俞景偉

摘 要：廠用水系統(tǒng)設(shè)置兩臺(tái)泵，在機(jī)組大修進(jìn)行循環(huán)水泵檢修期間無法滿足技術(shù)規(guī)格書要求。廠用水C泵改造工作量大，工期長(zhǎng)，改造期間影響廠用水系統(tǒng)可用性。C泵改造項(xiàng)目的完成近期確保機(jī)組具備裝料條件，遠(yuǎn)期解決了大修時(shí)不能維修兩臺(tái)循環(huán)水泵的問題。本文介紹了廠用水C泵改造的原因、改造方案、實(shí)施過程中的難點(diǎn)和應(yīng)對(duì)措施，并對(duì)改造后的問題進(jìn)行研究，提出了解決思路。

關(guān)鍵詞：廠用水;改造;檢修備用泵;可靠性

廠用水系統(tǒng)設(shè)置A/B兩列，每列100%容量，每個(gè)系列在電廠正常運(yùn)行功率下具有100%容量的冷卻能力。廠用水系統(tǒng)增設(shè)C泵作為A/B泵的檢修備用泵，增加了廠用水系統(tǒng)檢修的靈活性。在機(jī)組各運(yùn)行模式下，均可由C泵替代A泵或B泵，整個(gè)機(jī)組仍可維持廠用水雙列運(yùn)行條件，增加了廠用水供水可靠性，提高了機(jī)組的可用率和經(jīng)濟(jì)性。

1.廠用水系統(tǒng)簡(jiǎn)介

廠用水系統(tǒng)是一個(gè)以海水作為冷卻介質(zhì)的開環(huán)冷卻系統(tǒng)，它向設(shè)備冷卻水熱交換器提供冷卻水，帶走一回路和部分二回路電站設(shè)備的熱量，最終排往循環(huán)水排放管道。廠用水系統(tǒng)由具有相同配置的兩列設(shè)備和管道組成;每一列包括一臺(tái)100%容量的廠用水泵、一個(gè)自動(dòng)反沖洗濾網(wǎng)、一臺(tái)設(shè)備冷卻水熱交換器以及相關(guān)閥門和管道等設(shè)備組成;泵取水管線淹沒在與循環(huán)水引水渠道與取水管道相連的濕井里。

2.廠用水系統(tǒng)非安全相關(guān)功能及運(yùn)行方式

廠用水系統(tǒng)提供冷卻水到設(shè)備冷卻水系統(tǒng)熱交換器，支持CCS系統(tǒng)的縱深防御功能。

停堆冷卻：在RCS系統(tǒng)冷卻和冷停堆運(yùn)行模式時(shí)，廠用水和設(shè)備水系統(tǒng)提供冷卻水給正常余熱排出系統(tǒng)熱交換器以及泵，去避免或最小可能的非能動(dòng)余熱排出熱交換器的觸發(fā)。

乏燃料池冷卻：電廠所有運(yùn)行模式下，廠用水系統(tǒng)和CCS提供冷卻水給乏燃料池冷卻系統(tǒng)熱交換器，阻止由于來自池中乏燃料儲(chǔ)存架的顯熱而引起的乏燃料池中池水加熱和沸騰。

CVS小流量熱交換器冷卻：廠用水系統(tǒng)和CCS系統(tǒng)為CVS系統(tǒng)的小流量熱交換器和泵提供冷卻水。使CVS補(bǔ)水泵在系統(tǒng)需要時(shí)投入運(yùn)行，避免堆芯補(bǔ)水箱低水位信號(hào)觸發(fā)安注系統(tǒng)。

降低水裝量冷卻：RCS系統(tǒng)半管運(yùn)行期間，廠用水系統(tǒng)和CCS系統(tǒng)提供冷卻水到RNS熱交換器和泵。此功能被認(rèn)為是非安全系統(tǒng)監(jiān)管措施中重要的功能。

廠用水系統(tǒng)在正常運(yùn)行情況下有四種運(yùn)行方式和操作：?jiǎn)瘟羞\(yùn)行（功率運(yùn)行工況）;兩列運(yùn)行（停堆工況）;切換泵;切換熱交換器。

電廠正常運(yùn)行時(shí)，一臺(tái)泵運(yùn)行另一臺(tái)備用，如果運(yùn)行泵跳泵或者檢測(cè)到運(yùn)行泵出口壓力低，備用泵會(huì)接到一個(gè)自動(dòng)啟動(dòng)信號(hào)。在主控室或者遠(yuǎn)方停堆站通過電站控制系統(tǒng)控制泵的啟停，廠用水泵手動(dòng)或者自動(dòng)啟動(dòng)的允許條件有兩個(gè)：兩臺(tái)廠用水泵的出口閥必須關(guān)閉;排放管道閥門需要開啟。廠用水泵正常啟動(dòng)過程為：發(fā)出啟泵信號(hào)，泵出口電動(dòng)蝶閥在最初10秒內(nèi)仍保持關(guān)閉用于排出泵出口管線內(nèi)可能存在的空氣，之后閥門開啟至中間位置并保持30秒，然后在90秒內(nèi)達(dá)到全開位置。整個(gè)啟動(dòng)過程的設(shè)計(jì)主要是避免泵電機(jī)過載。每臺(tái)泵出口位置的膨脹節(jié)用來防止廠用水出口管線負(fù)荷過大時(shí)泵管嘴過應(yīng)力，泵運(yùn)行導(dǎo)致的震動(dòng)過大時(shí)需要隔離下游管線。如果在啟泵信號(hào)發(fā)出15秒后泵出口閥門仍未開啟則會(huì)自動(dòng)停泵。

3.廠用水系統(tǒng)改造原因

廠用水系統(tǒng)屬于縱深防御系統(tǒng)，在STAC中要求在特定模式下保證兩列廠用水系列運(yùn)行，并且在進(jìn)入特定模式前保證每臺(tái)廠用水泵的流量。我廠廠用水初始設(shè)計(jì)為兩臺(tái)泵，A、B兩臺(tái)泵分別從循環(huán)水B、C流道取水，存在兩點(diǎn)運(yùn)行和檢修方面設(shè)計(jì)缺陷：

正常運(yùn)行，僅要求廠用水一列運(yùn)行;在電廠運(yùn)行模式5（冷停堆）和模式6（換料）衰變熱導(dǎo)出期間，廠用水的運(yùn)行對(duì)乏燃料池的冷卻很重要，必須投入廠用水兩系列運(yùn)行。如果在模式5和模式6期間因設(shè)備故障、檢修導(dǎo)致一臺(tái)廠用水泵不可用，一回路水裝量必須在12小時(shí)內(nèi)提升至堆芯以上，72小時(shí)內(nèi)退出上述運(yùn)行模式。

廠用水泵與循環(huán)水泵共用流道，大修時(shí)不能維修兩臺(tái)循環(huán)水泵。換料期間的CWS流道清淤或檢修工作將會(huì)導(dǎo)致對(duì)應(yīng)的廠用水泵不可用，嚴(yán)重影響系統(tǒng)執(zhí)行縱深防御功能;循環(huán)水泵檢修時(shí)，對(duì)應(yīng)進(jìn)水流道須排干，對(duì)應(yīng)流道上布置的廠用水泵不能運(yùn)行，無法支持廠用水泵雙列運(yùn)行，機(jī)組狀態(tài)將不能滿足裝料時(shí)核島廠用冷卻水系統(tǒng)必須雙列投運(yùn)的要求。

廠用水系統(tǒng)原設(shè)計(jì)沒有考慮上述設(shè)備故障和檢修窗口問題，對(duì)機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性、可靠性產(chǎn)生較大影響。

4.廠用水系統(tǒng)改造方案和影響

在原有2臺(tái)廠用水泵基礎(chǔ)上增加一臺(tái)檢修備用泵，僅用于停堆換料期間有一列相應(yīng)的循環(huán)水泵取水明渠設(shè)備需要檢修時(shí)投運(yùn)，為設(shè)備冷卻水系統(tǒng)提供兩列冷卻。原取水方式：廠用水泵從循環(huán)水泵進(jìn)水流道上開孔取水：A廠用水泵從B循環(huán)水泵進(jìn)水流道上取水，B廠用水泵從C循環(huán)水泵進(jìn)水流道上取水。增加第三臺(tái)廠用水泵后取水方式：新增加的C泵從A循環(huán)水泵流道取水，通過連通管及電動(dòng)閥V003A/B與原廠用水泵A/B出水管相連。

工藝系統(tǒng)部分增加一臺(tái)泵。增加第三臺(tái)廠用水泵的影響：提高了正常功率運(yùn)行期間和停堆期間的備用手段，系統(tǒng)可靠性增加;可以在停堆期間進(jìn)行循環(huán)水和廠用水泵停運(yùn)進(jìn)行檢修，窗口時(shí)間大大增加，經(jīng)濟(jì)性增加;新增泵與原泵參數(shù)一致，通用性強(qiáng)，維修和備件采購(gòu)方便。

電氣改造部分相對(duì)復(fù)雜，因廠用水系統(tǒng)執(zhí)行縱深防御功能，廠用水系統(tǒng)C泵只能取電中壓1/2段，中壓1/2段本身負(fù)荷已滿，且距離循環(huán)水泵房相對(duì)距離較遠(yuǎn)，為減少對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)影響，設(shè)置中壓切換柜進(jìn)行電源切換，從檢修的廠用水系統(tǒng)A/B泵取電。

廠用水系統(tǒng)V003A/B電動(dòng)閥通過電源切換柜取電自現(xiàn)有閥門V002A/B，切換示例如下：

儀控方便涉及C泵出口壓力表PT003C，就地設(shè)置3個(gè)儀表切換箱及切換開關(guān)進(jìn)行PT003A/PT003B/PT003C壓力表切換。

電儀設(shè)計(jì)方面為避免影響西屋設(shè)計(jì)范圍內(nèi)容，存在以下特殊之處：一是C泵必須通過替代A泵或者B泵進(jìn)行運(yùn)行，執(zhí)行替代時(shí)相關(guān)的供電由被替代泵切換至C泵，相關(guān)的儀控信號(hào)也進(jìn)行切換，C被接入同時(shí)被替代的泵退出電氣和儀控連接;二是主控室畫面沒有任何變化，替代后C泵的相關(guān)參數(shù)在主控室顯示為被替代泵的參數(shù)。

5.廠用水系統(tǒng)改造實(shí)施困難和解決措施

廠用水C泵項(xiàng)目包括新增C泵的泵本體、管道、電儀安裝調(diào)試和原A/B列的電氣儀控改造。在A/B列電氣儀控改造期間，A/B列將停電、停運(yùn)，一回路將失去廠用冷卻水，機(jī)組狀態(tài)將不能滿足裝料時(shí)核島廠用冷卻水系統(tǒng)必須雙列投運(yùn)的要求。這使得廠用水新增C泵改造項(xiàng)目成為制約機(jī)組裝料的關(guān)鍵因素之一，成為機(jī)組階段性的重點(diǎn)工作。

為消除該裝料制約因素，成立了廠用水系統(tǒng)新增C泵專項(xiàng)工作小組，全面梳理設(shè)計(jì)、采購(gòu)、施工和調(diào)試工作內(nèi)容，研究A/B列雙列同時(shí)停運(yùn)、單列先后停運(yùn)兩種方案，編制專項(xiàng)計(jì)劃，分析確定關(guān)鍵路徑，優(yōu)化施工順序、調(diào)試邏輯，重點(diǎn)協(xié)調(diào)推動(dòng)關(guān)鍵路徑相關(guān)工作，經(jīng)過多次研究確定了B/A列先后停運(yùn)安裝調(diào)試方案，詳見下圖。

項(xiàng)目實(shí)施過程中，工程人員集中力量完成B/A列電儀改造施工和C列管道與B/A列管道接口施工;調(diào)試人員連續(xù)加班完成中壓切換柜調(diào)試和B/A泵電儀改造后調(diào)試工作;設(shè)計(jì)采購(gòu)人員積極協(xié)調(diào)中間繼電器閉鎖變更、電機(jī)加熱器雙路電源并列問題。在專項(xiàng)組及各方人員精誠(chéng)合作下，優(yōu)先使廠用水系統(tǒng)A/B列全部恢復(fù)運(yùn)行，使一回路廠用冷卻水系統(tǒng)滿足了裝料要求。

A/B列恢復(fù)運(yùn)行后，泵本體安裝和管道支架施工上升為關(guān)鍵路徑。為確保C泵盡早可用，維修人員連續(xù)加工，確保了調(diào)整墊片提前完成;工程人員24小時(shí)進(jìn)行焊接施工，使管道組對(duì)焊接順利完成，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)封閉，確保了C泵調(diào)試前提條件滿足;調(diào)試人員提前準(zhǔn)備試驗(yàn)文件，積極協(xié)調(diào)人力，在調(diào)試先決條件滿足后立即連夜開展調(diào)試工作;計(jì)劃人員全程跟蹤施工調(diào)試中出現(xiàn)的新問題，有力協(xié)調(diào)各方資源，積極創(chuàng)造前提條件，動(dòng)態(tài)調(diào)整計(jì)劃邏輯，確保各項(xiàng)工作按照計(jì)劃目標(biāo)時(shí)間推進(jìn)。

隨著廠用水C泵A列流道性能試驗(yàn)結(jié)束，廠用水新增C泵調(diào)試工作全部完成，C泵具備投用條件，這標(biāo)志著廠用水C泵改造項(xiàng)目關(guān)鍵路徑工作結(jié)束。廠用水C泵改造項(xiàng)目的順利完工，近期內(nèi)確保機(jī)組具備裝料條件，遠(yuǎn)期解決了大修時(shí)不能維修兩臺(tái)循環(huán)水泵的問題。

6.廠用水系統(tǒng)改造后出現(xiàn)的新問題

6.1廠用水泵的運(yùn)維方式

廠用水泵移交生產(chǎn)后，生產(chǎn)部門相關(guān)人員考慮到廠用水泵C的設(shè)計(jì)定位和泵本身的運(yùn)維特點(diǎn)，制定廠用水泵的運(yùn)維方式如下：

預(yù)防性維修：廠用水泵和其電機(jī)的預(yù)防性維修分別為每1.5年進(jìn)行檢查維護(hù)和每4.5年進(jìn)行解體檢查。

定期試驗(yàn)：每2個(gè)月進(jìn)行一次定期試驗(yàn)。

然而定期試驗(yàn)執(zhí)行存在的風(fēng)險(xiǎn)：由于廠用水泵C運(yùn)行需要進(jìn)行A泵或B泵向其進(jìn)行電源和相關(guān)儀控信號(hào)的切換，切換操作中的電氣切換耗時(shí)最長(zhǎng)，需將廠用水泵電源開關(guān)轉(zhuǎn)試驗(yàn)，然后在下游處進(jìn)行大量復(fù)雜的開關(guān)切換操作，期間廠用水系統(tǒng)喪失備用列（單次切換時(shí)間保守估計(jì)為2～3h），切換期間只有單列運(yùn)行，無備用列。因此每次C泵定期試驗(yàn)都會(huì)導(dǎo)致廠用水系統(tǒng)失去備用列4h左右，給模式1的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來了一定的挑戰(zhàn)，增加了機(jī)組發(fā)生瞬態(tài)或事故的概率。

6.2檢修備用泵的主要失效風(fēng)險(xiǎn)

定期試驗(yàn)期間造成僅單列可用的風(fēng)險(xiǎn)確實(shí)存在，但C泵作為檢修備用泵長(zhǎng)期停運(yùn)對(duì)泵的可靠性和可用性也存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。結(jié)合調(diào)試期解體檢查經(jīng)驗(yàn)反饋，分析廠用水泵檢修備用泵存在的主要失效風(fēng)險(xiǎn)：一是海生物滋生（葉輪、蝸殼流道、葉輪口環(huán)間隙，以及海水浸沒處的導(dǎo)軸承間隙等滋生海生物）;二是腐蝕。

檢修備用泵長(zhǎng)時(shí)間處于停運(yùn)狀態(tài)，失效模式主要是隱性失效。從廠用水系統(tǒng)可用性和可靠性角度綜合考慮，優(yōu)先縮短電源不可用時(shí)間，主要措施如下：進(jìn)一步研究電源切換優(yōu)化方案，明確制約因素，找出與三門差異，縮短啟泵電源切換時(shí)間;適當(dāng)延長(zhǎng)檢修備用泵定期試驗(yàn)周期，減少電源切換次數(shù);

6.3檢修備用泵的維護(hù)策略

廠用水泵檢修備用泵失效模式分析，檢修備用泵主要失效模式為隱性失效，建議檢修備用泵采取預(yù)測(cè)性維修為主、定期檢修為輔的維護(hù)策略：

運(yùn)行巡檢：重點(diǎn)關(guān)注外供機(jī)械密封沖洗水和機(jī)械密封泄漏情況進(jìn)行檢查，周期參照運(yùn)行值巡檢要求執(zhí)行;

定期試驗(yàn)（6-9M）：檢修備用泵采取的定期試驗(yàn)周期建議與泵檢查維護(hù)周期保持一致，或與A、B泵檢查維護(hù)切換周期保持一致（合理切換周期為檢查維護(hù)周期的1/2-即9M），為保證可用性建議在檢查維護(hù)前一個(gè)月進(jìn)行C泵試驗(yàn);建議每次連續(xù)運(yùn)行時(shí)間至少6小時(shí)以上，以便同步采集性能趨勢(shì)分析數(shù)據(jù);建議當(dāng)前按照6—9M周期執(zhí)行，后期根據(jù)具體執(zhí)行效果和實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)整。

性能趨勢(shì)分析（周期與定期試驗(yàn)周期同步）：建議每次連續(xù)運(yùn)行時(shí)間至少6小時(shí)以上，以便采集性能趨勢(shì)分析數(shù)據(jù);

定期盤車（3M）：《核島設(shè)備保養(yǎng)管理》程序明確停運(yùn)時(shí)間超過3個(gè)月，且不具備試轉(zhuǎn)條件的，每3個(gè)月要執(zhí)行手動(dòng)盤車保養(yǎng);

解體檢查（9Y）：重點(diǎn)清理葉輪、泵蝸殼、葉輪口環(huán)、導(dǎo)軸承等部件，檢查各部件腐蝕情況等。

當(dāng)盤車或試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)廠用水系統(tǒng)C泵性能下降時(shí)，系統(tǒng)設(shè)備處組織機(jī)械、電氣、運(yùn)行各專業(yè)討論，如果通過缺陷排查確認(rèn)是由于延長(zhǎng)試驗(yàn)周期帶來的問題時(shí)，對(duì)周期進(jìn)行重新調(diào)整，縮短試驗(yàn)周期。

7.廠用水系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)問題

廠用水系統(tǒng)原設(shè)計(jì)上的A/B泵互為備用，運(yùn)行泵跳泵或者檢測(cè)到運(yùn)行泵出口壓力低，備用泵會(huì)接到一個(gè)自動(dòng)啟動(dòng)信號(hào)聯(lián)鎖啟動(dòng)。此次改造增加的廠用水C泵為檢修備用泵存在如下問題：

C泵的中壓電源、工藝流道、控制回路、出口壓力表和主控畫面顯示均與原A/B泵共用，若需要切換至C泵運(yùn)行或備用，需要運(yùn)行人員手動(dòng)切換電源、出口壓力表和閥門控制回路，C泵不是真正意義上的備用泵;

在泵切換期間，只有一臺(tái)泵可用，其余兩臺(tái)泵均不可用，時(shí)間長(zhǎng)達(dá)3小時(shí)，此時(shí)若運(yùn)行泵出現(xiàn)故障，機(jī)組將失去冷卻水被迫后撤;

廠用水C泵設(shè)計(jì)為檢修備用泵，長(zhǎng)期處于停運(yùn)狀態(tài)，需要進(jìn)行定期啟動(dòng)試驗(yàn)和檢查維護(hù)，在定期切換廠用水泵期間無備用泵，給機(jī)組造成一定風(fēng)險(xiǎn);

廠用水C泵主控畫面顯示借用原A/B泵，無法在主控獨(dú)立監(jiān)視運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)，需要就地檢查確認(rèn)。

鑒于廠用水C泵的上述問題，需要進(jìn)一步研究和設(shè)計(jì)，增加廠用水C泵獨(dú)立的中壓電源、控制回路、出口壓力表和主控室控制顯示畫面，以徹底解決目前C泵存在的上述備用、切換風(fēng)險(xiǎn)和監(jiān)視控制問題。

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