趙 洋，曾 斌

福建福清核電有限公司，福建福清 350318

設(shè)備冷卻水系統(tǒng)調(diào)試階段流量調(diào)節(jié)分析

趙 洋，曾 斌

福建福清核電有限公司，福建福清 350318

由于設(shè)備冷卻水系統(tǒng)（RRI）是核電站一個(gè)重要的核安全相關(guān)系統(tǒng)，在機(jī)組正常穩(wěn)定運(yùn)行和事故狀態(tài)下，RRI系統(tǒng)為核島各種設(shè)備提供冷卻水，并參與承擔(dān)導(dǎo)出堆芯余熱和乏燃料組件衰變熱的任務(wù)，設(shè)備冷卻水系統(tǒng)的正常運(yùn)行（提供期望的冷卻水流量）是保證導(dǎo)出熱量及冷卻各個(gè)用戶熱量的基本要求，RRI系統(tǒng)的流量調(diào)節(jié)試驗(yàn)是保證其正常導(dǎo)出熱量的必要條件，本文主要介紹了調(diào)試期間設(shè)冷系統(tǒng)的流量調(diào)節(jié)遇到的問題、問題分析及解決方案等，為后續(xù)機(jī)組該系統(tǒng)的調(diào)試及安全穩(wěn)定運(yùn)行提供參考。

設(shè)備冷卻水系統(tǒng)；流量調(diào)節(jié)；問題分析

設(shè)備冷卻水系統(tǒng)（RRI）是保證核電廠正常運(yùn)行的重要系統(tǒng)，其安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行是保證核電站正常運(yùn)行的前提條件。RRI系統(tǒng)的主要功能是冷卻核島各種熱交換器，通過(guò)RRI/SEC板式熱交換器將熱量傳遞給最終熱阱——海水（SEC為重要廠用水系統(tǒng)），其穩(wěn)定的流量和良好的換熱性能是導(dǎo)出用戶熱量，保證機(jī)組正常運(yùn)行的先決條件。只有保證各個(gè)用戶的流量滿足設(shè)計(jì)要求，才能為機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定高效的運(yùn)行提供保障。因而流量的調(diào)節(jié)分配工作也是機(jī)組調(diào)試階段設(shè)備冷卻水系統(tǒng)最重要的工作內(nèi)容之一。

1）系統(tǒng)組成。

設(shè)備冷卻水系統(tǒng)是處在重要廠用水系統(tǒng)（SEC） 與核島設(shè)備中間的一個(gè)封閉回路，其包括兩個(gè)獨(dú)立的安全系列和一個(gè)公用環(huán)路，公用環(huán)路由兩個(gè)安全系列中的任一系列供水[1]。

設(shè)備冷卻水系統(tǒng)內(nèi)與反應(yīng)堆安全設(shè)施和冷停堆相關(guān)的部分具有100%的冗余度。供水回路由兩個(gè)獨(dú)立的安全系列組成，在事故工況下兩個(gè)系列中的每一個(gè)都能夠100%的冷卻設(shè)備。每個(gè)安全系列由兩臺(tái)100%容量的離心泵，兩臺(tái)50%容量的RRI/SEC板式熱交換器，一個(gè)波動(dòng)箱和相應(yīng)的管道及儀表組成。

2）調(diào)試期間用戶概述。

調(diào)試過(guò)程中，首先要對(duì)各個(gè)用戶單獨(dú)的流量進(jìn)行整定，設(shè)備冷卻水系統(tǒng)（RRI）各用戶的投運(yùn)過(guò)程應(yīng)有先后順序。以安全系列B列為例，首先投入的是流量最大的用戶安全殼噴淋系統(tǒng)的熱交換器，保證設(shè)備冷卻水泵的基本運(yùn)行負(fù)荷及流量，接下來(lái)按照流量由大到小的順序依次投運(yùn)其他用戶。在初步滿足用戶流量的需求后進(jìn)行正常運(yùn)行工況下與非正常運(yùn)行工況下的流量驗(yàn)證試驗(yàn)[2]。

流量調(diào)節(jié)過(guò)程中，須關(guān)注整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)冷水流量穩(wěn)定在最大流量和最小流量之間（1000-3500m3/h）。福清核電廠采購(gòu)的設(shè)備冷卻水泵為SULZER公司生產(chǎn)的型號(hào)為NP500-510/54的臥式單級(jí)離心泵，其額定轉(zhuǎn)速為1485r/min，額定電壓6.6KV，額定電機(jī)功率630kW，額定流量2838m3/h，額定揚(yáng)程64.2m[3]。

1 設(shè)備冷卻水泵運(yùn)行特性與系統(tǒng)流量關(guān)系

運(yùn)行過(guò)程中，流體的輸送任務(wù)是由離心泵和管路共同完成的，工作狀態(tài)與離心泵和管路二者緊密相關(guān)。流量的調(diào)節(jié)可通過(guò)調(diào)節(jié)閥門開度以改變管路特性，或通過(guò)調(diào)節(jié)離心泵的轉(zhuǎn)速以改變泵的特性。兩種調(diào)節(jié)方式使得調(diào)節(jié)后的流量與壓頭均發(fā)生變化，從而引起能耗的差別，RRI系統(tǒng)調(diào)試過(guò)程中需要根據(jù)用戶需求調(diào)節(jié)閥門開度進(jìn)行流量調(diào)節(jié)[4]。同時(shí)需要考慮系統(tǒng)總流量的分配，因管道布置、流阻等多方面原因，用戶流量會(huì)有一定損失。這個(gè)系統(tǒng)流量的分配需要進(jìn)行多次微調(diào)，直至保證每個(gè)用戶的流量偏差均在設(shè)計(jì)流量要求范圍內(nèi)，滿足系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行需要。

2 流量調(diào)節(jié)常見問題及分析

設(shè)備冷卻水系統(tǒng)調(diào)試過(guò)程中，偶爾會(huì)出現(xiàn)用戶實(shí)際流量與設(shè)計(jì)定值不匹配的情況。遇到這類情況，首先需要分析系統(tǒng)在線情況，其次對(duì)泵本體進(jìn)行檢查，最后對(duì)用戶側(cè)管路的設(shè)備進(jìn)行排查，重點(diǎn)查看是否存在閥門故障、孔板安裝、管路堵塞等問題導(dǎo)致流量失配的情況。現(xiàn)場(chǎng)工作中遇到過(guò)如下幾類問題。

2.1 系統(tǒng)在線與工況不一致導(dǎo)致流量失配

例如調(diào)節(jié)電氣廠房冷凍水系統(tǒng)冷凍機(jī)的設(shè)冷水流量時(shí)，RRI系統(tǒng)在該用戶上存在旁路管線，系統(tǒng)在線時(shí)沒有對(duì)旁通管線閥門進(jìn)行隔離，導(dǎo)致用戶進(jìn)出口調(diào)節(jié)閥全開的情況下實(shí)際流量仍未達(dá)到設(shè)計(jì)值（150m3/h）。后續(xù)機(jī)組調(diào)試時(shí)，在工作之前應(yīng)認(rèn)真分析用戶工況及系統(tǒng)在線要求，避免此類問題再次發(fā)生。

2.2 系統(tǒng)設(shè)備參數(shù)與設(shè)計(jì)文件不一致導(dǎo)致流量失配

例如對(duì)9TEU002RF進(jìn)行流量調(diào)試時(shí)，發(fā)現(xiàn)用戶流量無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)值14m3/h，經(jīng)對(duì)系統(tǒng)在線、孔板尺寸、閥門行程等檢查，最終確認(rèn)9RRI290VN閥門是從福清3、4號(hào)機(jī)組拆借8RRI308VN安裝代替使用。9RRI290VN（大連大高）與8RRI308VN（蘇閥）閥門RIN碼“國(guó)標(biāo)標(biāo)識(shí)符號(hào)（National Identification Mark）”相同但廠家不同。

查詢?cè)O(shè)計(jì)文件，大連大高閥門的設(shè)計(jì)流量為42m3/h，而蘇閥閥門的設(shè)計(jì)流量為9m3/h。問題確認(rèn)后，重新采購(gòu)大連大高的同類型閥門進(jìn)行更換，最終用戶流量滿足設(shè)計(jì)要求。后續(xù)機(jī)組調(diào)試時(shí)，應(yīng)對(duì)關(guān)鍵設(shè)備的技術(shù)文件進(jìn)行仔細(xì)查看，確保設(shè)備參數(shù)滿足設(shè)計(jì)要求。

2.3 用戶設(shè)備本體自帶調(diào)節(jié)閥導(dǎo)致流量失配

例如9DWL001GF流量調(diào)節(jié)時(shí)發(fā)現(xiàn)用戶流量無(wú)法滿足設(shè)計(jì)要求，經(jīng)對(duì)管路上的設(shè)備（對(duì)設(shè)備截流孔板，測(cè)量?jī)x表及其孔板和止回閥的回座性能）分析后，發(fā)現(xiàn)9DWL001GF設(shè)備本體裝有冷凝壓力水量調(diào)節(jié)閥，當(dāng)冷卻水供水溫度過(guò)低而導(dǎo)致冷凝壓力過(guò)低時(shí)，閥門開度減小，冷卻水流量相應(yīng)減小。其以設(shè)計(jì)工況（設(shè)冷水溫度15-35℃的情況下設(shè)計(jì)的流量閥門全開流量63m3/h）而在調(diào)試過(guò)程中設(shè)冷水側(cè)溫度為18℃，導(dǎo)致壓差調(diào)節(jié)閥出現(xiàn)節(jié)流，導(dǎo)致流量無(wú)法達(dá)到要求。后續(xù)機(jī)組調(diào)試時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注由用戶系統(tǒng)自身信號(hào)來(lái)控制設(shè)備冷卻水系統(tǒng)的閥門，避免問題再次發(fā)生。

2.4 孔板安裝問題導(dǎo)致流量失配

現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試過(guò)程中，由于孔板裝反或孔板型號(hào)不正確導(dǎo)致流量不匹配，例如測(cè)量孔板1RRI341KD裝反導(dǎo)致流量無(wú)法監(jiān)測(cè)，主控儀表顯示流量為零；安裝單位在安裝過(guò)程中使用臨時(shí)孔板，系統(tǒng)移交時(shí)未按照移交要求對(duì)1RRI063DI進(jìn)行正式孔板的更換安裝，導(dǎo)致孔板截流能力不足致使用戶流量偏大。

3 結(jié)論

設(shè)備冷卻水系統(tǒng)是保證核電廠正常運(yùn)行的重要系統(tǒng)之一，其為核島內(nèi)各熱交換器提供冷源。因此，設(shè)備冷卻水系統(tǒng)的安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行至關(guān)重要。其冷卻水流量的大小直接影響用戶側(cè)的性能，從而影響整個(gè)電站的正常運(yùn)行，在調(diào)試階段設(shè)冷系統(tǒng)的調(diào)試實(shí)踐，可總結(jié)經(jīng)驗(yàn)如下。

1）設(shè)備冷卻水系統(tǒng)在線時(shí)準(zhǔn)確無(wú)誤，避免在線過(guò)程中出現(xiàn)在線失誤導(dǎo)致流量失配。

2）設(shè)備冷卻水系統(tǒng)移交過(guò)程中，嚴(yán)格審查移交文件中的安裝記錄，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)檢查確認(rèn)，確保設(shè)備安裝與設(shè)計(jì)正確無(wú)誤。安裝質(zhì)量是調(diào)試工作順利進(jìn)行的前提，安裝問題會(huì)對(duì)調(diào)試工作的進(jìn)展帶來(lái)極大困難，保證安裝移交質(zhì)量是調(diào)試工作正式開展前的重點(diǎn)任務(wù)。

3）調(diào)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)用戶流量與設(shè)計(jì)值不匹配時(shí)，要認(rèn)真對(duì)系統(tǒng)在線、用戶運(yùn)行工況、設(shè)備安裝、設(shè)計(jì)文件等進(jìn)行分析論證，發(fā)現(xiàn)問題制定解決方案，確保各個(gè)用戶的流量滿足設(shè)計(jì)文件要求，為電廠的安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行奠定基礎(chǔ)。

[1]王志超.設(shè)備冷卻水系統(tǒng)手冊(cè).中國(guó)核電工程有限公司.2009.

[2]程穩(wěn)，范霞飛.秦山核電廠設(shè)備冷卻水系統(tǒng)流量分配試驗(yàn).核動(dòng)力工程，1993（1）：20-26.

[3]張旭東.福建福清核電廠一期工程1/2RRI 001/002/003/004PP設(shè)備冷卻水泵操作維修手冊(cè).大連：SULZER設(shè)備運(yùn)行維修手冊(cè).2011：6-8.

[4]王松嶺.流體力學(xué).中國(guó)電力出版社，2011：20-30.

TM6

A

1674-6708（2015）148-0102-01

趙洋，本科，助理工程師，研究方向：核電廠調(diào)試