潘曉輝，張軍強(qiáng)

（遼寧紅沿河核電有限公司，遼寧 大連 116003）

核電廠發(fā)電機(jī)定子冷卻水泵主備切換失靈分析及處理

潘曉輝，張軍強(qiáng)

（遼寧紅沿河核電有限公司，遼寧 大連 116003）

對(duì)紅沿河核電廠定子冷卻水系統(tǒng)的功能、流程和運(yùn)行方式進(jìn)行說(shuō)明，對(duì)定子冷卻水泵無(wú)法切換至備用泵運(yùn)行問(wèn)題進(jìn)行原因分析，并介紹了在維修和技術(shù)改進(jìn)方面采取的處理措施，為其他電廠提供參考。

定期試驗(yàn)；設(shè)計(jì)缺陷；彈簧斷裂

紅沿河核電廠發(fā)電機(jī)定子冷卻水系統(tǒng)利用低電導(dǎo)率的水經(jīng)過(guò)發(fā)電機(jī)定子繞組及其它帶電體（如出線和中性點(diǎn)套管）內(nèi)部的閉式循環(huán)，以帶走電流產(chǎn)生的熱量。在特殊情況下，還可以對(duì)定子繞組進(jìn)行干燥，以提高其絕緣電阻值。定子冷卻水系統(tǒng)是按照發(fā)電機(jī)最大連續(xù)出力設(shè)計(jì)的，將從定子繞組和端子排出的熱量排出，在各種運(yùn)行工況下，系統(tǒng)水的壓力應(yīng)低于氫氣的壓力0.5×105Pa。系統(tǒng)設(shè)置2臺(tái)泵，均100%容量，正常運(yùn)行時(shí)1臺(tái)運(yùn)行1臺(tái)備用。當(dāng)運(yùn)行泵出力不足時(shí)，備用泵接到系統(tǒng)流量低信號(hào)自動(dòng)啟動(dòng)，雙泵運(yùn)行維持系統(tǒng)流量190 m3／h。日常運(yùn)行期間，每月2臺(tái)泵定期切換1次，以此驗(yàn)證2臺(tái)泵的可用性，提高泵的使用壽命。

1 故障過(guò)程

紅沿河1號(hào)機(jī)組第一次大修后，2014年6月13日和8月1日運(yùn)行人員進(jìn)行了2次泵定期切換，準(zhǔn)備將1號(hào)泵切換至2號(hào)泵運(yùn)行，切換過(guò)程中，在2號(hào)泵啟動(dòng)、1號(hào)泵停運(yùn)后出現(xiàn)系統(tǒng)流量低報(bào)警（流量低于150 m3／h），導(dǎo)致1號(hào)泵自動(dòng)啟動(dòng)，運(yùn)行人員手動(dòng)停運(yùn)2號(hào)泵，切換失敗。

定子冷卻水系統(tǒng)2臺(tái)泵在正常運(yùn)行時(shí)1臺(tái)運(yùn)行1臺(tái)備用，如果運(yùn)行泵出現(xiàn)故障停泵，同時(shí)無(wú)法切換備用泵運(yùn)行，將會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)失去定子冷卻水，機(jī)組非計(jì)劃停機(jī)，并存在反應(yīng)堆跳堆和設(shè)備損壞的潛在風(fēng)險(xiǎn)［1］。

2 原因分析

2014年8月19日及8月26日，進(jìn)行了多次雙泵運(yùn)行試驗(yàn)。模擬系統(tǒng)流量低，2號(hào)泵自動(dòng)啟動(dòng)，試驗(yàn)的過(guò)程和結(jié)果基本一致，試驗(yàn)進(jìn)行的5 min時(shí)間內(nèi)，采用超聲波流量計(jì)測(cè)量2號(hào)泵管路流量為0，電氣盤(pán)顯示2號(hào)泵電流為70 A，而1號(hào)泵電流為130 A。試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 2014年8月19日定期試驗(yàn)數(shù)據(jù)

根據(jù)試驗(yàn)現(xiàn)象，2號(hào)泵運(yùn)行電流基本為空載電流，且雙泵并聯(lián)運(yùn)行期間，泵電流基本不變，同時(shí)結(jié)合多次試驗(yàn)記錄的數(shù)據(jù)和趨勢(shì)，對(duì)1號(hào)泵無(wú)法切換至2號(hào)泵運(yùn)行的可能故障原因進(jìn)行了分析，分析結(jié)果如表2所示［2－4］。

表2 1號(hào)泵無(wú)法切換至2號(hào)泵運(yùn)行的原因分析

經(jīng)分析認(rèn)為1號(hào)泵出口逆止閥卡澀導(dǎo)致關(guān)閉緩慢或無(wú)法關(guān)閉的可能性最高，主要依據(jù)以下幾點(diǎn)。

a.1號(hào)泵停運(yùn)，2號(hào)泵單獨(dú)運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)2號(hào)泵電流150 A持續(xù)2 s，超過(guò)額定電流（130 A）是不正常的。在額定電壓一定的情況下，電流越大說(shuō)明泵的出力越大，流量應(yīng)該更大。但實(shí)際上2號(hào)泵單獨(dú)運(yùn)行發(fā)電機(jī)流量低于150 m3／h。很有可能由于1號(hào)泵出口逆止閥在停運(yùn)后未回座而分流。

b.根據(jù)2、3號(hào)機(jī)切換過(guò)程中現(xiàn)場(chǎng)觀察情況，切換成功時(shí)，逆止閥回座會(huì)有很大的撞擊聲，而現(xiàn)場(chǎng)多次切換過(guò)程中，未聽(tīng)到逆止閥回座的撞擊聲。

c.該型號(hào)逆止閥在1號(hào)機(jī)組第1次大修期間檢查曾發(fā)現(xiàn)彈簧斷裂，若逆止閥彈簧斷裂，很有可能導(dǎo)致閥門(mén)卡澀無(wú)法回座。

為確認(rèn)并消除故障，提出緩慢關(guān)閉1號(hào)泵出口蝶閥，直至切換到1號(hào)泵運(yùn)行，以便隔離1號(hào)泵出口逆止閥，并進(jìn)行檢修的方案。

a.強(qiáng)制雙泵運(yùn)行，關(guān)小1號(hào)泵出口蝶閥，逐步減小開(kāi)度至全關(guān)，系統(tǒng)流量無(wú)變化，停運(yùn)1號(hào)泵（說(shuō)明2號(hào)泵出力無(wú)問(wèn)題）；若關(guān)閉1號(hào)泵出口蝶閥過(guò)程中系統(tǒng)流量不能維持下降至170 m3／h，則恢復(fù)出口蝶閥全開(kāi)，停運(yùn)2號(hào)泵（說(shuō)明2號(hào)泵出力有問(wèn)題）。

b.1號(hào)泵停運(yùn)后，再緩慢開(kāi)啟1號(hào)泵出口蝶閥，若開(kāi)啟過(guò)程中系統(tǒng)流量無(wú)變化則恢復(fù)至蝶閥全開(kāi)（說(shuō)明1號(hào)泵逆止閥已全關(guān)）。若開(kāi)啟過(guò)程中系統(tǒng)流量逐漸下降，則停止開(kāi)啟，全關(guān)1號(hào)泵入口蝶閥（說(shuō)明1號(hào)泵逆止閥內(nèi)漏）。

c.若成功切至2號(hào)泵運(yùn)行，進(jìn)行1號(hào)泵出口逆止閥的檢修。

3 試驗(yàn)過(guò)程及缺陷處理

2014年10月24日，項(xiàng)目組在3號(hào)機(jī)進(jìn)行關(guān)閥切泵操作。試驗(yàn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)如表3所示。

試驗(yàn)過(guò)程中，按照預(yù)定方案，逐步關(guān)閉1號(hào)泵出口蝶閥觀察發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)流量穩(wěn)定，沒(méi)有出現(xiàn)大幅波動(dòng)的情況。1號(hào)泵出口蝶閥關(guān)閉約5／8時(shí)，1號(hào)泵電流開(kāi)始減小，2號(hào)泵電流開(kāi)始增大，此時(shí)1號(hào)泵出口蝶閥關(guān)閉開(kāi)始對(duì)1號(hào)泵流量產(chǎn)生影響，全關(guān)后停運(yùn)1號(hào)泵，2號(hào)泵單獨(dú)運(yùn)行，整個(gè)過(guò)程系統(tǒng)流量穩(wěn)定。說(shuō)明此方案可以在線不影響發(fā)電機(jī)冷卻的情況下通過(guò)手動(dòng)關(guān)閉1號(hào)泵出口蝶閥，停運(yùn)1號(hào)泵切換至2號(hào)泵運(yùn)行。

表3 關(guān)閥切泵操作試驗(yàn)數(shù)據(jù)

2014年11月，經(jīng)各專業(yè)多次討論并向電廠匯報(bào)同意后，決定在2014年11月6日?qǐng)?zhí)行手動(dòng)關(guān)閥切泵方案，11月6日，根據(jù)在3號(hào)機(jī)驗(yàn)證過(guò)的方案進(jìn)行手動(dòng)切泵，成功將1號(hào)泵切至2號(hào)泵運(yùn)行。解體檢查1號(hào)泵出口逆止閥發(fā)現(xiàn)閥門(mén)彈簧斷裂，逆止閥失去回座力導(dǎo)致無(wú)法回座。確定閥門(mén)故障后，更換了新的逆止閥。后經(jīng)過(guò)運(yùn)行充水排氣后，逐步恢復(fù)隔離，啟動(dòng)1號(hào)泵。1號(hào)泵啟動(dòng)后系統(tǒng)雙泵運(yùn)行，按照定期切泵的程序一鍵停運(yùn)1號(hào)泵，成功切至2號(hào)泵，再鑒定合格。整個(gè)過(guò)程持續(xù)8 h，最終成功消除了機(jī)組隱患。彈簧斷裂的逆止閥如圖1所示。

圖1 彈簧斷裂的逆止閥

該逆止閥在1號(hào)機(jī)第1次大修期間就曾發(fā)現(xiàn)有彈簧斷裂問(wèn)題，后來(lái)更換了新逆止閥。根據(jù)此故障可知，該型號(hào)閥門(mén)彈簧斷裂屬于閥門(mén)設(shè)計(jì)問(wèn)題，對(duì)于后續(xù)機(jī)組的逆止閥會(huì)根據(jù)1號(hào)機(jī)的反饋進(jìn)行檢查。遺留在系統(tǒng)內(nèi)的斷裂彈簧計(jì)劃在下次大修期間進(jìn)行檢查。

4 設(shè)計(jì)改進(jìn)

根據(jù)紅沿河多次發(fā)生彈簧斷裂問(wèn)題，逆止閥廠家將逆止閥的彈簧取消，消除了彈簧斷裂進(jìn)入系統(tǒng)的可能。并在閥板背面的中心點(diǎn)上增加一塊金屬重物，目的在于讓金屬重物的自身重力來(lái)代替彈簧的彈力，增加的重物自身重量為1 kg，作用于密封面上的重力與原來(lái)彈簧的彈力大致相等，所以止回閥的效果沒(méi)有發(fā)生任何改變［5］。

整改完畢后，廠家對(duì)逆止閥的效果進(jìn)行測(cè)試。試壓臺(tái)提供105Pa的氣源壓力，止回閥密封效果為零泄漏，證明增加的重物達(dá)到了原來(lái)彈簧等同的效果。然后將止回閥反轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)測(cè)試，再測(cè)試止回閥的開(kāi)啟情況，在105Pa的氣源壓力下，止回閥很快就將閥板推起，氣源從導(dǎo)流管排出，止回閥開(kāi)啟情況正常。

以上測(cè)試證明了對(duì)止回閥彈簧的改造非常成功，試驗(yàn)結(jié)果完全達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)的使用要求，同時(shí)避免了采用彈簧時(shí)造成異物掉落的風(fēng)險(xiǎn)。

5 結(jié)束語(yǔ)

由于該系統(tǒng)為發(fā)電機(jī)提供冷卻水，設(shè)備十分敏感，不能進(jìn)行過(guò)多的試驗(yàn)，經(jīng)過(guò)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的深入分析，判斷出系統(tǒng)內(nèi)部故障點(diǎn)，制定了針對(duì)性的檢修方案。經(jīng)各專業(yè)協(xié)力，現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行手動(dòng)切泵方案成功切至2號(hào)泵，并確認(rèn)了逆止閥故障點(diǎn)，在線更換逆止閥后使得系統(tǒng)雙泵自動(dòng)切換的功能恢復(fù)，整個(gè)處理過(guò)程包括關(guān)閥操作、隔離檢修、充水排氣、恢復(fù)在線都經(jīng)過(guò)充分準(zhǔn)備，有效地消除了機(jī)組存在的重大隱患。該問(wèn)題發(fā)生后，集團(tuán)其他電廠也發(fā)生了類似情況，紅沿河的成功經(jīng)驗(yàn)為其解決該問(wèn)題提供了思路和方案。根據(jù)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，廠家也通過(guò)技術(shù)改造消除了該閥門(mén)在設(shè)計(jì)上的缺陷，現(xiàn)場(chǎng)更換完成后，系統(tǒng)、設(shè)備的可靠性將進(jìn)一步提高。

［1］ 劉海青.發(fā)電機(jī)定子冷卻水出入口壓差異常原因及處理［J］.東北電力技術(shù)，2010，31（6）：22－24.

［2］ 吳興偉，單 超.泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)流量最優(yōu)分配方案的探討［J］.東北電力技術(shù)，1997，18（5）：49－52.

［3］ 張 劍，唐芳軒.秦山第二核電廠發(fā)電機(jī)定子冷卻水流量降低問(wèn)題研究［J］.電氣應(yīng)用，2013，32（6）：63－65.

［4］ 楊 挺，雷水雄，許兆洋.核電廠發(fā)電機(jī)定子冷卻水處理技術(shù)探討［J］.中國(guó)科技信息，2013，24（7）：48－49.

［5］ 何 鵬.300 MW機(jī)組發(fā)電機(jī)定子冷卻水系統(tǒng)改造［J］.中國(guó)科技信息，2009，21（5）：123－126.

Cause Analysis and Treatment on Failure of Switch to Standby Pump of Generator Stator Cooling Water in Hongyanhe Nuclear Power Station

PAN Xiao?hui，ZHANG Jun?qiang
（Liaoning Hongyanhe Nuclear Power Co.，Ltd.，Dalian，Liaoning 116003，China）

The function，procedure and operation mode of generator stator cooling water system in Hongyanhe nuclear power station is introduced，the reason that stator cooling water pump do not work is analyzed，the treatment and modification for this defect is intro?duced，it provides some references for other plants.

Periodic test；Design defect；Spring fracture

TM623

A

1004－7913（2016）04－0039－03

潘曉輝（1980—），男，碩士，主要從事核電站設(shè)備可靠性管理工作。

2015－12－08）