重要廠用水系統低低流量報警原因分析及處理

高 原

（福建福清核電有限公司，福建 福州350318）

0 引言

重要廠用水（SEC）系統是確保將核島設備熱量輸送到海水的重要系統，承擔著在正常運行和事故工況下把從與安全有關的構筑物、系統和部件傳出的熱量輸送到最終熱井的重要安全作用。每臺機組SEC系統有兩列，其中每列包含兩臺SEC泵、一臺貝類捕集器以及兩臺板式熱交換器等主要設備。

福清核電1SEC系統的低低流量報警（1SEC047KA）限值為3 060 m3／h。2015年4月初，1SEC系統 A列1SEC003PO單泵運行時該報警信號頻繁觸發，切換至B列單泵運行時無此現象。

低低流量報警信號觸發表明該列SEC系統導出核島熱量能力不足，不能滿足事故工況下冷卻核島系統能力的要求，根據運行準則機組需在24 h內向RRA運行條件的NS／SG（蒸發器冷卻停堆）模式后撤，極大地影響了機組運行。

1 低流量的原因排查

正常運行時SEC系統的流量是隨著海水潮位高低呈周期式變化的。B列SEC系統在相同潮位下流量高于A列約300 m3／h，故A列SEC于低潮位時頻繁觸發低低流量報警是A列內部原因造成的。針對造成流量低低報警的原因展開以下分析：

1．1 報警信號的準確性

針對報警事件首先應確定觸發報警的流量數值是準確的。采用便攜式超聲波流量計對A列SEC流量進行測量并與在線儀表進行對比。其測量值約3 250 m3／h，同一時刻在線測量值約3 300 m3／h，二者測量值相差1．5%，差別較小，認為在線測量值準確，排除了在線儀表不準觸發假報警的可能。

1．2 泵的水力特性

SEC系統A列運行泵1SEC003PO的水力特性如不合格，由于設備故障等原因在相應的工況下其揚程不達標可能造成系統流量過低，觸發低低流量報警。

通過對泵的水力特性進行計算可判斷其水力特性是否合格。數據采集及計算過程如表1所示。

計算得出在流量為3 250 m3／h時泵的總揚程為34．84 m，性能曲線圖在相應流量下泵的揚程為34．85 m，二者數值吻合。排除由于泵本體性能不達標而引起流量低低報警的可能。

表1 1SEC003PO特性計算

1．3 系統的管阻特性

引起流量低低報警的可能是SEC系統內某設備管阻通流特性不好，出現堵塞，造成流量低低報警。針對這種情況，分別對1SEC系統A列貝類捕集器以及RRI／SEC板式熱交換器進行了排查。1．3．1 貝類捕集器性能

貝類捕集器的主要作用是阻隔較大的貝類等（濾網3 mm×13 mm），防止其進入后面的板式熱交換器造成堵塞。為了防止貝類捕集器堵塞，設有貝類捕集器反沖洗裝置。1SEC系統A、B列貝類捕集器反沖洗流量畫面如圖1、圖2所示。

圖1 A列反沖洗時流量圖

圖2 B列反沖洗時流量圖

對比兩個圖，可以發現A列沖洗時只有一個流量高峰，峰值流量約3 700 m3／h，而正常情況應與B列相同，沖洗時有兩個流量高峰，峰值流量約4 100 m3／h。該現象是由于A列貝類捕集器反沖洗通道閥門1SEC023VE卡澀無法正常開啟造成的。

閥門卡澀導致反沖洗次數減少且沖洗流量低，可能造成貝類捕集器堵塞，引起低低流量報警。運行狀態下貝類捕集器無法拆卸觀察內部堵塞情況，但對比A、B列貝類補集器兩端差壓，發現二者相差不大，均在正常范圍內，且用內窺鏡觀察A列貝捕內部，未發現堵塞。

1．3．2 RRI／SEC板式熱交換器性能

1SEC系統A列有兩臺并聯的板式熱交換器（1RRI001RF、1RRI003RF），其作用為導出RRI系統熱量至SEC側海水。根據通流設備兩端差壓與流量大小呈負相關這一點，調出板式熱交換器兩端差壓曲線圖，發現板式熱交換器兩端差壓隨潮位高低呈類正弦振蕩，其數值均小于報警值（250 kPa），但4月初開始A列板換兩端差壓有明顯振蕩上升趨勢，最高達到241 kPa左右，與流量的降低趨勢相吻合。判斷可能是板式熱交換器內部出現堵塞造成系統低低流量報警。

2 針對板式熱交換器堵塞的處理

結合同行電廠的經驗決定分別打開兩臺板換的海水側端蓋觀察內部的堵塞程度再決定是否進行解體檢修。打開端蓋后發現海水進口側有部分貝殼類海生物堵塞在板片間的流道內，而出口側良好僅有少量細沙，入口側情況如圖3所示。

圖3 SEC側入口

由于遠離SEC管段入口端區域在流體流動時不易被沖刷，故海生物較多。進口海生物堵塞而出口沒有說明板換內海生物生長并不是很嚴重，同時也沒有發現大量泥沙污垢情況。結合其他電廠經驗不進行解體維修，使用壓縮空氣從海水出口側進行吹掃處理。經過2 h多的吹掃基本清理掉了海水入口側的海生物，直至流道內部未發現再有雜質被吹掃出來后回裝端部蓋板，吹掃處理結束。

3 處理后的再鑒定

對1SEC系統A列兩臺板式熱交換器進行吹掃后，重新啟動了1SEC003PO進行再驗證，對SEC系統A列板換兩端差壓以及流量進行了監測，數據顯示：A列板換差壓174 k Pa，流量3 561 m3／h；而同一潮位運行的B列板換差壓191 kPa，流量3 384 m3／h。對比兩列SEC的運行數據可知本次吹掃基本達到了目標，A列低低流量報警消除，運行狀態良好。

4 結論及建議

本文首先介紹了福清1號機組SEC系統A列流量低低報警事件，緊接著對報警產生的原因進行了分析排查，并針對原因進行了處理及再驗證，結果表明：報警消失，系統恢復正常，原因分析及處理方法正確。通過本次事件給出結論及建議如下：

（1）1SEC系統A列流量低低報警是由于RRI／SEC板式熱交換器流道被海生物堵塞引起的。根據此次經驗，當板換兩端差壓達到215～241 kPa（分別對應低高潮位）時，SEC側流量在低潮位時會引發低低流量報警。

（2）貝類捕集器的作用是防止大于3 mm的異物進入后面的板式熱交換器，但本次發現了大量的大于3 mm的海生物，可能是由于貝類捕集器網孔結構（3 mm×13 mm長孔）設計不合理造成的，建議將網孔改為3 mm×3 mm圓孔。

（3）交流發現使用國產板式熱交換器的同行電廠均出現過類似情況，而進口板換在相同運行時間及工況下表現良好，說明國產板式熱交換器抗堵塞運行能力較差，這很可能是由于板換本身制造工藝不足造成的，后續機組運行需增加板換定期維護頻率，發現問題及時處理，才能更好地確保機組安全穩定運行。

［1］吳方麗，蔣開炎，金波．板式換熱器的應用與維護［J］．廣州化工，2013，41（6）：142－143，157．

［2］周欣，林強．工程流體力學［M］．2版．北京：中國電力出版社，2014．