鄧羽村

中核核電運行管理有限公司，浙江嘉興 314300

核電站冷水機(jī)組故障分析與維修方案研究

鄧羽村

中核核電運行管理有限公司，浙江嘉興 314300

簡要分析核電站冷水機(jī)組的主要工作原理，同時總結(jié)冷水機(jī)組的常見故障，并在此基礎(chǔ)上提出有效的解決對策，進(jìn)而為相關(guān)研究提供一定思路和見解。

核電站；冷水機(jī)組故障；維修方案

現(xiàn)階段，我國很多地區(qū)的發(fā)電廠均是采用核電進(jìn)行發(fā)電，與傳統(tǒng)意義上的火電發(fā)電形式相比，核電發(fā)電具有污染小、發(fā)電量多等優(yōu)勢。冷水機(jī)組是核電站發(fā)電過程中的主要輔助設(shè)備，能夠為核電發(fā)電運行提供良好的冷源，對核電站發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益及社會效益意義重大。為此，要保證冷水機(jī)組時刻處于正常運行狀態(tài)，為核電站高效運行提供保障。

1 冷水機(jī)組的主要工作原理

冷水機(jī)組系統(tǒng)在運行過程中，實際是將冷凍水放置在相對封閉的回路系統(tǒng)中，通過相應(yīng)的通風(fēng)系統(tǒng)對管盤回收的熱能進(jìn)行冷卻處理，并利用冷水機(jī)組傳輸至冷卻水系統(tǒng)中。冷凍水系統(tǒng)在控制室中主要發(fā)揮空調(diào)系統(tǒng)的作用，同時主通風(fēng)、電纜通風(fēng)等系統(tǒng)中的冷卻盤管可為整個系統(tǒng)提供冷凍水，這部分的冷卻水的溫度為9℃[1]。

冷水機(jī)組在進(jìn)行制冷時，主要包括四個步驟：其一，利用壓縮機(jī)將低溫、低壓狀態(tài)下的冷媒氣體進(jìn)行有效壓縮，進(jìn)而將其轉(zhuǎn)化為低溫低壓的氣體；其二，氣體在經(jīng)過冷凝器的過程中，可將氣體轉(zhuǎn)化為液體，這時液體的狀態(tài)為高溫、高壓；其三，利用電磁膨脹閥，將高溫、高壓液體轉(zhuǎn)化為低溫、低壓的液體；其四，低溫、低壓液體在蒸發(fā)器中可充分吸收熱量，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為低溫低壓狀態(tài)的氣體，進(jìn)而實現(xiàn)整個冷水機(jī)組的制冷過程。如圖1所示[2]。

圖1 核電站冷水機(jī)組主要工作原理圖

在冷水機(jī)組的全部制冷過程中，冷媒氣體首先經(jīng)過壓縮機(jī)，并依此向冷凝器、電磁膨脹閥、蒸發(fā)器方向流動最終回到壓縮機(jī)中，依此循環(huán)，實現(xiàn)良好的制冷效果。

2 核電站冷水機(jī)組常見故障分析

2.1 熱管脹裂

冷水機(jī)組的進(jìn)水口是比較容易發(fā)生堵塞的位置，一旦異物將進(jìn)水口堵塞，就會造成相應(yīng)位置的熱管結(jié)冰，在溫差較大的情況下會導(dǎo)致熱管發(fā)生脹裂。這樣一來，水分會直接進(jìn)入到壓縮機(jī)內(nèi)，進(jìn)而產(chǎn)生濕壓縮作用，造成壓縮機(jī)葉輪的損壞。

2.2 壓縮機(jī)軸承損壞

在實際工作中，很多運行故障是由過量制冷劑造成的，也就是說，當(dāng)像冷水機(jī)組中注入超量的制冷劑后，可導(dǎo)致壓縮機(jī)的軸承發(fā)生損壞，進(jìn)而造成壓縮機(jī)葉輪損毀。專業(yè)人員在對運行事故原因進(jìn)行綜合分析過程中發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致壓縮機(jī)軸承損壞的主要原因還包括，軸承潤滑系統(tǒng)及冷水機(jī)組供油系統(tǒng)中存在大量異物，給壓縮機(jī)軸承的正常工作帶來較大影響[3]。

2.3 管路穿孔

當(dāng)冷水機(jī)組系統(tǒng)內(nèi)部的壓力處于比較低的狀態(tài)時，會導(dǎo)致冷水機(jī)組自身的保護(hù)開關(guān)裝置無法發(fā)揮正確的保護(hù)效果，進(jìn)而導(dǎo)致異物直接進(jìn)入到相應(yīng)的管口位置，并在此處堆積。同時，冷水機(jī)組長期運行過程中，若忽視其定期清理、清洗工作，則會導(dǎo)致管路腐蝕，嚴(yán)重時直接造成管路穿孔。

3 核電站冷水機(jī)組故障維修方法

通過對實際工作常見運行故障類型及原因的分析，結(jié)合冷水機(jī)組實際運行需要，制定出以下故障維修方法。

3.1 熱管脹裂維修方案

為進(jìn)一步避免或減少進(jìn)水口被異物堵塞，要定時對進(jìn)水口位置進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)異物及時進(jìn)行有效清理，防止水分會直接進(jìn)入到壓縮機(jī)內(nèi)，減少壓縮機(jī)葉輪的損壞。同時，可在核心的管路接口位置安裝相應(yīng)的過濾器，進(jìn)而有效預(yù)防異物直接進(jìn)入冷水機(jī)組的管路中，避免管路堵塞。對于冷水機(jī)組進(jìn)水口堵塞所引發(fā)的熱管脹裂現(xiàn)象，首先要在壓縮機(jī)軸承及相應(yīng)位置噴涂耐磨材料，耐磨材料在選擇時，要保證其具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，進(jìn)而保證壓縮機(jī)軸承貼合更加密實，減少軸承的疲勞性損壞。

3.2 壓縮機(jī)軸承維修方案

為減少壓縮機(jī)軸承損壞現(xiàn)象，要對制冷劑添加進(jìn)行有效控制，根據(jù)冷水機(jī)組實際運行狀況，科學(xué)合理注入制冷劑，避免制冷劑超量所引起的縮機(jī)葉輪損壞。同時，要對軸承潤滑系統(tǒng)、冷水機(jī)組供油系統(tǒng)進(jìn)行定期檢查，發(fā)現(xiàn)異物及時進(jìn)行處理。對冷水機(jī)組的整體運行情況進(jìn)行常規(guī)檢測，出現(xiàn)異常狀況要立刻進(jìn)行排查，有效規(guī)避冷水機(jī)組運行事故。定時對冷水機(jī)組內(nèi)部核心組成部分進(jìn)行檢查，如冷凝器、冷凍水泵等[4]。在常規(guī)檢查的基礎(chǔ)上，還要對其進(jìn)行及時清理，避免管道腐蝕對機(jī)組整體運行效率的影響。針對已經(jīng)損壞的部位，要根據(jù)情況進(jìn)行維修或直接更換。

3.3 管路穿孔維護(hù)方案

保證冷水機(jī)組系統(tǒng)內(nèi)部壓力正常，避免壓力過低現(xiàn)象，進(jìn)而保證冷水機(jī)組保護(hù)開關(guān)裝置的正常運行，充分發(fā)揮其自身的保護(hù)作用。只有這樣，才能進(jìn)一步避免異物直接進(jìn)入到管口位置。與此同時，要對冷水機(jī)組進(jìn)行定期檢測、清理、清洗，有效減少管路腐蝕現(xiàn)象，杜絕管路穿孔事故。在實際工作中，要對重點部位設(shè)備及冷凍水開關(guān)進(jìn)行檢查，同時及時對制冷劑進(jìn)行更換，保證冷水機(jī)組系統(tǒng)的整體制冷效果，提高核電站運行效率。

3.4 關(guān)鍵點維護(hù)方案

冷水機(jī)組常見故障被有效排查后，應(yīng)對機(jī)組內(nèi)部各項參數(shù)進(jìn)行重新設(shè)置，包括：其一，對機(jī)組內(nèi)部的熱力膨脹閥進(jìn)行有效調(diào)整，密切關(guān)注壓力差變化情況，嚴(yán)格按照液位高度對其進(jìn)行合理調(diào)整。其二，對壓縮機(jī)內(nèi)部的汽封壓力進(jìn)行調(diào)整，使其大于蒸發(fā)所產(chǎn)生的壓力（0.40-0.15MPa）。其三，對機(jī)組葉輪自身的平衡壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)，進(jìn)而實現(xiàn)壓縮機(jī)液體閥門的高效整合，進(jìn)一步對葉輪壓力進(jìn)行控制。通常情況下，調(diào)整后的葉輪壓力要大于蒸發(fā)所產(chǎn)生的壓力（0.15-0.45MPa）[5]。實時對機(jī)組運行狀況進(jìn)行密切監(jiān)控，以便及時發(fā)現(xiàn)運行故障，保證機(jī)組運行安全。

4 冷水機(jī)組日常維護(hù)常見問題及改進(jìn)策略

根據(jù)實踐工作經(jīng)驗認(rèn)為，現(xiàn)階段很多核電發(fā)電冷水機(jī)組自身也存在一定問題，給整體運行帶來較大影響。為此，要善于發(fā)現(xiàn)問題，并及時提出相應(yīng)的整改措施。

4.1 人工調(diào)整弊端

無法按照冷凝壓力變換對冷水流量進(jìn)行調(diào)整，導(dǎo)致這種現(xiàn)象的主要原因為機(jī)組內(nèi)部缺乏水流量監(jiān)測系統(tǒng)，因此冷卻水流量需依賴人工調(diào)整，進(jìn)而無法保證準(zhǔn)確性。對于此種且情況，可在冷凍水設(shè)備內(nèi)部添加智能化的水流量監(jiān)控系統(tǒng)，保證冷凝壓力和冷水流量之間的同步，進(jìn)而提高整個機(jī)組的運行效率及安全性。

4.2 冷水機(jī)組環(huán)保問題

冷水機(jī)組長期運行，需要消耗大量資源，屬于高耗能作業(yè)。同時，很多冷水機(jī)組依靠氟利昂制冷，可對大氣層造成嚴(yán)重的破壞。為此，在實際工作中，可選用更加安全環(huán)保的制冷劑，進(jìn)而保證冷水機(jī)組制冷系統(tǒng)的節(jié)能性，并在此基礎(chǔ)上減少氟利昂消耗，減輕制冷劑對大氣的影響。另外，可通過更換增速齒輪及密封材料等方法，進(jìn)一步減少核電站冷水機(jī)組運行對自然生態(tài)環(huán)境的破壞。只有這樣，才能確保核電站安全、高效、節(jié)能運行。

5 結(jié)論

綜上所述，核電站冷水機(jī)組的正常運行，對核電站日常生產(chǎn)工作具有推動作用，因此探討冷水機(jī)組常見故障，并采取必要的措施進(jìn)行預(yù)防和解決，具有重要的現(xiàn)實意義。作為核電站的主要工作人員，要立足于冷水機(jī)組工作理論，充分結(jié)合實際應(yīng)用，及時發(fā)現(xiàn)問題，并采取有效對策進(jìn)行解決。同時，要對核電站自身的安全檢測技術(shù)進(jìn)行不斷強(qiáng)化，保證核電站高效、安全運行，為提高經(jīng)濟(jì)社會效益夯實基礎(chǔ)。

[1]黃海銘，劉雋，陳龍.核電站冷水機(jī)組常見故障分析診斷與維修[J].硅谷，2014（22）：77-78.

[2]王定.核電站冷水機(jī)組常見故障分析診斷與維修[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2015（18）：89.

[3]吳寒梅.電站設(shè)備故障風(fēng)險分析與維修決策[D].華北電力大學(xué)（北京），2011.

[4]董曉峰.基于RCM分析的智能化汽輪機(jī)組故障診斷系統(tǒng)研究[D].華北電力大學(xué)，2012.

[5]王成成.基于可靠性分析的風(fēng)電機(jī)組狀態(tài)維修決策研究[D].華北電力大學(xué)，2014.

TM6

A

1674-6708（2015）150-0037-02