核電站冷水機組故障分析與維修方案研究

鄧羽村

中核核電運行管理有限公司，浙江嘉興 314300

核電站冷水機組故障分析與維修方案研究

鄧羽村

中核核電運行管理有限公司，浙江嘉興 314300

簡要分析核電站冷水機組的主要工作原理，同時總結冷水機組的常見故障，并在此基礎上提出有效的解決對策，進而為相關研究提供一定思路和見解。

核電站；冷水機組故障；維修方案

現階段，我國很多地區的發電廠均是采用核電進行發電，與傳統意義上的火電發電形式相比，核電發電具有污染小、發電量多等優勢。冷水機組是核電站發電過程中的主要輔助設備，能夠為核電發電運行提供良好的冷源，對核電站發揮經濟效益及社會效益意義重大。為此，要保證冷水機組時刻處于正常運行狀態，為核電站高效運行提供保障。

1 冷水機組的主要工作原理

冷水機組系統在運行過程中，實際是將冷凍水放置在相對封閉的回路系統中，通過相應的通風系統對管盤回收的熱能進行冷卻處理，并利用冷水機組傳輸至冷卻水系統中。冷凍水系統在控制室中主要發揮空調系統的作用，同時主通風、電纜通風等系統中的冷卻盤管可為整個系統提供冷凍水，這部分的冷卻水的溫度為9℃[1]。

冷水機組在進行制冷時，主要包括四個步驟：其一，利用壓縮機將低溫、低壓狀態下的冷媒氣體進行有效壓縮，進而將其轉化為低溫低壓的氣體；其二，氣體在經過冷凝器的過程中，可將氣體轉化為液體，這時液體的狀態為高溫、高壓；其三，利用電磁膨脹閥，將高溫、高壓液體轉化為低溫、低壓的液體；其四，低溫、低壓液體在蒸發器中可充分吸收熱量，進而轉化為低溫低壓狀態的氣體，進而實現整個冷水機組的制冷過程。如圖1所示[2]。

圖1 核電站冷水機組主要工作原理圖

在冷水機組的全部制冷過程中，冷媒氣體首先經過壓縮機，并依此向冷凝器、電磁膨脹閥、蒸發器方向流動最終回到壓縮機中，依此循環，實現良好的制冷效果。

2 核電站冷水機組常見故障分析

2.1 熱管脹裂

冷水機組的進水口是比較容易發生堵塞的位置，一旦異物將進水口堵塞，就會造成相應位置的熱管結冰，在溫差較大的情況下會導致熱管發生脹裂。這樣一來，水分會直接進入到壓縮機內，進而產生濕壓縮作用，造成壓縮機葉輪的損壞。

2.2 壓縮機軸承損壞

在實際工作中，很多運行故障是由過量制冷劑造成的，也就是說，當像冷水機組中注入超量的制冷劑后，可導致壓縮機的軸承發生損壞，進而造成壓縮機葉輪損毀。專業人員在對運行事故原因進行綜合分析過程中發現，導致壓縮機軸承損壞的主要原因還包括，軸承潤滑系統及冷水機組供油系統中存在大量異物，給壓縮機軸承的正常工作帶來較大影響[3]。

2.3 管路穿孔

當冷水機組系統內部的壓力處于比較低的狀態時，會導致冷水機組自身的保護開關裝置無法發揮正確的保護效果，進而導致異物直接進入到相應的管口位置，并在此處堆積。同時，冷水機組長期運行過程中，若忽視其定期清理、清洗工作，則會導致管路腐蝕，嚴重時直接造成管路穿孔。

3 核電站冷水機組故障維修方法

通過對實際工作常見運行故障類型及原因的分析，結合冷水機組實際運行需要，制定出以下故障維修方法。

3.1 熱管脹裂維修方案

為進一步避免或減少進水口被異物堵塞，要定時對進水口位置進行檢查，發現異物及時進行有效清理，防止水分會直接進入到壓縮機內，減少壓縮機葉輪的損壞。同時，可在核心的管路接口位置安裝相應的過濾器，進而有效預防異物直接進入冷水機組的管路中，避免管路堵塞。對于冷水機組進水口堵塞所引發的熱管脹裂現象，首先要在壓縮機軸承及相應位置噴涂耐磨材料，耐磨材料在選擇時，要保證其具有較強的穩定性，進而保證壓縮機軸承貼合更加密實，減少軸承的疲勞性損壞。

3.2 壓縮機軸承維修方案

為減少壓縮機軸承損壞現象，要對制冷劑添加進行有效控制，根據冷水機組實際運行狀況，科學合理注入制冷劑，避免制冷劑超量所引起的縮機葉輪損壞。同時，要對軸承潤滑系統、冷水機組供油系統進行定期檢查，發現異物及時進行處理。對冷水機組的整體運行情況進行常規檢測，出現異常狀況要立刻進行排查，有效規避冷水機組運行事故。定時對冷水機組內部核心組成部分進行檢查，如冷凝器、冷凍水泵等[4]。在常規檢查的基礎上，還要對其進行及時清理，避免管道腐蝕對機組整體運行效率的影響。針對已經損壞的部位，要根據情況進行維修或直接更換。

3.3 管路穿孔維護方案

保證冷水機組系統內部壓力正常，避免壓力過低現象，進而保證冷水機組保護開關裝置的正常運行，充分發揮其自身的保護作用。只有這樣，才能進一步避免異物直接進入到管口位置。與此同時，要對冷水機組進行定期檢測、清理、清洗，有效減少管路腐蝕現象，杜絕管路穿孔事故。在實際工作中，要對重點部位設備及冷凍水開關進行檢查，同時及時對制冷劑進行更換，保證冷水機組系統的整體制冷效果，提高核電站運行效率。

3.4 關鍵點維護方案

冷水機組常見故障被有效排查后，應對機組內部各項參數進行重新設置，包括：其一，對機組內部的熱力膨脹閥進行有效調整，密切關注壓力差變化情況，嚴格按照液位高度對其進行合理調整。其二，對壓縮機內部的汽封壓力進行調整，使其大于蒸發所產生的壓力（0.40-0.15MPa）。其三，對機組葉輪自身的平衡壓力進行調節，進而實現壓縮機液體閥門的高效整合，進一步對葉輪壓力進行控制。通常情況下，調整后的葉輪壓力要大于蒸發所產生的壓力（0.15-0.45MPa）[5]。實時對機組運行狀況進行密切監控，以便及時發現運行故障，保證機組運行安全。

4 冷水機組日常維護常見問題及改進策略

根據實踐工作經驗認為，現階段很多核電發電冷水機組自身也存在一定問題，給整體運行帶來較大影響。為此，要善于發現問題，并及時提出相應的整改措施。

4.1 人工調整弊端

無法按照冷凝壓力變換對冷水流量進行調整，導致這種現象的主要原因為機組內部缺乏水流量監測系統，因此冷卻水流量需依賴人工調整，進而無法保證準確性。對于此種且情況，可在冷凍水設備內部添加智能化的水流量監控系統，保證冷凝壓力和冷水流量之間的同步，進而提高整個機組的運行效率及安全性。

4.2 冷水機組環保問題

冷水機組長期運行，需要消耗大量資源，屬于高耗能作業。同時，很多冷水機組依靠氟利昂制冷，可對大氣層造成嚴重的破壞。為此，在實際工作中，可選用更加安全環保的制冷劑，進而保證冷水機組制冷系統的節能性，并在此基礎上減少氟利昂消耗，減輕制冷劑對大氣的影響。另外，可通過更換增速齒輪及密封材料等方法，進一步減少核電站冷水機組運行對自然生態環境的破壞。只有這樣，才能確保核電站安全、高效、節能運行。

5 結論

綜上所述，核電站冷水機組的正常運行，對核電站日常生產工作具有推動作用，因此探討冷水機組常見故障，并采取必要的措施進行預防和解決，具有重要的現實意義。作為核電站的主要工作人員，要立足于冷水機組工作理論，充分結合實際應用，及時發現問題，并采取有效對策進行解決。同時，要對核電站自身的安全檢測技術進行不斷強化，保證核電站高效、安全運行，為提高經濟社會效益夯實基礎。

[1]黃海銘，劉雋，陳龍.核電站冷水機組常見故障分析診斷與維修[J].硅谷，2014（22）：77-78.

[2]王定.核電站冷水機組常見故障分析診斷與維修[J].科技創新導報，2015（18）：89.

[3]吳寒梅.電站設備故障風險分析與維修決策[D].華北電力大學（北京），2011.

[4]董曉峰.基于RCM分析的智能化汽輪機組故障診斷系統研究[D].華北電力大學，2012.

[5]王成成.基于可靠性分析的風電機組狀態維修決策研究[D].華北電力大學，2014.

TM6

A

1674-6708（2015）150-0037-02