楊俊輝+羅琴

【摘 要】主泵是壓水堆核電站反應堆冷卻劑系統(tǒng)的主要承壓設備之一，用于驅(qū)動帶有放射性的高溫高壓的冷卻劑。每個反應堆環(huán)路設置一臺主泵。海南昌江核電廠1、2號機組采用德國KSB公司生產(chǎn)的RSR 750型立式軸封主泵。本文對主泵在調(diào)試期間與運行過程出現(xiàn)的問題及解決方法進行分析和探討，為工藝改進及邏輯變更提供參考依據(jù)。

【關鍵詞】主泵；頂軸油泵；氮氣密封

【Abstract】Reactor coolant pump is one of the main pressure equipment in the reactor coolant system of pressurized water reactor nuclear power station，which is used to drive the coolant with high temperature and high pressure.Each reactor loop contain a reactor coolant pump.Hainan Changjiang nuclear power plant 1，2 units produced by KSB company RSR 750 type vertical shaft main pump.This paper analyzes and discusses the problems and solutions of the reactor coolant pump during commissioning and operation， and provides reference for process improvement and logic change.

【Key words】Reactor coolant pump；Oil lifting pumps；Nitrogen operated seal

0 前言

海南昌江核電1、2號機組是以秦山二擴機組為參考電站的二代加六十萬兆瓦壓水堆機組，其主泵采用德國KSB公司生產(chǎn)的RSR750型主泵[1]。RSR750型主泵與參考電站所采用的日本三菱100D型主泵在泵及電機結構、輔助系統(tǒng)、邏輯控制、保護等多方面都有很大區(qū)別。目前在國內(nèi)核電廠沒有同型號的主泵，缺少調(diào)試與運行相關的經(jīng)驗與反饋，因此需要在調(diào)試與運行過程中總結可能存在的問題并進行改造，以滿足主泵長期運行時的安全性與可靠性。

1 調(diào)試試驗簡介

主泵調(diào)試包括電機空載試驗及主泵帶載試驗，以驗證主泵是否能夠滿足設計及運行，主要包括對軸密封注入系統(tǒng)、主泵停車密封系統(tǒng)、軸密封應急系統(tǒng)、軸密封的高壓泄漏和低壓泄漏參數(shù)的檢查，對高壓冷卻器的設冷水流量檢查和調(diào)節(jié)；驗證相關報警及連鎖；確認反應堆冷卻劑泵在冷態(tài)水壓試驗和熱態(tài)功能試驗期間的運行是否正常。

2 調(diào)試及運行出現(xiàn)的問題及解決方案探討

2.1 主泵頂軸油泵供電電源問題

問題描述：

根據(jù)主泵電機廠家提交的EOMM手冊要求，主泵在停運惰轉(zhuǎn)期間必須啟動頂軸油泵，最遲在轉(zhuǎn)速到達450rpm之前要啟動[3]。目的是為了在推力軸承及推力瓦之間建立穩(wěn)定油膜，防止在低轉(zhuǎn)速情況下推力軸承受到主回路的高壓產(chǎn)生干摩擦，導致軸瓦損壞。而設計的主泵頂軸油泵的供電為非應急電源。當失去主電源、主輔電源的情況下，主泵將會自動停運，而頂軸油泵由于電源失去而無法啟動，存在主泵軸承損壞的極大風險。

改進建議：

變更頂軸油泵的供電電源，由原來的常規(guī)母線供電修改為由應急電源供電。以A列應急柴油機發(fā)電機組為例，母線負荷裕度約為63KW，兩臺頂軸油泵的功率為13KW，頂軸油泵在0S帶載也不會影響柴油機的成功啟動和可靠運行。這樣即使失去主、輔電源仍然可由柴油機供電，保證頂軸油泵能正常啟動，從而確保主泵安全停運。

2.2 主泵高壓冷卻器前后隔離閥邏輯修改

問題描述：

設備冷卻水倒列時存在停運主泵的風險。根據(jù)參考電站機組運行反饋，在進行RRI泵倒列期間經(jīng)常會觸發(fā)設冷水流量高信號。根據(jù)目前邏輯高壓冷卻器設冷水流量在高于26m3/h時，導致前后隔離閥關閉，失去軸封注入水，如果沒有及時打開隔離閥供應軸封水，面臨主泵可控密封泄漏溫度高95℃停泵的風險。

改進建議：

設置高壓冷卻器RRI流量高隔離RRI側和RCP側的目的，主要是針對在發(fā)生高壓冷卻器冷卻盤管有破口時，防止高壓的冷卻器流向RRI側，由于RRI側設計成不承壓管線，為防止大量冷卻劑流失，將兩側流體的閥門實施隔離。因此可以在KIC中增加高壓冷卻器前后隔離閥手自動選擇開關，在RRI倒列前先將其放在手動，切換完畢等RRI流量穩(wěn)定后再恢復自動。

2.3 主泵停機密封邏輯修改

問題描述：

廠家對主泵進行試驗時曾出現(xiàn)零轉(zhuǎn)速信號誤發(fā)，導致在主泵運行狀態(tài)下氮氣密封投運。在主泵運轉(zhuǎn)狀態(tài)氮氣密封投運會導致氮氣密封面損傷，密封面可能會產(chǎn)生雜質(zhì)掉入機械密封，從而必須解體三號機械密封及氮氣密封。

改進建議：

為防止主泵在運行過程或停運過程而轉(zhuǎn)速尚未達到零轉(zhuǎn)速時時停車氮氣密封誤投入，可以對停車氮氣密封自動投運的邏輯進行修改。在主泵停運反饋加上一個延時后再與上主泵零轉(zhuǎn)速信號相與后自動關閉主泵氮氣密封排氣閥，從而避免因零轉(zhuǎn)速信號誤發(fā)而誤投氮氣密封。修改前后的邏輯如圖1所示。

2.4 主泵停機密封排氣管線修改

問題描述：

昌江核電出現(xiàn)過一臺主泵停運后投入氮氣密封時導致第二臺泵停運的事件。原因是兩臺主泵氮氣密封排氣管線是連在一起的，當一臺主泵停運時，氮氣密封排氣閥關閉，供氣閥開啟，如果出現(xiàn)供氣閥提前開啟則氮氣可能會進入排氣聯(lián)管影響另一臺主泵，導致另外一臺主泵停運。

改進建議：

在主泵氮氣密封自動投運的情況下不會出現(xiàn)相互干擾的情況，但是如果人為誤動作在沒有關閉排氣閥的情況下開啟進氣閥，則會導致另外一臺泵受壓力沖擊而使得氮氣密封限位動作，主泵停運。為減少此類風險，可以對兩臺主泵氮氣密封排氣管線進行改造，排氣管線直接對空，而不連接在一起。這樣便可避免相互干擾導致停泵的事件發(fā)生。

2.5 主泵下部油箱設冷水流量問題

問題描述：

目前由于下部軸承油箱冷卻水流量設定在0.8m3/h左右，該流量是靠手動閥手動調(diào)節(jié)，由于管線很小，現(xiàn)場很難調(diào)整該流量[2]。在設冷水倒列操作時也會導致設冷水流量下降，這樣主泵下軸承溫度也會上升，為控制溫度就必須要到現(xiàn)場手動調(diào)整。由于在功率運行期間該區(qū)域是高放射性地方，頻繁調(diào)整不太現(xiàn)實，這樣勢必導致手動停運主泵。

改進建議：

該管線增加遠方可控制的調(diào)節(jié)閥或者改成流量孔板，使用節(jié)流孔板固化流量。另外可以考慮儀表換型，把原來儀表量程為0-1m3/h提高到0-2m3/h，這樣主控室可以觀察到冷卻水流量超過1m3/h時的波動情況。

2.6 主泵飛輪位置異常停運主泵問題

問題描述：

昌江核電主泵停運邏輯中有一項是主泵2個飛輪位置探頭任何1個異常信號觸發(fā)便產(chǎn)生停運信號。若主泵飛輪供電開關異?；蛳尬婚_關故障等，就容易引起主泵跳泵，從而引發(fā)停堆。2取1這種情況誤動率較高且誤動停泵后不利于反應堆余熱的排出。因此從運行可靠性的角度出發(fā)，有必要對此停泵信號進行改進。

飛輪異常的原因主要是由于主泵轉(zhuǎn)速超速而引起，根據(jù)主泵廠家描述：“1E級速度測量表量程為2000rpm，但是飛輪設計在主泵轉(zhuǎn)速為2500rpm時掉下。”1E級速度測量表的物理量程為2000rpm，查定值手冊主泵轉(zhuǎn)速實際使用量程為0-1800rpm，那么使用比1800rpm低的一個轉(zhuǎn)速值（如1650rpm）加到飛輪位置異常邏輯中，這樣即可以防止誤動，又可以防止拒動，提高了主泵運行的可靠性。

改進建議：

飛輪位置異常二取一（RCP120SM或121SM異常）與主泵轉(zhuǎn)速高二取一（RCP140MC或141MC轉(zhuǎn)速高）同時存在時再跳泵；另外兩個限位開關同時動作也動作跳泵。修改后邏輯如圖2所示。

2.7 主泵軸承設冷水閥門的供電問題

問題描述：

主泵軸承設冷水隔離閥的供電電源是掛在常規(guī)母線配電盤下面，當全廠失電時，主泵因失電自動停運.當輔變恢復供電時，這時根據(jù)事故規(guī)程I2.2要求啟動一臺主泵[4]，但是主泵軸承設冷水隔離閥由于失電保持之前的開啟狀態(tài)，主泵油溫受到設冷水持續(xù)冷卻，油溫很快下降，由于油溫低于55℃連鎖主泵啟動[3]，導致主泵被閉鎖無法啟動，機組狀態(tài)無法控制。

改進建議：

將主泵軸承設冷水隔離閥的供電電源掛在應急母線下面，在失去廠外電時能夠啟動柴油機給設冷水隔離閥供電，在輔變恢復供電時主控室操縱員能夠按照事故規(guī)程啟動主泵，使機組狀態(tài)安全受控。

3 結論

RSR750型主泵經(jīng)過昌江核電1、2號機組的調(diào)試及運行，暴露出了不少問題，通過與廠家、設計院等部門的分析研究并提出了相應的解決方案，大部分方案已經(jīng)通過技術改造對主泵相關的工藝及邏輯進行變更。目前2臺機組主泵運行情況良好，事實說明采取的措施是行之有效的，能夠保證主泵長期安全穩(wěn)定運行。

【參考文獻】

[1]海南昌江核電廠1、2號機組反應堆冷卻劑系統(tǒng)手冊[S].中國核動力研究設計院，2009，2.

[2]海南昌江核電廠1、2號機組設備冷卻水系統(tǒng)手冊[S].中國核電工程公司有限公司，2010，4.

[3]Equipment Operation and Maintenance Manual for Reactor Coolant Pump RSR 750，KSB，2014，9.

[4]海南昌江核電廠1、2號機組廠外電源全部喪失后的運行規(guī)則（I2.2）[S].中國核動力研究設計院，2012，2.

[責任編輯：湯靜]