劉紅陽

摘 要：安全殼空氣過濾系統(tǒng)是保證操作人員和環(huán)境安全的重要系統(tǒng)，文章通過調(diào)試安全殼空氣過濾系統(tǒng)得出的經(jīng)驗，對其設計進行了分析并提出了改進方案，對后續(xù)同類型核電的設計和調(diào)試有重要的指導意義。

關(guān)鍵詞：AP1000；安全殼過濾系統(tǒng)；設計

引言

AP1000全球首堆正在中國建設中，并且已經(jīng)進入了調(diào)試的關(guān)鍵時期。在中國的AP1000電站發(fā)電之前，AP1000只是存在于理論的設計中，設計上會存在不完善的地方。因此安全殼空氣過濾系統(tǒng)在冷試期間安排很多的試驗項目，這些項目都是有針對性的驗證這個系統(tǒng)的設計功能，從而發(fā)現(xiàn)其中的設計缺陷，保證機組的安全運行。

1 系統(tǒng)簡介

安全殼空氣過濾系統(tǒng)由兩個100%容量的送風和排風子系統(tǒng)組成。送風子系統(tǒng)兩臺風機并列運行，向安全殼提供外部空氣。排風子系統(tǒng)兩臺風機并列運行，將安全殼、燃料操作區(qū)與輔助和附屬廠房放射性控制區(qū)的空氣排到環(huán)境中。安全殼空氣過濾系統(tǒng)在電站正常運行期間間斷地提供外部空氣，來凈化和過濾安全殼大氣中的氣載放射性物質(zhì)；在電廠熱停堆或冷停堆工況期間連續(xù)運行，以降低氣載放射性水平，供人員進入。VFS系統(tǒng)的間歇運行為了維持安全殼壓力在技術(shù)規(guī)格書限值以內(nèi)，為安全殼壓力容器提供真空泄壓。

2 系統(tǒng)設計功能及問題分析

2.1 安全殼空氣過濾系統(tǒng)設計功能

2.1.1 安全相關(guān)設計功能：安全殼隔離

（1）在設計基準事件期間，安全殼空氣過濾系統(tǒng)通過隔離貫穿安全殼的送、排風管線和為安全殼壓力容器提供真空釋壓來維持安全殼壓力邊界的完整性。

（2）在發(fā)生設計基準事件后，安全殼空氣過濾系統(tǒng)通過關(guān)閉相關(guān)閥門，防止了放射性物質(zhì)的顯著釋放。安全殼大氣與安全殼空氣過濾系統(tǒng)送、排風管線的安全殼隔離閥之間配備有碎片濾網(wǎng)，可保證閥門關(guān)閉嚴密。

2.1.2 非安全相關(guān)設計功能

（1）為安全殼提供間歇通風，維持安全殼大氣壓力在設計壓力范圍內(nèi)。

（2）調(diào)節(jié)安全殼送風濕度，降低安全殼冷卻盤管上的冷凝。

（3）當監(jiān)測到燃料操作區(qū)域和輔助/附屬廠房輻射控制區(qū)（不包含保健物理和熱機加工車間）正常排氣放射性高時，處理以上區(qū)域的排氣，并維持這些區(qū)域相對于鄰近清潔區(qū)域的微負壓。

（4）當燃料操作區(qū)域和輔助/附屬廠房輻射控制區(qū)由于氣體放射性高或廠房壓差高被隔離時，維持這些區(qū)域的微負壓。

2.2 安全殼空氣過濾系統(tǒng)設計問題分析

通過一系列的調(diào)試試驗發(fā)現(xiàn)以下的設計問題：

（1）送風及排風管道上的4個核級安全殼隔離閥的可靠性差，通過調(diào)試期間的閥門單體試驗，發(fā)現(xiàn)設計上要求幾秒鐘之內(nèi)開關(guān)的這幾個閥門，基本上很難滿足要求。

（2）送風風機選型與管道阻力不匹配，當啟動一列送風風機時，管道阻力過小，發(fā)現(xiàn)風機入口導葉開度很小，不到10%，風機流量卻已經(jīng)達到了設計流量。根據(jù)風機的特性曲線判斷，這樣的工況點偏離了風機的最佳運行工況點。而兩列送風風機運行時，管道阻力過大，導葉開度很大，幾乎達到全開。

（3）兩列送風風機在現(xiàn)場的布置太近，相互之間影響很大。當一列送風風機在運行時，這時啟動另一列風機，就會對運行的風機產(chǎn)生很大影響，甚至直接使正在運行的風機低流量跳機。

（4）排風風機入口差壓始終達不到設計值，排風機入口負壓不夠大。因為排風機入口設計了兩個并聯(lián)的閥門，一個調(diào)節(jié)型氣動閥和一個開關(guān)型氣動閥。設計的意圖是：排風風機啟動的一瞬間，先自動聯(lián)鎖打開調(diào)節(jié)型氣動閥，當調(diào)節(jié)型氣動閥達到100%開度時，開關(guān)型氣動閥才會打開，實際的情況是調(diào)節(jié)型氣動閥完全不起調(diào)節(jié)作用，導致每次風機啟動開關(guān)型氣動閥都會打開，導致排風機入口負壓不滿足要求。

（5）兩列送風風機和排風風機同時運行時，無法維持安全殼大氣壓力在設計壓力范圍內(nèi)。安全殼壓力會持續(xù)升高，最終導致送風風機阻力越來越大，最后低流量跳機。

3 系統(tǒng)設計改進方案

（1）為了使閥門的開關(guān)時間滿足要求，可以在啟動執(zhí)行機構(gòu)上增加氣動放大器，加快閥門開啟速度，同時更改電磁閥類型加快排氣速度。

（2）針對送風風機選型與管道阻力不匹配的問題，可以考慮在每臺送風風機的出口至兩臺風機的公共母管之前的這段管線上增加一個手動擋板。這樣通過增加的閥門來調(diào)節(jié)各自風機的阻力，不會相互影響，可以將單列運行時的導葉開度調(diào)大到30%-40%，這樣風機就能運行在最佳性能點附近。

（3）AP1000廠房空間的設計比較緊湊，兩列送風風機所在的廠房布置管道的空間有限，但是可以考慮使兩列風機出口管線交匯的點盡量遠離風機出口，這樣可以減小相互之間的影響。

（4）排風機入口負壓不夠大主要是風機入口管道設計不合理。調(diào)節(jié)型氣動閥的管道截面太窄，當啟動排風風機時，調(diào)節(jié)型氣動閥開始慢慢打開，此時排風機入口負壓非常大，達到了10倍的設計值，但是直到調(diào)節(jié)型氣動閥全開，入口負壓也高于設計值，所以開關(guān)型氣動閥會打開，然后入口負壓就低于設計值。所以只要適當增大調(diào)節(jié)型氣動閥這一路的管徑，就可以在調(diào)節(jié)型氣動閥打開而開關(guān)型氣動閥不打開的情況下滿足排風機入口負壓的設定值。

（5）送風風機與排風風機的設計流量是相等的，理論上應該達到風量平衡的狀態(tài)，安全殼的壓力應該不會波動。送風風機與排風風機的流量調(diào)節(jié)全靠風機入口導葉，而導葉又受風機出口的矩陣式流量計控制，如果流量計不準確很難保證風量平衡，所以需要更換流量計類型，選用更加精確的流量計。

4 結(jié)束語

作為一名調(diào)試工作者，在調(diào)試試驗中驗證系統(tǒng)設計，發(fā)現(xiàn)設計中的問題，并提出解決方案，這才是調(diào)試的目的所在。在發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的過程中，既提高了調(diào)試能力，又保證了核電站的安全。文章的問題探討和經(jīng)驗總結(jié)，對后續(xù)核電的建設和調(diào)試將會起到指導和借鑒意義。

參考文獻

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