國內某核電站循環水系統調試工期優化方案研究

包桓銘，劉柯楠

(國核工程有限公司，上海 200233)

0 引言

循環水系統(CWS)是常規島非常重要的系統，其主要功能是作為最終熱阱將凝汽器的熱量傳輸至海水，并為開式冷卻水系統提供冷卻水源，通過閉式冷卻水系統冷卻汽輪機輔機。循環水系統也為核島廠用水系統和輔助車間(BOP)海水淡化系統提供水源。

因此，循環水系統調試不僅影響常規島主線調試，還會影響核島和BOP部分系統的調試。本文以國內某AP1000核電站循環水系統為例，對循環水系統調試工期的優化進行探討。

1 循環水系統簡介

某AP1000核電站是世界首堆AP1000核電站，循環水系統采用海水直流的供水方式，循環水取自東海，經過熱交換器后再排入該海域海灣。循環水系統包含2臺50%容量的循環水泵(CWP)，循環水經過2根獨立的循環水管道進入汽輪機廠房，每根管道分成3條支線(共6條支線)，每條支線都與1臺凝汽器的一側水室相連。循環水經過凝汽器后回流到2根獨立的管線并流入虹吸井，最終將經過熱交換的海水排入大海[1]。循環水系統流程如圖1所示。

2 循環水系統調試簡介

2.1 系統調試項目及流程

循環水系統調試試驗共19項，分為2個移交包調試，循環水泵出口閥之前為01包，循環水泵出口閥門之后(含出口閥門)為02包。循環水系統調試試驗項目見表1。

循環水系統設備較多，覆蓋前池、循環水泵房、汽機房等區域，做好合理調試計劃至關重要。圖2為循環水系統調試活動的邏輯順序。

該核電站循環水泵采用葉片可調式混流泵，泵軸為中空結構，內部裝有控制棒，可根據海水溫度調節葉片開啟角度，從而控制循環水流量，以達到減小循環水泵電功率的目的[2]，因此，調試過程與常用循環水泵有所不同。

(1)循環水泵調試。該循環水泵是國內核電站首次采用的葉片可調式泵，國內核電暫時沒有此類循環水泵的調試經驗[3]。與傳統循環水泵調試相比，該循環水泵還增加了循環水泵電機頂軸油試驗、循環水泵油單元試驗和沖洗以及葉片調節單元試驗。

(2)循環水泵電機頂軸油試驗。每臺循環水泵配備1臺頂軸油泵，確保循環水泵啟動前電機軸承被正常頂起，形成油膜，從而降低軸承摩擦，是循環水泵電機空載的前提條件之一。

(3)循環水泵油單元試驗和沖洗。油單元試驗確保油泵為葉片角度調節單元提供油壓，并維持循環水泵葉片在任意角度下穩定運行[4]。該試驗是執行循環水泵啟動的必要條件。

(4)循環水泵葉片調節單元試驗。該單元通過啟動葉片控制電機來帶動機械控制單元動作，控制油單元先導閥的開度，以調節循環水泵軸承液壓缸上下腔室的進油量，實現調節葉片開啟角度的功能[5]。該試驗也是執行循環水泵啟動的必要條件之一，葉片調節機構如圖3所示。

2.2 影響調試工期的主要因素

從系統調試的角度來看，影響調試工期的因素可以分為不可控因素和調試自身因素。

試驗名稱試驗分類掛牌和流程檢查試驗,機械、電氣、儀控、氣動閥和電動閥試驗單體設備運行前檢查循環水系統報警與聯鎖試驗邏輯聯鎖試驗室真空泵、二次濾網、旋轉濾網、沖洗水泵和排污泵預運行試驗輔助設備運行試驗循環水泵油單元試驗和沖洗,循環水泵電機空載試驗,葉片行程調節和頂軸油單元試驗循環水泵空載前準備及空載試驗循環水泵房進水泵房進水循環水泵啟動及系統充水和功能試驗,循環水系統運行能力驗證試驗循環水泵試驗

圖2 循環水系統調試活動邏輯順序

圖3 葉片調節機構

2.2.1 不可控因素

(1)設計方面。主要是指調試準備和調試程序編制的上游文件，主要包括調試導則、系統調試大綱、設備清單和工藝流程圖等。循環水系統設計已經相當成熟，基本不會因為設計問題而導致調試工作延誤。

(2)設備制造。該核電站循環水泵采用的是葉片可調式結構，是國內核電站首次采用，對泵的工藝水平以及試驗過程存在不確定性。

(3)施工質量。海水循環水系統的防腐要求非常高，循環水泵和旋轉濾網的安裝質量也需要著重關注。循環水管道在進水過程中多次發生泄漏，這也是影響系統進水的重要因素。

(4)環境影響。循環水系統泵房進水需要進行海上作業，受天氣影響較大，也是不確定的因素之一。

(5)意外事件。調試期間若發生系統設備損壞，或某些結果無法達到設計要求，需要進行消缺，也會嚴重影響調試工期。

2.2.2 調試自身因素

(1)計劃與進度控制。制訂合理的調試計劃對后期進度的控制至關重要。調試計劃應充分考慮系統的特點，對工期預計、人力需求和設備制造質量進行充分考慮，確保計劃的可執行性。

(2)技術水平。不同核電站的相同系統都存在差異，設備制造也會存在差異，調試人員的調試經驗豐富程度也會對調試工期產生影響。

(3)人力需求。調試過程是一個多部門協調工作的過程，不僅需要調試人員，還需要維修、運行、建安、采購、廠家等多部門或單位相互配合，因此人員的合理安排和部門間的協調顯得尤為重要。

(4)調試質量。良好的調試質量是調試進度的重要保障。做好試驗準備、風險預案和經驗反饋會減少重復性工作，增加試驗合格率，大大縮短調試工期[9]。

3 系統調試方案及優化

3.1 系統調試方案

由于循環水系統設備多且分布區域廣，各個試驗之間又相互影響和制約，因此，合理安排調試工作顯得尤為重要。整個系統調試分為以下3個階段執行。

3.1.1 系統試驗前檢查

系統調試前，需完成系統所有設備的掛牌，機、電、儀、電動閥和氣動閥的運行前檢查。

3.1.2 循環水泵調試前準備試驗

(1)系統輔助設備調試。由于泵房進水后旋轉濾網和二次濾網就不具備空載試驗的條件，因此，該調試需在泵房進水前完成。為防止系統泄漏導致泵房淹沒，需在泵房進水前完成排污泵調試。

(2)泵房及系統進水。泵房進水前需要完成所有設備的空載試驗；同時，還需要檢查循環水泵和系統管道防腐涂層完好程度，損壞或過期的防腐涂層需要重新噴涂或修補。進水前需提前協調取水口吊裝作業的時間，以保證進水作業能夠按計劃執行。

(3)系統進水后輔助設備調試。進水完成后，特別是海水高潮位時檢查系統是否泄漏。確認系統無泄漏后，開始執行旋轉濾網、二次濾網、沖洗水泵和水室真空泵的帶載試驗。

3.1.3 循環水泵啟動

循環水泵油單元試驗、頂軸油試驗和葉片調節單元試驗是循環水泵啟動的前提條件。循環水泵就地實際聯鎖試驗必須完成，確認系統邏輯聯鎖控制正確后方可執行循環水泵啟動試驗。循環水泵的啟動標志著循環水系統可用，并為后續其他系統調試試驗提供必要保障。

3.2 調試方案優化

本文根據調試中發生的實際問題，從調試計劃入手進行優化。循環水泵啟動標志著循環水系統可用，因此，循環水系統調試以循環水泵啟動為目標節點進行優化。

3.2.1 設備消缺

#1機組循環水系統調試期間，多次發生因試驗設備質量而嚴重影響調試工期的現象，如排污泵絕緣低，閥門、海水管道防腐涂層失效等。#2機組建安后期，調試提前介入，對可能存在質量隱患的設備進行檢查，提前對設備進行消缺，確保調試工作的順利進行。

3.2.2 交叉開展檢查工作

交叉開展2個移交包的機、電、儀檢查和電動閥、氣動閥檢查試驗。在完成設備掛牌后，對單體設備進行機、電、儀、電動閥和氣動閥檢查，若同時執行會導致試驗對象沖突且存在安全風險，若依次開展試驗又影響工期，考慮到人力安排的緣故，需對2個移交包交替執行試驗。

3.2.3 邏輯聯鎖試驗

邏輯聯鎖試驗活動貫穿于整個系統調試中。完成單體設備檢查后即可執行設備報警和聯鎖的部分試驗，因此，將邏輯聯鎖試驗分階段執行可大大縮減試驗工期。

3.2.4 循環水泵本體調試

循環水泵本體調試包含空載和帶載試驗。循環水泵啟動邏輯條件包含油單元運行且油壓正常、頂軸油泵運行3 min、葉片調節單元可用等條件。為防止循環水泵運行時造成電機軸承磨損，需在循環水泵啟動前將軸承頂高以形成油膜。油單元和葉片調節單元可確保葉片角度可調且穩定維持在某固定角度，由于空載不帶泵體運行，可通過強制聯鎖信號方式完成。優化后的調試計劃安排如圖4所示。

圖4 優化后的循環水系統調試試驗計劃

由圖4可見，去除系統移交前的設備消缺工作，從系統移交到泵房進水節點所需調試工期為60 d，到完成循環水泵啟動所需調試工期為80 d。將該核電站#1，#2機組循環水系統調試的實際工期與優化后調試工期進行對比，見表2。優化后，#1，#2機組整個調試工期分別縮減了25%和33%，大大推進了工程進度。

表2 循環水系統優化前、后調試工期對比

4 結論

循環水系統作為電廠其他系統調試的前提，其調試進展會嚴重制約其他系統的調試工作，合理的調試計劃會大大縮減系統調試工期，為保證常規島、核島及BOP工藝系統縱深調試創造了必要條件。