢修。打開端蓋后發(fā)現(xiàn)海水進(jìn)口側(cè)有部分貝殼類海生物堵塞在板片間的流道內(nèi),而出口側(cè)良好僅有少量細(xì)沙,入口側(cè)情況如圖3所示。

        圖3 SEC側(cè)入口

        由于遠(yuǎn)離SEC管段入口端區(qū)域在流體流動時(shí)不易被沖刷,故海生物較多。進(jìn)口海生物堵塞而出口沒有說明板換內(nèi)海生物生長并不是很嚴(yán)重,同時(shí)也沒有發(fā)現(xiàn)大量泥沙污垢情況。結(jié)合其他電廠經(jīng)驗(yàn)不進(jìn)行解體維修,使用壓縮空氣從海水出口側(cè)進(jìn)行吹掃處理。經(jīng)過2 h多的吹掃基本清理掉了海水入口側(cè)的海生物,直至流道內(nèi)部未發(fā)現(xiàn)再有雜質(zhì)被吹掃出來后回裝端部蓋板,吹掃處理結(jié)束。

        3 處理后的再鑒定

        對1SEC系統(tǒng)A列兩臺板式熱交換器進(jìn)行吹掃后,重新啟動了1SEC003PO進(jìn)行再驗(yàn)證,對SEC系統(tǒng)A列板換兩端差壓以及流量進(jìn)行了監(jiān)測,數(shù)據(jù)顯示:A列板換差壓174 k Pa,流量3 561 m3/h;而同一潮位運(yùn)行的B列板換差壓191 kPa,流量3 384 m3/h。對比兩列SEC的運(yùn)行數(shù)據(jù)可知本次吹掃基本達(dá)到了目標(biāo),A列低低流量報(bào)警消除,運(yùn)行狀態(tài)良好。

        4 結(jié)論及建議

        本文首先介紹了福清1號機(jī)組SEC系統(tǒng)A列流量低低報(bào)警事件,緊接著對報(bào)警產(chǎn)生的原因進(jìn)行了分析排查,并針對原因進(jìn)行了處理及再驗(yàn)證,結(jié)果表明:報(bào)警消失,系統(tǒng)恢復(fù)正常,原因分析及處理方法正確。通過本次事件給出結(jié)論及建議如下:

        (1)1SEC系統(tǒng)A列流量低低報(bào)警是由于RRI/SEC板式熱交換器流道被海生物堵塞引起的。根據(jù)此次經(jīng)驗(yàn),當(dāng)板換兩端差壓達(dá)到215~241 kPa(分別對應(yīng)低高潮位)時(shí),SEC側(cè)流量在低潮位時(shí)會引發(fā)低低流量報(bào)警。

        (2)貝類捕集器的作用是防止大于3 mm的異物進(jìn)入后面的板式熱交換器,但本次發(fā)現(xiàn)了大量的大于3 mm的海生物,可能是由于貝類捕集器網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)(3 mm×13 mm長孔)設(shè)計(jì)不合理造成的,建議將網(wǎng)孔改為3 mm×3 mm圓孔。

        (3)交流發(fā)現(xiàn)使用國產(chǎn)板式熱交換器的同行電廠均出現(xiàn)過類似情況,而進(jìn)口板換在相同運(yùn)行時(shí)間及工況下表現(xiàn)良好,說明國產(chǎn)板式熱交換器抗堵塞運(yùn)行能力較差,這很可能是由于板換本身制造工藝不足造成的,后續(xù)機(jī)組運(yùn)行需增加板換定期維護(hù)頻率,發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理,才能更好地確保機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。

        [1]吳方麗,蔣開炎,金波.板式換熱器的應(yīng)用與維護(hù)[J].廣州化工,2013,41(6):142-143,157.

        [2]周欣,林強(qiáng).工程流體力學(xué)[M].2版.北京:中國電力出版社,2014.

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