張行達(dá)

（海南核電有限公司，海南昌江 572700）

0 引言

根據(jù)近年來各電廠經(jīng)驗(yàn)反饋和機(jī)組大修排查結(jié)果，凝汽器鈦管損壞已經(jīng)成為一個(gè)發(fā)生頻度較高且后果十分嚴(yán)重的典型故障，主要原因是外來異物的打擊與破壞，一旦發(fā)生此類故障將大大增加蒸汽發(fā)生器傳熱管的運(yùn)行環(huán)境考驗(yàn)和危險(xiǎn)，從而降低機(jī)組的安全性和經(jīng)濟(jì)性。本文嘗試著從故障的初期、中期、后期3 個(gè)階段對(duì)上述故障的發(fā)展和處理措施進(jìn)行分析，明確各個(gè)階段的干預(yù)措施和重點(diǎn)，目的是盡快恢復(fù)機(jī)組正常運(yùn)行，將故障損失降到最低。

1 故障初期——穩(wěn)定機(jī)組狀態(tài)

從近年來的經(jīng)驗(yàn)來看，凝汽器鈦管的主要危險(xiǎn)還是來自于汽輪機(jī)、低壓缸、汽水分離再熱器內(nèi)部掉落異物的打擊破壞，而此類破壞對(duì)鈦管來說是致命的，少則一根、多則數(shù)根鈦管的損壞或斷裂，一旦發(fā)生勢(shì)必非常緊急，因此大大增加對(duì)機(jī)組狀態(tài)控制的要求和難度。下述措施是故障初期穩(wěn)定機(jī)組狀態(tài)的有效措施，需盡早完成。

1.1 投運(yùn)ATE 全流量凈化

當(dāng)凝汽器海水大量泄漏時(shí)，投運(yùn)ATE（凝結(jié)水精處理）系統(tǒng)全流量運(yùn)行目的是為機(jī)組緊急降功率停機(jī)提供足夠的時(shí)間，并不能長時(shí)間維持較高功率運(yùn)行，因?yàn)锳TE 樹脂床在海水大量泄漏時(shí)很容易失效。通常ATE 投運(yùn)后進(jìn)入SG（蒸汽發(fā)生器）的水質(zhì)會(huì)有所改善，但不能指望其長期運(yùn)行，因此要求：①機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)ATE系統(tǒng)應(yīng)處于有效的備用狀態(tài)，以備不時(shí)之需；②培養(yǎng)運(yùn)行值快速投運(yùn)ATE 系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)技能，因?yàn)閷?duì)于故障初期，早一分鐘的投運(yùn)就能減少大量的雜質(zhì)進(jìn)入SG，從而減少SG 傳熱管破損的危險(xiǎn)。

1.2 APG 最大排污流量運(yùn)行并旁通除鹽床

由于故障初期進(jìn)入SG 的二回路水質(zhì)的惡化，保證APG（蒸汽發(fā)生器排污系統(tǒng)）的排污流量顯得尤為重要，但機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)APG 就是以最大流量（59 t/h）運(yùn)行的，故此時(shí)的重點(diǎn)就是保證APG 系統(tǒng)不要跳閘。跳閘的威脅主要是旁路的切換，此時(shí)核島現(xiàn)場(chǎng)切換時(shí)需謹(jǐn)慎，操作順序先開后關(guān)，防止APG 系統(tǒng)超壓跳閘。若出現(xiàn)跳閘情況，現(xiàn)場(chǎng)盡快復(fù)位，重新將APG 投運(yùn)。由于水質(zhì)惡化，APG 除鹽床的投運(yùn)會(huì)導(dǎo)致其快速失效且在將排污水切換到SEK（常規(guī)島廢液排放系統(tǒng)）后，繼續(xù)除鹽運(yùn)行已沒有實(shí)際意義，此時(shí)需將其切換至旁路。

1.3 根據(jù)技術(shù)規(guī)范降功率

當(dāng)SG 排污水的水質(zhì)惡化時(shí)，化學(xué)技術(shù)規(guī)范根據(jù)排污水的鈉離子和電導(dǎo)率進(jìn)行了分區(qū)，故障初期需嚴(yán)格按技術(shù)規(guī)范要求執(zhí)行，特別是當(dāng)運(yùn)行點(diǎn)進(jìn)入四區(qū)后，要求1 h 內(nèi)開始降功率至熱備用。也就是從進(jìn)入五區(qū)到到達(dá)熱備用時(shí)間最長不超過2 h。而機(jī)組以30 MW/min 從滿功率到打閘停機(jī)需20 min，再加上后期從10%Pn 降到2%Pn 也需要至少5 min，二回路降功率過程中的操作如：停運(yùn)APA/CEX 泵，GCT-c 由T 模式切換至P 模式，停機(jī)，GCT-c 向GCT-a 切換，APA（電動(dòng)主給水泵系統(tǒng)）向ASG（輔助給水系統(tǒng)）切換均需耗費(fèi)一定的時(shí)間，所以故障初期的降功率措施是否及時(shí)果斷決定污染水進(jìn)入SG 的量，也是緩解SG 傳熱管所受危險(xiǎn)的最有效措施。因?yàn)橹挥蠸G 傳熱管不破損或降低破損的概率，就能保證核安全，事故就不會(huì)擴(kuò)大化。而此時(shí)對(duì)降功率的時(shí)機(jī)和速率的判斷也可以以化學(xué)技術(shù)規(guī)范為依據(jù)，嚴(yán)格地執(zhí)行其中的措施。

2 故障中期——判斷并隔離泄漏點(diǎn)

故障前期的操作是為了穩(wěn)定機(jī)組狀態(tài)，避免故障惡化或違反核安全要求，而在執(zhí)行上述急迫的操作或判斷之后，為了從源頭上解決問題，需要準(zhǔn)確判斷泄漏點(diǎn)并快速地將其隔離。由于3臺(tái)凝汽器的頂部和底部是連通的，所以任何一臺(tái)凝汽器一側(cè)泄漏就會(huì)導(dǎo)致其他側(cè)和其他凝汽器的化學(xué)參數(shù)發(fā)生變化，這增加了泄漏點(diǎn)的準(zhǔn)確判斷難度。再加上二回路的水被污染后，汽側(cè)的水返回凝汽器是混合的，當(dāng)功率下降到較低水平時(shí)CEX030VL的開啟也會(huì)導(dǎo)致凝汽器中的水被攪混，所以越是到故障后期越不利于漏點(diǎn)的判斷和隔離。

表1 主控/現(xiàn)場(chǎng)凝汽器檢漏裝置儀表參數(shù)及限值

2.1 通過主控/現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)+化學(xué)現(xiàn)場(chǎng)取樣輔助判斷漏點(diǎn)

可以通過歷史趨勢(shì)查看參數(shù)最先出現(xiàn)變化的主控儀表，然后通過其他儀表的變化趨勢(shì)輔助，得出初步結(jié)論，在故障初期即可讓常規(guī)島現(xiàn)場(chǎng)快速抵達(dá)檢漏裝置查看各凝汽器側(cè)參數(shù)值進(jìn)行輔助判斷。此時(shí)化學(xué)人員可能還未達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)，所以一般在故障最初的0.5 h 內(nèi)主控室參數(shù)趨勢(shì)是漏點(diǎn)的主要判斷依據(jù)。后期由于功率下降和二回路攪混，明確區(qū)分出某一側(cè)凝汽器的泄漏有很大困難。這就如同將廢水排放至河流，初期很容易通過氣味、顏色找到污染物來源，但當(dāng)整條河流都被污染后源頭就很難被發(fā)現(xiàn)。

2.2 隔離的實(shí)施+停運(yùn)泄漏側(cè)循泵

實(shí)施隔離需主控和現(xiàn)場(chǎng)的配合完成，而且在主控室對(duì)泄漏點(diǎn)有最初的判斷后，凝汽器單側(cè)的隔離越早實(shí)施越好，此時(shí)的隔離事實(shí)上主要目的還是判斷漏點(diǎn)的位置和泄漏的程度：如果漏點(diǎn)就在隔離邊界內(nèi)部，則水質(zhì)參數(shù)會(huì)有明顯的變化；如果不在隔離邊界內(nèi)部，則變化不明顯，此時(shí)需解除此側(cè)隔離，嘗試第二個(gè)可能的泄漏側(cè)的隔離，直到將漏點(diǎn)找到為止。雖然凝汽器大于一側(cè)鈦管破損泄漏的情況有可能出現(xiàn)，但并不影響對(duì)單側(cè)凝汽器的隔離和漏點(diǎn)的判斷。理論上超出一側(cè)凝汽器的范圍的鈦管泄漏的概率并不大。

即便確認(rèn)了泄漏點(diǎn)，將泄漏點(diǎn)完全隔離也不太可能。因?yàn)闄C(jī)組凝汽器循環(huán)水側(cè)的長時(shí)間截流運(yùn)行，加上其蝶閥的特性、隔離邊界的密封性有限，需要停運(yùn)相應(yīng)的循環(huán)水泵才能真正減少海水泄漏到凝汽器。此時(shí)對(duì)應(yīng)機(jī)組功率水平理論值是325 MW（50%Pn），但最終還是要根據(jù)二回路的真空水平來控制。實(shí)際上，當(dāng)凝汽器鈦管出現(xiàn)較大量的泄漏時(shí)，SG 水質(zhì)很快進(jìn)入四區(qū)或五區(qū)，停運(yùn)循泵的時(shí)機(jī)很可能機(jī)組已經(jīng)降到30%Pn或熱備用狀態(tài)，甚至當(dāng)準(zhǔn)備停運(yùn)循泵時(shí)二回路的水質(zhì)已經(jīng)無法明確地區(qū)分出漏點(diǎn)在A 列還是在B 列，所以還是需要依靠前期的判斷或停運(yùn)之后的現(xiàn)象來確認(rèn)。但是這需要承擔(dān)一定的風(fēng)險(xiǎn)，一旦停錯(cuò)了循泵機(jī)組二回路的水質(zhì)就有可能長時(shí)間地被污染，直到啟動(dòng)誤停運(yùn)的循泵、將另一列循泵停運(yùn)。

3 故障后期——機(jī)組維持熱備用+二回路水質(zhì)恢復(fù)

在凝汽器泄漏故障后期，理論上在漏點(diǎn)被隔離以后，SG 水質(zhì)持續(xù)好轉(zhuǎn)，APG 排污流量穩(wěn)定（再生或非再生），機(jī)組在技術(shù)規(guī)范要求的功率水平穩(wěn)定運(yùn)行。二回路的工作重點(diǎn)是如何查找鈦管破損的原因，制定合適的檢修方案將泄漏的鈦管修復(fù)，根據(jù)二回路沖洗方案將被污染的環(huán)路水質(zhì)進(jìn)行改善，以做好機(jī)組重新啟動(dòng)的準(zhǔn)備。

3.1 維持機(jī)組在熱備用狀態(tài)

機(jī)組進(jìn)入熱備用狀態(tài)后，一回路需密切監(jiān)視核功率，防止超出技術(shù)規(guī)范要求值或由于降功率后氙毒的增長導(dǎo)致堆芯功率被湮沒。此階段需要大量的稀釋，所以對(duì)于REA（反應(yīng)堆硼和水補(bǔ)給系統(tǒng)）水箱的儲(chǔ)量和TEP（硼回收系統(tǒng)）前貯槽的液位需重點(diǎn)關(guān)注。二回路需關(guān)注APG 排污流量穩(wěn)定，SG 水質(zhì)的參數(shù)能明顯好轉(zhuǎn)。在GCT-c 切換至GCT-a 后，盡早將SG 供水由ARE 切換至ASG，APG 排污切換至非再生熱交換器，停運(yùn)二回路水側(cè)各循環(huán)泵（APA/CEX），從而盡量減少二回路水側(cè)的循環(huán)流動(dòng)量和循環(huán)時(shí)間，減緩污染水?dāng)U散。此時(shí)二回路的關(guān)注重點(diǎn)是SRI（常規(guī)島閉式冷卻水系統(tǒng)）的溫度，以保證各相關(guān)運(yùn)行設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，為下一步二回路水質(zhì)恢復(fù)后機(jī)組上行做準(zhǔn)備。

3.2 二回路水質(zhì)恢復(fù)

（1）水側(cè)：當(dāng)漏點(diǎn)被隔離檢修完成后，需要將二回路水質(zhì)參數(shù)盡快恢復(fù)至正常值。初期需要將二回路水側(cè)泵斷電，對(duì)相關(guān)的容器進(jìn)行排水，將被污染的容器和管道中的污染水排放干凈。后續(xù)需要對(duì)系統(tǒng)重新進(jìn)行在線并充水排氣。然后對(duì)泵送電并啟泵分段沖洗換水。分段沖洗過程中需要化學(xué)進(jìn)行連續(xù)取樣，直到各段水質(zhì)滿足要求。然后對(duì)二回路打大循環(huán)進(jìn)行聯(lián)合沖洗，直到二回路水側(cè)水質(zhì)完全滿足要求。

（2）汽側(cè)：對(duì)于汽側(cè)水質(zhì)的恢復(fù)，可采取先對(duì)AHP、ABP、GSS、ADG、VVP 管線疏水袋排空，然后在機(jī)組啟動(dòng)階段將GSS、AHP的正常疏水定值和緊急疏水定值進(jìn)行切換，確保后續(xù)抽汽冷凝水排放至凝汽器并全流量經(jīng)ATE（凝結(jié)水精處理系統(tǒng)）床凈化。汽機(jī)沖轉(zhuǎn)時(shí)如果蒸汽發(fā)生器水質(zhì)進(jìn)入四區(qū)或五區(qū)，保持在1100 r/min 一個(gè)小時(shí)（最多不超過2 h），對(duì)汽機(jī)進(jìn)行沖洗，監(jiān)視ATE 混床出口Na+和陽電導(dǎo)率，若未下降則汽機(jī)停機(jī)，將核功率降至8%，監(jiān)視ATE 混床出口Na+和陽電導(dǎo)率，如果蒸汽發(fā)生器水質(zhì)進(jìn)入四區(qū)，則保持在當(dāng)前核功率，通過ATE 繼續(xù)凈化凝結(jié)水；如果此時(shí)仍在五區(qū)，在技術(shù)規(guī)范要求的規(guī)定時(shí)間內(nèi)后撤到熱備用；蒸汽發(fā)生器水質(zhì)在二區(qū)以內(nèi)且穩(wěn)定，繼續(xù)沖轉(zhuǎn)至3000 r/min?；驹瓌t仍然是嚴(yán)格遵守化學(xué)技術(shù)規(guī)范的五區(qū)圖，必要時(shí)后撤至熱備用。整個(gè)啟動(dòng)過程中SG 的水質(zhì)必須連續(xù)監(jiān)測(cè)跟蹤，在確保不違反技術(shù)規(guī)范的情況下降二回路的水質(zhì)盡快恢復(fù)到正常值。

4 結(jié)束語

本文嘗試著對(duì)凝汽器鈦管損壞這一典型故障的初期、中期、晚期進(jìn)行總結(jié)分析，目的是當(dāng)凝汽器鈦管損壞故障發(fā)生時(shí)，能夠做到快速、準(zhǔn)確判斷，降低二回路的水質(zhì)惡化速率，進(jìn)而減少對(duì)蒸汽發(fā)生器傳熱管的運(yùn)行環(huán)境考驗(yàn)和威脅，及時(shí)、有效地將機(jī)組過渡到安全狀態(tài)，盡快恢復(fù)機(jī)組的正常運(yùn)行，將損失降到最低。