核電機組調試期間設備和系統(tǒng)的維護保養(yǎng)

賈京京，張志柳

（中國核電工程有限公司，北京100071）

核電機組調試期間設備和系統(tǒng)的維護保養(yǎng)

賈京京，張志柳

（中國核電工程有限公司，北京100071）

核電機組在調試期間有關容器類、機電設備、閥門和儀表以及發(fā)電機、汽輪機、海水系統(tǒng)和蒸汽發(fā)生器等重要設備或系統(tǒng)的保養(yǎng)方式。

核電機組；調試；維護保養(yǎng)

0 前言

作為核電機組工程建設中的重要一環(huán)，調試是驗證核電機組能夠安全、可靠運行的過程，是核電機組跨建造、運行兩個階段的重要、關鍵的步驟之一。在調試期間，機組一、二回路的熱力設備在較長時間內(nèi)處于停用狀態(tài)。水汽系統(tǒng)因開口或設備不嚴密而使水汽側暴露在大氣環(huán)境中，從而引發(fā)熱力設備水汽側出現(xiàn)氧腐蝕。發(fā)電機等電氣設備除此以外，還要考慮電氣性能的可靠性，轉動設備的油脂的時效性等等。因此，必須對已安裝的系統(tǒng)和設備進行維護保養(yǎng)。其目的是確保系統(tǒng)和設備在商運前的可用性，以滿足機組運行和核安全規(guī)范的要求。

1 核電機組設備維護保養(yǎng)方法

（1）干保養(yǎng)。通過填充干性保養(yǎng)介質實施的保養(yǎng)方法，一般包括干風、氮氣、固體藥劑等。

（2）濕保養(yǎng)。通過充滿水進行保養(yǎng)的方法。根據(jù)材料性質的不同，充水可以是原水、除鹽水、除氧水。根據(jù)需要在水中添加次氯酸鈉、聯(lián)氨、磷酸三鈉用以防止海生物孽生、除氧或緩蝕等化學藥劑。

（3）定期運轉。使設備定期投入運轉的保養(yǎng)方法。（4）潤滑。對轉動摩擦部分定期添加或更換潤滑劑的保養(yǎng)方法。（5）表面清潔和防護。對設備部件表面進行定期清掃、涂刷油脂、油漆隔離空氣的保養(yǎng)方法。（6）保溫與防凍。對設備進行保溫或防凍防潮的保養(yǎng)方法。（7）電化學保護。改變設備部件電位減緩腐蝕的保養(yǎng)方法，即陰極保護法，分外加電流保護和犧牲陽極保護兩種。

（8）盤車。在電機設備啟動前，用人力或盤車裝置將機泵轉動幾圈，以消除因設備長期停運或其他原因引起的非永久性彎曲。

（9）定期取樣。對設備中水或油等介質進行定期取樣化驗，確保設備中介質的合格。

（10）電氣保養(yǎng)。對機電設備定期測量電機直流、絕緣電阻等，確保機電設備可以正常使用。

2 設備維護保養(yǎng)范圍

一般來說，調試期間涉及到的設備維護保養(yǎng)一般包括容器類、機電設備、閥門和現(xiàn)場儀表等。

2.1 容器類設備的維護保養(yǎng)

容器類設備包括各種容器、熱交換器、管道、泵體和閥門閥體等機械設備的盛水部分。調試期間，只要設備、系統(tǒng)符合保養(yǎng)先決條件并預計停用時間超過1個月的，應盡快使設備、系統(tǒng)處于良好的保養(yǎng)狀態(tài)；對于不同設備，維護保養(yǎng)的方式也有差別。

（1）原則上碳鋼材料采用濕式保養(yǎng)，不銹鋼材料采用干式保養(yǎng)。對已生銹的表面應及時除銹并采取合適的保護措施。

（2）除了設備、系統(tǒng)進行試驗、定期檢查外，一般不允許退出保養(yǎng)狀態(tài)，除非有數(shù)據(jù)和經(jīng)驗表明，在系統(tǒng)設備退出保養(yǎng)一段時間內(nèi)，不會發(fā)生腐蝕或其腐蝕程度極其輕微，在可以接受范圍內(nèi)。

（3）濕保養(yǎng)通常采用pH值為10～10.5的堿性溶液，化學添加劑采用聯(lián)氨、氨溶液等，并根據(jù)系統(tǒng)、設備的特點進行配置。所有濕保養(yǎng)應定期對其介質溶液進行取樣分析，檢查其介質濃度、pH值是否滿足規(guī)范要求，超出標準時應進行補充或更換。

（4）對于充氮氣保養(yǎng)的系統(tǒng)設備周圍應加強空氣中的氧濃度監(jiān)測，防止氮氣大量泄漏和氧濃度過低，應加強和保持通風狀態(tài)。并對其壓力進行監(jiān)測，若發(fā)現(xiàn)壓力降低，應及時補氣。

（5）對于采用固體藥劑加氣體的干保養(yǎng)應定期對固體藥劑進行檢查，確認其是否有效并及時予以更換。

（6）對室外或室內(nèi)溫度＜0℃的充水設備和管道，應采取防凍措施。

2.2 機電設備的維護保養(yǎng)

（1）有環(huán)境要求的機電設備，應采取措施，保持其周圍環(huán)境溫度、濕度在要求的范圍內(nèi)，避免腐蝕性氣體和灰塵的侵入。必要時采取安裝臨時空調、臨時遮蔽等措施。

（2）定期檢查和保持設備外表面的清潔和完整，對金屬部件裸露部分應采取防銹保護措施（涂抹防銹類油脂等）。

（3）轉動設備（泵、風機等）采取定期運轉的保養(yǎng)方式，若無法進行定期運轉，則定期盤車。

（4）機電設備的轉動或傳動部分（變速箱等）需要潤滑，應檢查潤滑情況，頻度每月一次，并定期添加和更換潤滑劑。

（5）機電設備的動力驅動部分按電動機進行保養(yǎng)，應定期檢查電機絕緣水平、直流電阻，頻度每年一次；若有自帶電加熱器應及時投入，并定期檢查電加熱器直流電阻與絕緣電阻，頻度每年一次；有加油嘴的應定期進行電機軸承潤滑，頻度為連續(xù)運行情況下3個月1次，切換運行情況下6個月1次。

（6）針對電動主給水泵潤滑油及調節(jié)油系統(tǒng)、循環(huán)水泵潤滑系統(tǒng)、6.6 kV交流應急配電等系統(tǒng)以及機組中6 kV以上泵（主泵、重要廠用水泵、上沖泵、安全殼噴淋泵、啟動給水泵、設備冷卻水泵、閉式冷卻水泵等等），應定期對系統(tǒng)內(nèi)或泵內(nèi)油進行取樣分析。若取樣分析結果不合格，則要對其進行油沖洗、濾油或者換油工作。

2.3 閥門的維護保養(yǎng)

閥門保養(yǎng)通過現(xiàn)場排查方式實施，主要通過目視分系統(tǒng)對閥門的外觀完整性、腐蝕、潤滑進行檢查。檢查的內(nèi)容一般包括閥門各部件是否有可見缺陷，生銹是否，對其表面涂防銹油；檢查閥門鉛封、蓋帽、標牌、閥位指示、氣動附件等齊全完好；檢查螺栓、螺母處是否松動，若有對其進行緊固；檢查閥桿等傳動部件表面是否有污物，如有對其進行擦拭，達到表面清潔干凈。對于電動閥、氣動閥，還要檢查閥門接線是否牢靠，氣動附件是否齊全、完整。

2.4 現(xiàn)場儀表的維護保養(yǎng)

現(xiàn)場儀表的維護保養(yǎng)工作包括檢查儀表零點示值是否滿足誤差要求，若超差則重新調整并校驗；校驗儀表示值是否滿足誤差要求，若調整后仍不滿足則對其進行同型號更換；檢查開關類儀表動作值及回差是否滿足要求，若不滿足則對其調整直至滿足要求；檢查熱電阻類儀表是否滿足絕緣性能要求，及時排除探頭內(nèi)老化故障。

3 特殊設備的保養(yǎng)

在核電機組中，像發(fā)電機、汽輪機等大型設備在調試期間也要進行維護保養(yǎng)工作。由于設備結構復雜，因此在保養(yǎng)方式上也存在較大的不同。

3.1 發(fā)電機保養(yǎng)

以四級半轉速同步發(fā)電機為例，其由定子、轉子、端蓋及軸承、油密封裝置、冷卻器及其外罩、出線盒、引出線及瓷套端子、內(nèi)部檢測系統(tǒng)等部件組成。其保養(yǎng)分為定子線圈、轉子、機殼和定子鐵芯3個部分分別開展。定子線圈的保養(yǎng)要在外部管路沖洗合格后，發(fā)電機進水循環(huán)，電導合格后停運系統(tǒng)再執(zhí)行。首先開啟定子冷卻水最低點的放水閥將發(fā)電機內(nèi)殘水排放干凈、用壓空吹掃干凈后關閉。之后發(fā)電機定子冷卻水系統(tǒng)水箱及發(fā)電機定子線圈內(nèi)部通過氮氣瓶供氮用氮氣覆蓋，密封保存，壓力保持在5～10 kPa（表壓）。同時要每周檢查氮氣壓力，當?shù)獨鈮毫Γ?.5 kPa時，應及時補充氮氣。使用除濕機連續(xù)除濕；發(fā)電機轉子的保養(yǎng)體現(xiàn)為跟隨汽輪機大軸定期進行盤車，大軸停止時保證與原先位置180°的翻轉即可；發(fā)電機機殼和定子鐵芯的保養(yǎng)要通過發(fā)電機氫氣冷卻系統(tǒng)進氫隔離閥向發(fā)電機內(nèi)部連續(xù)供給潔凈干燥的儀用壓縮空氣，發(fā)電機密封油系統(tǒng)停運，壓縮空氣通過發(fā)電機兩端密封排至環(huán)境，以保證發(fā)電機內(nèi)部的微正壓。

3.2 汽輪機及凝汽器的保養(yǎng)

在調試期間，由于機組長時間停運，在潮濕的環(huán)境下汽輪機動靜汽機葉片和凝汽器等設備會產(chǎn)生以電化學反應為主的腐蝕現(xiàn)象。腐蝕會隨著時間的發(fā)展慢慢向著蒸汽發(fā)生器遷移，同時在機組功率運行期間會成為源點繼續(xù)腐蝕，從而影響機組的正常運行。為了防止該現(xiàn)象的出現(xiàn)，對汽輪機及凝汽器采用干風保養(yǎng)，可以通過干燥的空氣長時間的吹掃以保證金屬表面不形成液膜，從而阻斷形成電化學腐蝕的兩個必要條件之一（電解質溶液），有效地防止重要設備和管道的腐蝕。

當實施干風保養(yǎng)時，凝汽器要保持無水狀態(tài)，凝汽器熱阱人孔打開并用防護網(wǎng)封閉，干風保養(yǎng)裝置通過臨時管分別與低壓缸人孔相連，每臺低壓缸人孔分別用軟管接至除濕機；兩臺轉輪除濕機運行時進入低壓缸的熱空氣，通過低壓缸對側安裝了防護網(wǎng)人孔排出，這種工況運行僅在凝汽器熱阱充水情況下運行；待凝汽器熱阱排水完畢后，將2臺凝汽器熱阱人孔打開，封閉安裝有防護網(wǎng)的低壓缸人孔，熱空氣從兩臺凝汽器熱阱人孔排出。如蒸汽除濕再熱器或高壓缸正在施工，可暫時不納入保養(yǎng)范圍。如蒸汽除濕再熱器或高壓缸及附屬管路已經(jīng)安裝完工，則按常規(guī)島保養(yǎng)系統(tǒng)空氣干保養(yǎng)的方法。將兩臺轉輪除濕機通過臨時可拆卸風道和移動式空氣干燥器分別與汽水分離再熱器A和B的人孔門連接。

干風的流程：干風從蒸汽除濕再熱器人孔進入后分為3路：一路進入高壓乏汽管道，再經(jīng)高壓缸并通過汽機主蒸汽閥到主蒸汽母管，然后經(jīng)旁路管道進入凝汽器；一路進入低壓缸，并通過低壓缸進入凝汽器；一路進入低壓缸，通過抽氣管道進入各低壓加熱器的蒸汽空間和疏水管進入凝汽器

對汽輪機和凝汽器實施干風保養(yǎng)時，其相對濕度期望值≤50%、限值≤60%。干風保養(yǎng)開始時要對其每天持續(xù)測量3 d，直到濕度≤60%。這之后要接著每周測3次，確保濕度合格。

3.3 海水系統(tǒng)的保養(yǎng)

海水系統(tǒng)具有較大的特殊性：海水腐蝕性強，容易造成設備銹蝕；循環(huán)水系統(tǒng)泵容量大，啟動一次非常費時費力；海水浸泡的溝壁及設備內(nèi)壁易長海礪子。為此，海水系統(tǒng)的保養(yǎng)可以同時采用“濕保養(yǎng)”和“干保養(yǎng)”2種方式，即保持鼓網(wǎng)、循環(huán)水泵泵殼間保養(yǎng)期間均處于海水浸泡狀態(tài)、凝汽器鈦管處于無水狀態(tài)；對于已先投運的重要廠用水系統(tǒng)可在加氯框按正常程序加藥；從海水進水閘門、海水過濾系統(tǒng)、鼓網(wǎng)（或旋轉濾網(wǎng)）到循環(huán)水泵泵體之間均處于海水浸泡狀態(tài)，可在循環(huán)水管溝人孔加藥，次氯酸鈉濃度按（1～3）×10-6進行調整，每半月1次對濃度進行監(jiān)測；從凝汽器循環(huán)水入口至循環(huán)水系統(tǒng)海水排出口采用干保養(yǎng)方式；由于海水系統(tǒng)大部分管道和設備都預埋在地下或浸泡在海水中，無論是在運行或保養(yǎng)期間，都必須投運陰極保護系統(tǒng)，定期監(jiān)測其外加電流并記錄。

3.4 蒸汽發(fā)生器二次側保養(yǎng)

作為特殊重要設備，蒸汽發(fā)生器（SG）在停止工作期間，必須要嚴格控制其含氧量，以防出現(xiàn)局部腐蝕。在SG安裝之后的任何狀態(tài)到進水之前這個階段，一般采取冷態(tài)干保養(yǎng)的方式，用氮氣將SG中所有空氣排出，確保其氧含量為最低值。當熱態(tài)功能試驗結束之后，SG在非核蒸汽沖轉之后到一回路正式調試投運升溫升壓期間，由于SG中熱分解可能會導致聯(lián)氨濃度不足，熱對流不足以保證水中化學試劑均勻，所以采用經(jīng)化學處理的除氧水向SG充水（含氧量＜0.1×10-6），并將SG置于氮氣保護下，成為冷態(tài)濕保養(yǎng)。

3.4.1 冷態(tài)干保養(yǎng)

在對SG進行冷態(tài)干保養(yǎng)之前，必須要求與其相連的主蒸汽系統(tǒng)、汽機旁路系統(tǒng)、主給水流量控制系統(tǒng)輔助給水系統(tǒng)、核取樣系統(tǒng)閥門可用。核島氮氣分配系統(tǒng)可用。SG二次側通過真空泵進行抽真空操作，當壓力達到5 kPa時，隔離真空泵。然后打開SG氮氣供應閥。當SG壓力達到0.07 MPa時，對SG內(nèi)空氣進行取樣。若氧含量＞0.2%，則進行氮氣置換，直至氧含量＜0.2%為止。充氣過程中，保持氮的超壓≥20 kPa，這一限值既可以阻止空氣進入SG，又可以避免核島氮氣分配系統(tǒng)產(chǎn)生低壓報警信號。

在SG執(zhí)行冷態(tài)干保養(yǎng)期間，要定期進行濕度檢查。使用的濕度計必須適合測量的濕度，不能使用在相對濕度低于20%時測量不精確的空氣濕度計。在干態(tài)保養(yǎng)期間，必須按下述進行濕度檢查：如果SG打開，每天檢查1次；如果SG關閉，每周檢查1次。如果以開式回路向SG供氣，則濕度計應放在蒸汽發(fā)生器的二次側；如果以閉式回路向SG供氣，則濕度計應在從SG空氣出口通向干空氣源吸口側的返回管線上測量；空氣源出口處的濕度應每周測量1次，以確認系統(tǒng)在正確地運行。

3.4.2 冷態(tài)濕保養(yǎng)

（1）技術要求。①在60℃左右進行（非核蒸汽沖轉后），這時蒸汽發(fā)生器或已排空，或者雖然部分或全部地充滿水，可以實施冷態(tài)濕保養(yǎng)。②要求蒸汽發(fā)生器在充以氮氣前完全排空，而且二次側處于絕對壓力為5 kPa的真空之下。在抽真空之前，必須手動關閉相應SG和相連管道的儀表管線（壓力、水位和流量）上的隔離閥。③蒸汽發(fā)生器必須在氮氣過壓至少2 kPa表壓的情況下充水。④蒸汽發(fā)生器冷態(tài)濕保養(yǎng)期間超過一個月時，應每月進行兩次攪混和取樣操作。為了使蒸汽發(fā)生器內(nèi)溶液均勻化至少要有35 m3STP的氮氣要注入蒸汽發(fā)生器。濕保養(yǎng)的水應在每月兩次取樣之前或在向SG給水添加化學劑之后進行攪混。⑤通過蒸汽發(fā)生器排污系統(tǒng)排污管上臨時接管，核取樣系統(tǒng)可用于SG水取樣。⑥在濕保養(yǎng)期間，蒸汽發(fā)生器中水位必須保持下列限值之內(nèi)：最小值，對于少于1個月的保養(yǎng)，水位應至少高出蒸汽發(fā)生器管子30 cm，以防管束露出（水位在控制室內(nèi)寬量程通道上讀出：90%或1.6 m）。超過1個月的保養(yǎng)，為了使得水可以通過循環(huán)攪混，水位應至少高出旋流葉片式汽水分離器頂部30 cm（水位至冷態(tài)標定的窄量程水位指示器上就地讀出：主給水流量控制系統(tǒng)064，065號就地液位測量儀表：100%或1.74 m）；最大值，不管保養(yǎng)期間多長，水位應最少低于蒸汽發(fā)生器出口管嘴1.20 m。為了防止水位超出水位指示器量程以外，操縱員應當在冷態(tài)下標定的就地指示器上讀出水位為80%～100%時（主給水流量控制系統(tǒng)064，065號就地液位測量儀表）隔離給水。⑦在濕式保養(yǎng)期間，氮氣過壓必須≥20 kPa。這一限值足以阻止空氣侵入。如果壓力降到低于這一限值，應對蒸汽發(fā)生器水取樣。如果氧量超過規(guī)定值，應添加聯(lián)氨濃度回到正確的水平上。

（2）冷態(tài)濕保養(yǎng)操作細則。①關閉相應的控制閥，用相應的閥門控制水位升高時，同時為濕保養(yǎng)注入所要求數(shù)量的聯(lián)氨和氨水；②將軟管接到蒸汽發(fā)生器排污系統(tǒng)上隨即對SG攪混；③通過蒸汽發(fā)生器排污系統(tǒng)用氮發(fā)泡以保證SG中溶液均勻；④對SG水取樣分析：如果水的化學性質不符合技術規(guī)定（表1），則添加更多的藥劑，然后通過蒸汽發(fā)生器排污系統(tǒng)用氮氣發(fā)泡；⑤重復上述操作，直到水的化學性質符合技術規(guī)定的要求。

表1 給水或蒸汽發(fā)生器中水的化學技術規(guī)定

4 結論

核電機組設備維護與保養(yǎng)是一項任務繁雜、工作量大的基礎性工作。在調試期間執(zhí)行該項工作，既可以保證核電機組實現(xiàn)設計功能，又可以滿足全壽期維修管理的要求。正確的使用系統(tǒng)和設備維護保養(yǎng)方法，是保證核電機組在功率運行之后能夠安全運行的條件之一。

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〔編輯 凌瑞〕

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10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.03.18