王泉　李寅光　李屹

【摘 要】核安全無論是在核電站設計、建造，還是調試、運行期間，都是需要優(yōu)先考慮的問題。保障核安全要做許多方面的工作，本論文從秦山一廠應急柴油發(fā)電機組基本功能和運行方式、海水熱交換器存在的主要問題和解決問題的一些思路和方法著手，從一個側面來探討提高應急柴油發(fā)電機組的運行可靠性，確保在事故工況下能為專設安全設施提供應急電源，保證核電站的安全。

【關鍵詞】功能；熱交換器；內漏

中圖分類號： TP311.52 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）23-0070-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.23.028

【Abstract】Nuclear safety in nuclear power plant design，construction，and during debugging and running，is a priority for the problem.Nuclear security to do a lot of work，this paper from the qinshan plant emergency diesel generator set the basic function and operation mode，main problems of water heat exchanger，and some ideas and methods to solve the problem，from one side to discuss to enhance the operation reliability of the emergency diesel generator set，make sure that under accident conditions to set up safety facilities to provide emergency power supply，ensure the safety of nuclear power plant.

【Key words】Function；Heat exchanger；Internal leakage

1 應急柴油發(fā)電機基本功能和運行方式

秦山核電站的3套應急柴油發(fā)電機組和相關設備組成了廠用1E級交流電力系統。每個專設安全通道由一臺柴油發(fā)電機供電，第三臺（2#）柴油發(fā)電機組作為1#/3#的檢修備用。在廠用電源失電時，應急柴油發(fā)電機作為各自專設安全設施通道的一個獨立電源，發(fā)揮其作用。各柴油發(fā)電機在實體上和電氣上是彼此獨立的，用于使應急柴油發(fā)電機起動和加載的控制設備在電氣上和實體上也是獨立的。

在電廠廠外電源失電的工況下，廠用電由主發(fā)電機通過高壓廠變提供，安全停堆所需的廠用電力則由設置在廠內的應急柴油發(fā)電機組自動供電。

1.1 應急柴油發(fā)電機組基本功能

應急柴油發(fā)電機組是核電站以下事故工況時，為應急設施提供電源：

（1）外電網突然斷電工況；

（2）主回路失失去冷卻劑同時外電網失電。

1.2 應急柴油發(fā)電機組的運行方式

當6KV安全母線由于失去廠外電源而失壓，但反應堆沒有發(fā)生事故，低電壓繼電器便自動啟動應急柴油發(fā)電機，等待4s鐘后斷開6KV安全母線進線開關601/602，掃除母線上除1#--4#堆用變壓器（變壓器所帶大于55KW的電動機負載也掃除）以外的所有負荷。應急柴油發(fā)電機按專設安全設施失電后所需的供電要求自動接至安全母線，并按預定程序帶載。

發(fā)生設計基準事故（LOCA），如果廠外電源仍可供電，安注驅動信號程序起動必要的與安全相關設備和應急柴油發(fā)電機組，但應急柴油發(fā)電機出口開關不合上，安全母線也不執(zhí)行掃負荷，此時僅按安注帶載程序起動負荷。

發(fā)生設計基準事故（LOCA），同時廠外電源失電時，安注驅動信號起動應急柴油發(fā)電機組，6KV安全母線I/II段上的低電壓繼電器發(fā)出安全母線失電信號，等待4s鐘后斷開601/602開關，掃除母線上除1#--4#堆用變壓器（變壓器所帶大于55KW的電動機負載也掃除）以外的所有負荷。當應急柴油發(fā)電機達到額定電壓和頻率時，出口開關自動合上。專設驅動程序按安注或失電程序使應急柴油發(fā)電機組帶上負荷。廠外電源恢復后，即可通過同期裝置將安全母線（由應急柴油發(fā)電機供電）和公用母線并列，然后斷開應急柴油發(fā)電機組出口開關。

在三臺應急柴油發(fā)電機故障導致6KV安全母線均失去柴油發(fā)電機供電方式時，按失去二個廠內獨立電源對待。如果只有一個6KV安全段失去柴油發(fā)電機供電方式，則按失去一個廠內獨立電源對待。

失去一個廠內獨立電源時，電站允許運行72小時，超過72小時應手動降功率，要求在6小時內使電站處于4A階段，并在以后的30小時內使電站處于冷停堆狀態(tài)；

失去二個廠內獨立電源時，應在2小時內恢復一個電源，否則應在6小時內使電站處于4A階段，并在以后的30小時內使電站處于冷停堆狀態(tài)，并且從開始失電時起，7天內恢復第二套應急柴油發(fā)電機。

2 應急柴油機的（中/冷卻水）海水熱交換器系統的功能

應急柴油機設立了通道獨立的海水系統、冷卻水系統和中冷水系統，以最終利用海水系統帶走柴油機機體、空冷器和機油系統產生的熱量。

柴油機冷卻水采用化學除鹽水，主要帶走柴油機缸體及增壓器的熱量，冷卻水經高溫水泵、機體、增壓器、熱交換器和溫度調節(jié)器回到冷卻水箱，熱量通過熱交換器由海水帶走。暖機時熱水管或電加熱器對冷卻水箱進行加熱，將水加熱到55℃左右，預熱水泵按0.1Mpa壓力連續(xù)加熱機體，而柴油機運行時預熱水泵停止運轉。

柴油機中冷水系統同樣采用一組化學除鹽水，主要排出空冷器和機油系統產生的熱量。中冷水箱的水經低溫水泵加壓后經空冷器，并聯進入機油熱交換器，再經中冷熱交換器冷卻，回到中冷水箱。

3 應急柴油機的（中/冷卻水）海水熱交換器存在的主要問題及對機組的影響

應急柴油機的中冷水和冷卻水是化水車間供給的除鹽水，其本身的水質是有保證的。但由于冷卻水管材選取、冷卻系統的設計上存在缺陷，導致經過十幾年的運行后，結垢、減薄現象十分嚴重。2002年EDG冷卻水經多次換水后，水仍很混，水質很差。#3EDG冷卻水進水管道解體后發(fā)現被腐蝕得相當嚴重，柴油機機頭進水管內壁附有不少黑色、類似橡膠的物質；中冷卻水箱中也發(fā)現有黑色的懸浮物；2#EDG大修時，拆下高溫水泵入口管及各缸冷卻水回水支管，發(fā)現高溫水泵泵體及葉輪（片）生銹，回水支管有一層很厚的銹，增壓器進水空心螺釘已銹蝕。據此可認為2#EDG冷卻水管路均已嚴重生銹。

R6期間，2#柴油機大修時，發(fā)現冷卻水熱交換器傳熱管破損引起海水進入冷卻水系統，造成冷卻水進出口支管全部堵死，水套全部堵死。事后更換了16個汽缸，冷卻水系統所有管道全部更換，冷卻水熱交換747根傳熱管全部更換，延誤了大修工期。由此可見，柴油機冷卻水系統和中冷水系統對應急柴油發(fā)電機組的正常備用的重要程度。如果中冷水水質不合格，會引起中冷水系統管道結垢，影響冷卻效果；而冷卻水水質不合格，會直接影響到柴油機汽缸的降溫，危及柴油機本體的安全。

經過多個循環(huán)運行的出來的結論，公司果斷采取了糾正行動，從兩個方面入手。

（1）針對系統：做出了熱交換器海水出口閥的運行方式（解除了停機出口閥鎖關，保持出口閥常開狀態(tài)）。這樣避免了停機狀態(tài)下，由于進口閥內漏，造成傳熱管長期浸泡在海水中，加速傳熱管腐蝕，同時避免了再出口閥關閉良好而進口閥內漏時海水壓力大于殼側冷卻水壓力，一旦傳熱管泄露，海水就會進入冷卻水系統，腐蝕柴油機本體。修改了熱交換器海水出口閥的運行方式，保持常開后，不論是在柴油機運行狀態(tài)下還是備用狀態(tài)下能始終保證管側海水壓力小于殼側冷卻水壓力，即使傳熱管泄露，也是冷卻水往海水漏，不會對柴油機本體造成腐蝕，且一旦泄露，可通過冷卻水箱液位變化進行識別判斷，這樣熱交換器的泄露狀況會處在可控狀態(tài)下，腐蝕后果不會擴大。

（2）針對設備：在R10大修以后采取每四個循環(huán)對熱交換器鋁銅管進行更換。

糾正行動方案出來后，不難看出對比之前冷卻水熱交換器有所好轉，但是中冷熱交換器水沒有極大的改善，還是新的缺陷不斷的出現.，經過查閱CASE歷史工單的缺陷，2012年至2014年中冷水熱交換器漏的頻繁次數，有增無減，

（1）1#EDG中冷水箱熱交換器內漏，導致中冷水箱補水頻繁。工單號：65167

（2）1#EDG中冷水箱水位下降快，運行人員頻繁補水。工單號：69188

（3）3#EDG中冷水箱水位下降快，運行人員頻繁補水。工單號：69197

（4）2#EDG中冷水箱水位下降快，運行人員頻繁補水。工單號：81504

（5）3#EDG中冷水箱水位下降快，運行人員頻繁補水。工單號：81259

從工單中出現的缺陷問題，不難看出，更改海水出口閥的運行方式和定期更換銅管雖然能起到監(jiān)視熱交換器的運行狀況，不讓缺陷擴大話，但是沒有在根本上解決問題，反而有加重的趨勢。2014年2#EDG中冷水箱與3#EDG中冷水箱兩個設備出現的缺陷相隔前后兩者不到三個月。如果長期以往下去，對應急柴油機的穩(wěn)定運行，對廠內電源可靠性，帶來極大的影響。

4 解決（中/冷卻水）海水熱交換器的思路

通過對海水熱交換器的糾正行動我的思路是是用鈦管來代替銅管，海水熱交換器傳熱管采用銅管，由于受海水沖刷，腐蝕而泄露。帶來的后果是不停的更換銅管，并對管口及管板面進行防腐處理，由于海水泥沙含量大造成銅管腐蝕主要因素，管束內海水流量降低而導致海水泥沙在管內沉積，鈦管耐腐蝕性能好，強度高。鈦管比銅管薄很多，長時間使用后，鈦管不易結垢，鈦管的傳染系數反而高出銅管5%以上，且有較好的經濟性，長時間使用，脹焊處不易泄露，其使用壽命提高，維修費用降低。當然我這個想法可能比較片面，單純的從設備缺陷的問題及材質上去考慮，如果真的需要實施的話，需要多方面的調研與認證，需要機械，材料，焊接，工藝，儀控，質保等多個專業(yè)人員參與，最后才能定奪。

5 結論

本文通過對應急柴油發(fā)電機組基本運行方式、 （中/冷卻水）海水熱交換器系統的功能及主要問題及對機組的影響，最后從出現問題切入點，提出自己對熱交換器變更的想法。我廠海水熱交換器的不穩(wěn)定運行，給運行與檢修人員帶來了極大工作困難，運行方面：因為水箱的內漏帶來的頻繁補水，處理缺陷做安措，需要頻繁的倒換應急柴油機的通道。檢修方面：處理缺陷的工期長，準備材料多。為此耗損人力物力，最主要的是在處理熱交換器的缺陷當中，我們失去一路通道可靠的廠內應急電源。并且從長遠角度來看，30萬機組如果延壽成功的話，海水熱交換器這個我廠歷史安全隱患問題必須解決。為此，我將在以后的工作中不遺余力的探索，安全是核電的生命，作為一個核電人終身銘記于心。

【參考文獻】

[1]徐文華，黃思蘭.《應急柴油發(fā)電機組運行規(guī)程》，QYG.03.09.

[2]陳廣立，《07#應急柴油機海水熱交換器改造可行性報告（初科研）》，Q1.E.GZ113.2-Q1.E.GZ113.2-1203-000319-A0.

[3]《07#應急柴油機海水熱交換器改造初步立項審查會會議紀要（20120309）》，Q1.E.GZ131-Q1.E.GZ131-1203-000685-A0.