淺析核電站附屬/輔助廠房非放射性通風系統的運行、調試

摘 要：介紹了三代核電廠的附屬輔助廠房非放射性通風系統的設備布置與功能，總結了該系統的常規和應急響應的運行方式，以及調試過程中遇到的問題，分析了產生的原因。

關鍵詞：核電廠；核島；通風；自動控制；調試

在采用第三代壓水堆核電技術的AP1000核電站中，輔助廠房主要功能是為安全殼廠房外抗震I類的機械和電氣設備提供保護和分隔，附屬廠房包括附屬廠房內的非放射性人員工作和設備區、核島中壓開關間、除鹽水脫氧室以及輔助柴油機間等。附屬/輔助廠房非放射性通風系統（以下簡稱VXS系統）專門設計為以上兩個廠房相應區域提供通風、制冷、供熱功能以維持適于人員進入、設備存放及設備正常運行的環境條件。

1 系統組成及設備布置

VXS系統在設計時，采取了按功能需求，分區域布置方式，分為了六個子系統以滿足不同區域的設計要求：

1.1 公共區域HVAC子系統

公共區域HVAC子系統用于附屬廠房內的人員工作區域，維持溫度23-26℃，最低35%的相對濕度。該系統包括兩個50%容量的送風處理機組（每個機組流量為6726m3/h）。

1.2 開關室HVAC子系統

開關室HVAC子系統服務于核島中壓開關室，該房間內布置有核島內所有10.5kV，400V的設備交流電源開關柜。該系統包括2個100%容量的空氣處理機組（每個機組流量為43980m3/h）實現冗余，以保證對關鍵負荷的連續正常通風。

1.3 設備間HVAC子系統

該子系統用戶包括非1E級蓄電池室及充電器室，停堆斷路器室和非1E級貫穿件間，安全區辦公室和報警中心等。系統包括2個100%容量空氣處理機組（每個機組流量為52680m3/h）。非1E級蓄電池室裝有獨立的排風系統，防止室內氫氣聚集，保證氫氣體積濃度在2%以下。

1.4 主蒸汽隔離閥閥門間HVAC子系統

主蒸汽隔離閥閥門間HVAC子系統服務的房間包括位于安全殼和汽機廠房之間的主蒸汽和主給水管道。該子系統包括兩套100%容量空氣處理機組，每個機組流量為10782m3/h。

1.5 機械設備區域HVAC子系統

機械設備區域HVAC子系統服務于輔助柴油發電機室、除鹽水除氧間、硼酸制備間、南側空氣處理設備間。該子系統包括兩個50%容量的空氣處理機組（每個機組流量為8328m3/h）。輔助發電機室和硼酸制備間由于會產生易燃、腐蝕氣體，由獨立排風機將空氣排出。

1.6 閥門/管道貫穿件間HVAC子系統

該系統包括兩個100%容量疊放布置的空氣處理機組（每個機組流量為3390m3/h），服務于輔助廠房的100英尺標高的閥門/管道貫穿件房間。

2 空氣處理機組的運行方式及自動控制特點

VXS系統的空氣處理機組數量龐大，但其自動控制邏輯基本一致，現以其中較為復雜的設備間HVAC子系統為例來做如下論述：

每臺空氣處理機組包含3個電動風閥，排風調節風閥D035，用于調節排到室外環境的風量；混風調節風閥D036控制流經AHU的室外空氣與循環空氣的混合比例；室外新風調節風閥D037用于調節新風風量。聯合調節時，風閥D035和D037同步開啟或者關閉，使通過這兩個風閥的空氣流量大約相同，而D036則與以上兩風閥反向調節。當機組運行時，這些風閥可以接收PLS的室外溫度信號和風機出口溫度信號用于調節風閥的位置，以保證AHU的出口溫度維持在要求范圍內。其控制邏輯如下：

（1）當室外溫度小于15.6℃，風機出口溫度在11.1～13.8℃時，風閥D035、D037會根據遠控PLS指令在0～100%范圍內線性調節，D036則反向線性調節，以維持風機出口溫度穩定，此時冷凍水供水閥關閉，靠外部新風進行冷卻；當出口溫度繼續升高大于13.8℃時，表明新風調節風閥D037全開仍無法維持風機正常出口溫度，冷凍水供水閥會自動開啟，根據出口溫度線性調節開度大小；當出口溫度高于18.3℃，主控室收到高溫報警提醒操縱員設備故障。而當出口溫度低于11.1℃，排風風閥D035、新風風閥D037會維持2%開度，混風風閥D036維持98%開度；繼續降低至8.9℃時，主控室收到低溫報警，并在低于6.1℃ 120秒后自動停運空氣處理機組。（2）當室外溫度高于15.6℃，此時靠新風不僅無法有效降低出風溫度，而且會增加提供冷凍水的制冷機能耗。因此PLS遠控信號會強制D035、D037維持2%開度以提供必要的最小新風流量，D036維持98%開度，出口溫度由冷凍水供水閥調節。（3）應急響應：VXS系統送風風管安裝有煙感探測器，當檢測到煙塵水平高時，PLS會自動停運相應風機并閉鎖備用空氣處理機組的自動啟動。當發生失去正常交流電源（LOOP），此時冷凍水不可用，為盡量維持環境溫度，備用電源帶載VXS系統后，操縱員可根據需要手動開啟“一次通過”模式，強制D035、D037維持2%開度，D036維持98%開度為用戶房間通風換氣。

3 調試發現的常見問題

在VXS系統的移交以及調試過程中，遇到了一些典型問題，總結如下：（1）建安向調試移交階段：該階段因設備未上電無法運轉，大部分情況進行的是常規的目視檢查，以驗證設備完整性為主。（2）系統與設備調試期：此階段會發現各類安裝類、設計類、設備缺陷類問題。下面以故障現象分類，分析可能的原因。a.風機振動超標：風機轉子動平衡不好；風機底座未找平；與風機相連的部件松脫，如地腳固定螺栓未上緊，風機潤滑油管松動；風機與電機的軸對中性不好。b.電機運行溫度超標：此類問題較為常見，一般驗收標準為相對環境溫升小于40℃。可能原因：從設備安裝至移交調試，因受工程進度制約，往往間隔較長甚至是幾年時間，設備出廠時所帶的潤滑油脂極可能已過期變質，須及時更換；潤滑油脂加注過多，須清除多余部分；可能是設備處于磨合期，在確認無其他異常情況下可以繼續運轉，溫度會漸漸回落至穩定。c.出現噪音：由振動高引起；風機葉片或管道有異物；軸承安裝、潤滑不良；風機轉軸彎曲；連接電機與風機的皮帶張緊力不足；風機轉向與設計相反，須為動力電纜換相。d.風機出口風量不足：通風系統的風閥在線錯誤，如防火擋板未打開；如風機出口有重力逆止風閥，則可能該閥門葉片沒有全開，須調整風閥配重；管網阻力大于設計值，或電機功率選型過小；流量計出現故障，建議可以配合風機電流讀數是否正常進行定性判斷。e.設計問題：空氣處理單元中高效和低效過濾器合并安裝在一起，壓差計測量值為高低效過濾器的壓差之和，當壓差過高時無法準確判斷是單獨更換還是全部更換；部分風閥和檢查窗可達性很差，為后期維修帶來困難；部分機組的供熱負荷計算余量不足（或取消了風機供熱盤管），導致極寒冬季出現房間至冰點的情況。f.關于設備在調試期的維護：根據廠家手冊的建議保養條目和周期嚴格進行，并留下紙質維護記錄，既防止遺漏下次的維護也便于向生產運行部門移交時的文件審查。除了風機電機的油脂定期更換，處理機組內的換熱銅管因為單價高昂，硬度較低易變性，需要格外留心。銅管入口在首次進水前建議加裝濾網，以免管道雜物堵塞。冬季時如沒有電伴熱等防凍保護，一定要擰開銅管下方的絲堵進行徹底放水，以免因為低溫凍結將銅管脹裂。

4 結束語

全面了解分析系統的設備布置及功能運行特點，有助于及早發現、解決系統設計和設備施工安裝問題，利于提前制定調試計劃與方法；由于通風系統的共通性，歸納總結調試經驗對其他通風系統的調試也會更有益處。

參考文獻

[1]顧軍，等.AP1000核電廠系統與設備[M].北京：原子能出版社，2010.