設備冷卻水系統調試階段流量調節分析

趙 洋，曾 斌

福建福清核電有限公司，福建福清 350318

設備冷卻水系統調試階段流量調節分析

趙 洋，曾 斌

福建福清核電有限公司，福建福清 350318

由于設備冷卻水系統（RRI）是核電站一個重要的核安全相關系統，在機組正常穩定運行和事故狀態下，RRI系統為核島各種設備提供冷卻水，并參與承擔導出堆芯余熱和乏燃料組件衰變熱的任務，設備冷卻水系統的正常運行（提供期望的冷卻水流量）是保證導出熱量及冷卻各個用戶熱量的基本要求，RRI系統的流量調節試驗是保證其正常導出熱量的必要條件，本文主要介紹了調試期間設冷系統的流量調節遇到的問題、問題分析及解決方案等，為后續機組該系統的調試及安全穩定運行提供參考。

設備冷卻水系統；流量調節；問題分析

設備冷卻水系統（RRI）是保證核電廠正常運行的重要系統，其安全穩定經濟的運行是保證核電站正常運行的前提條件。RRI系統的主要功能是冷卻核島各種熱交換器，通過RRI/SEC板式熱交換器將熱量傳遞給最終熱阱——海水（SEC為重要廠用水系統），其穩定的流量和良好的換熱性能是導出用戶熱量，保證機組正常運行的先決條件。只有保證各個用戶的流量滿足設計要求，才能為機組安全經濟穩定高效的運行提供保障。因而流量的調節分配工作也是機組調試階段設備冷卻水系統最重要的工作內容之一。

1）系統組成。

設備冷卻水系統是處在重要廠用水系統（SEC） 與核島設備中間的一個封閉回路，其包括兩個獨立的安全系列和一個公用環路，公用環路由兩個安全系列中的任一系列供水[1]。

設備冷卻水系統內與反應堆安全設施和冷停堆相關的部分具有100%的冗余度。供水回路由兩個獨立的安全系列組成，在事故工況下兩個系列中的每一個都能夠100%的冷卻設備。每個安全系列由兩臺100%容量的離心泵，兩臺50%容量的RRI/SEC板式熱交換器，一個波動箱和相應的管道及儀表組成。

2）調試期間用戶概述。

調試過程中，首先要對各個用戶單獨的流量進行整定，設備冷卻水系統（RRI）各用戶的投運過程應有先后順序。以安全系列B列為例，首先投入的是流量最大的用戶安全殼噴淋系統的熱交換器，保證設備冷卻水泵的基本運行負荷及流量，接下來按照流量由大到小的順序依次投運其他用戶。在初步滿足用戶流量的需求后進行正常運行工況下與非正常運行工況下的流量驗證試驗[2]。

流量調節過程中，須關注整個系統的設冷水流量穩定在最大流量和最小流量之間（1000-3500m3/h）。福清核電廠采購的設備冷卻水泵為SULZER公司生產的型號為NP500-510/54的臥式單級離心泵，其額定轉速為1485r/min，額定電壓6.6KV，額定電機功率630kW，額定流量2838m3/h，額定揚程64.2m[3]。

1 設備冷卻水泵運行特性與系統流量關系

運行過程中，流體的輸送任務是由離心泵和管路共同完成的，工作狀態與離心泵和管路二者緊密相關。流量的調節可通過調節閥門開度以改變管路特性，或通過調節離心泵的轉速以改變泵的特性。兩種調節方式使得調節后的流量與壓頭均發生變化，從而引起能耗的差別，RRI系統調試過程中需要根據用戶需求調節閥門開度進行流量調節[4]。同時需要考慮系統總流量的分配，因管道布置、流阻等多方面原因，用戶流量會有一定損失。這個系統流量的分配需要進行多次微調，直至保證每個用戶的流量偏差均在設計流量要求范圍內，滿足系統安全穩定運行需要。

2 流量調節常見問題及分析

設備冷卻水系統調試過程中，偶爾會出現用戶實際流量與設計定值不匹配的情況。遇到這類情況，首先需要分析系統在線情況，其次對泵本體進行檢查，最后對用戶側管路的設備進行排查，重點查看是否存在閥門故障、孔板安裝、管路堵塞等問題導致流量失配的情況。現場工作中遇到過如下幾類問題。

2.1 系統在線與工況不一致導致流量失配

例如調節電氣廠房冷凍水系統冷凍機的設冷水流量時，RRI系統在該用戶上存在旁路管線，系統在線時沒有對旁通管線閥門進行隔離，導致用戶進出口調節閥全開的情況下實際流量仍未達到設計值（150m3/h）。后續機組調試時，在工作之前應認真分析用戶工況及系統在線要求，避免此類問題再次發生。

2.2 系統設備參數與設計文件不一致導致流量失配

例如對9TEU002RF進行流量調試時，發現用戶流量無法達到設計值14m3/h，經對系統在線、孔板尺寸、閥門行程等檢查，最終確認9RRI290VN閥門是從福清3、4號機組拆借8RRI308VN安裝代替使用。9RRI290VN（大連大高）與8RRI308VN（蘇閥）閥門RIN碼“國標標識符號（National Identification Mark）”相同但廠家不同。

查詢設計文件，大連大高閥門的設計流量為42m3/h，而蘇閥閥門的設計流量為9m3/h。問題確認后，重新采購大連大高的同類型閥門進行更換，最終用戶流量滿足設計要求。后續機組調試時，應對關鍵設備的技術文件進行仔細查看，確保設備參數滿足設計要求。

2.3 用戶設備本體自帶調節閥導致流量失配

例如9DWL001GF流量調節時發現用戶流量無法滿足設計要求，經對管路上的設備（對設備截流孔板，測量儀表及其孔板和止回閥的回座性能）分析后，發現9DWL001GF設備本體裝有冷凝壓力水量調節閥，當冷卻水供水溫度過低而導致冷凝壓力過低時，閥門開度減小，冷卻水流量相應減小。其以設計工況（設冷水溫度15-35℃的情況下設計的流量閥門全開流量63m3/h）而在調試過程中設冷水側溫度為18℃，導致壓差調節閥出現節流，導致流量無法達到要求。后續機組調試時，應重點關注由用戶系統自身信號來控制設備冷卻水系統的閥門，避免問題再次發生。

2.4 孔板安裝問題導致流量失配

現場調試過程中，由于孔板裝反或孔板型號不正確導致流量不匹配，例如測量孔板1RRI341KD裝反導致流量無法監測，主控儀表顯示流量為零；安裝單位在安裝過程中使用臨時孔板，系統移交時未按照移交要求對1RRI063DI進行正式孔板的更換安裝，導致孔板截流能力不足致使用戶流量偏大。

3 結論

設備冷卻水系統是保證核電廠正常運行的重要系統之一，其為核島內各熱交換器提供冷源。因此，設備冷卻水系統的安全穩定經濟運行至關重要。其冷卻水流量的大小直接影響用戶側的性能，從而影響整個電站的正常運行，在調試階段設冷系統的調試實踐，可總結經驗如下。

1）設備冷卻水系統在線時準確無誤，避免在線過程中出現在線失誤導致流量失配。

2）設備冷卻水系統移交過程中，嚴格審查移交文件中的安裝記錄，同時現場檢查確認，確保設備安裝與設計正確無誤。安裝質量是調試工作順利進行的前提，安裝問題會對調試工作的進展帶來極大困難，保證安裝移交質量是調試工作正式開展前的重點任務。

3）調試過程中發現用戶流量與設計值不匹配時，要認真對系統在線、用戶運行工況、設備安裝、設計文件等進行分析論證，發現問題制定解決方案，確保各個用戶的流量滿足設計文件要求，為電廠的安全穩定經濟運行奠定基礎。

[1]王志超.設備冷卻水系統手冊.中國核電工程有限公司.2009.

[2]程穩，范霞飛.秦山核電廠設備冷卻水系統流量分配試驗.核動力工程，1993（1）：20-26.

[3]張旭東.福建福清核電廠一期工程1/2RRI 001/002/003/004PP設備冷卻水泵操作維修手冊.大連：SULZER設備運行維修手冊.2011：6-8.

[4]王松嶺.流體力學.中國電力出版社，2011：20-30.

TM6

A

1674-6708（2015）148-0102-01

趙洋，本科，助理工程師，研究方向：核電廠調試