秦二廠冷凍水壓力異常原因分析

堯延明

【摘 要】電氣廠房冷凍水系統(tǒng)作為通風(fēng)系統(tǒng)的冷源，在核電廠整個運行過程中，起到重要的作用，維持廠房溫度在20-35℃區(qū)間。本系統(tǒng)在運行過程中冷凍水壓力一直不穩(wěn)定，從而導(dǎo)致運行人員經(jīng)常需要對本系統(tǒng)進(jìn)行泄壓與補(bǔ)水操作，頻繁的手動干預(yù)對系統(tǒng)的穩(wěn)定運行帶來威脅。本文通過對系統(tǒng)冷凍水壓力異常原因細(xì)致分析，對系統(tǒng)壓力維持穩(wěn)定運行提出自己的建議措施。

【關(guān)鍵詞】冷凍水機(jī)組;壓力;措施

中圖分類號： TM623.4文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A文章編號： 2095-2457（2019）04-0291-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.04.114

1 電氣廠房冷凍水系統(tǒng)功能簡介

電氣廠房冷凍水系統(tǒng)主要是對主控室空調(diào)系統(tǒng)、電氣廠房主通風(fēng)系統(tǒng)和電纜層通風(fēng)系統(tǒng)的冷卻盤管提供7℃的冷卻水。

本系統(tǒng)為一封閉的冷凍水系統(tǒng)，由兩列冷凍水機(jī)組（包括冷凍水泵）、一臺儲存有冷凍水的緩沖罐001BA、一臺冷水儲存罐002BA以及相應(yīng)的管道和冷卻盤管組成。冷凍機(jī)組額定功率下的冷凍水流量為134m3/h。系統(tǒng)流程示意圖如圖1所示：

在冷凍水機(jī)組不能使用時，15分鐘內(nèi)冷水儲存罐D(zhuǎn)EL002BA向主控室中的冷卻盤管提供冷卻水。兩個系列不能自動的互為備用，但通過閥門012VD可以進(jìn)行切換，交叉運行，例如冷凍水泵001PO可以和002GF一起運行。

冷凍水由除鹽水SED系統(tǒng)的水來提供，通過一個加藥系統(tǒng)SIR加入磷酸三鈉，調(diào)整PH值在11.5至12的范圍之內(nèi)。正常運行時保證波動箱的壓力在2bar左右，低于此值，應(yīng)及時補(bǔ)水，彈簧式安全閥004VD和404VD會對超壓進(jìn)行保護(hù)。

2 失去冷凍水的危害

本系統(tǒng)為非安全相關(guān)系統(tǒng)，但由于其停運會造成電氣廠房的溫度升高，最終導(dǎo)致機(jī)組停運，故它間接地對核電廠的運行安全性有貢獻(xiàn)。技術(shù)規(guī)范規(guī)定如果機(jī)組處于功率運行、熱備用、熱停堆或正常中間停堆（RRA切除），在電氣廠房相關(guān)房間溫度超過設(shè)備運行環(huán)境溫度限值（10℃

電氣廠房冷凍水冷凍水故障，將導(dǎo)致通風(fēng)系統(tǒng)失去冷凍水，從而導(dǎo)致電氣廠房內(nèi)各機(jī)架、配電柜內(nèi)結(jié)露，可能造成線路板或線間短路損壞設(shè)備， 同時對主控室計算機(jī)系統(tǒng)帶來很大的安全隱患。

計算機(jī)對溫度的變化范圍要求較高。溫度不宜過高、過低，更不能有劇烈的變化，即溫度的變化率減至最小。在我國《計算機(jī)場地技術(shù)條件》國家標(biāo)準(zhǔn)GB2887-89中開機(jī)時對機(jī)房內(nèi)溫度的要求見表1，停機(jī)時對機(jī)房內(nèi)溫度的要求見表2。

從上可知電氣廠房冷凍水故障，對系統(tǒng)帶來很大的安全隱患。系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，需要將系統(tǒng)中的缺陷消除，這樣才能盡可能將系統(tǒng)保證其穩(wěn)定運行，而我廠DEL系統(tǒng)長期存在冷凍水壓力異常問題，下面詳細(xì)介紹DEL系統(tǒng)冷凍水壓力異常原因及建議措施。

3 系統(tǒng)壓力異常原因

本文只分析冷凍水壓力的異常，前面提到電氣廠房冷凍水冷凍水壓力不穩(wěn)定，導(dǎo)致目前需頻繁進(jìn)行補(bǔ)水和泄壓操作。冷凍水基本每班要手動補(bǔ)水一次，冷凍水壓力的不穩(wěn)定，勢必導(dǎo)致本系統(tǒng)不能長期有效的安全穩(wěn)定運行，下面就壓力異常的因素歸納一下。

3.1 壓力變大因素

壓力變大無疑為系統(tǒng)接口的外源泄漏導(dǎo)致。大致兩點，其一，系統(tǒng)膨脹水箱，此水箱全體積0.4m3， 而有效體積為0.1m3（水側(cè)），該水箱的補(bǔ)水閥003VD為手動截止閥，且只有一個補(bǔ)水閥。截止閥的密封性能較好，但是該閥門由于頻繁操作，勢必造成密封性能降低，從而有內(nèi)漏的風(fēng)險，這樣就會導(dǎo)致SED的補(bǔ)給水給冷凍水增壓。

其二，加藥系統(tǒng)給電氣廠房冷凍水添加磷酸三鈉時也會導(dǎo)致壓力變大。該過程一般在機(jī)組啟動前，由于大修時系統(tǒng)水排空后充換過新水，系統(tǒng)重新啟動前要求加藥，來調(diào)整PH值，這個過程存在系統(tǒng)壓力變大風(fēng)險。

3.2 壓力變小因素

壓力變小是由于系統(tǒng)中的存在泄漏，為系統(tǒng)中向外泄漏導(dǎo)致壓力下降，系統(tǒng)較容易的地方有以下三點：

（1）各用戶冷卻器的疏水閥。這些閥門在機(jī)組啟動前要對熱交換器進(jìn)行排氣，在關(guān)閉該閥門，有關(guān)不嚴(yán)的風(fēng)險，從而導(dǎo)致外漏;

（2）各用戶的熱交換器與系統(tǒng)連接為軟連接，此處用法蘭連接，其墊片的磨損會導(dǎo)致冷凍水的泄漏;

（3）熱交換器的傳熱管破損等其他因素會導(dǎo)致系統(tǒng)泄漏。上面總結(jié)了一下系統(tǒng)壓力異常的主要因素，為什么系統(tǒng)一些小的泄漏會導(dǎo)致壓力異常變化，而在系統(tǒng)中小的泄漏是不可能避免的，這就要從本系統(tǒng)的設(shè)計上找答案。

3.3 電氣廠房冷凍水膨脹水箱設(shè)計

電氣廠房冷凍水膨脹水箱在系統(tǒng)運行時，起到緩沖系統(tǒng)冷凍水壓力的作用。其工作原理：電氣廠房冷凍水膨脹水箱上部為加壓氮氣（0.25-0.3Mpa），隔膜內(nèi)為冷凍水，隔膜上部有一個限位板，隔膜的拉斷強(qiáng)度為18MPa。當(dāng)壓力上升時，隔膜向上膨脹，為防止隔膜損壞，加裝限位器，此時壓力繼續(xù)上升至0.35MPa時，罐子的安全閥動作;當(dāng)壓力下降時，儲能的氮氣向下釋放能量，減緩系統(tǒng)壓力下降。而真實是該罐子上部是沒有充氮氣，上部空間為空氣，且沒有加壓，導(dǎo)致系統(tǒng)只能靠隔膜的彈性來緩沖系統(tǒng)壓力，導(dǎo)致系統(tǒng)的壓力穩(wěn)定性降低。

4 對壓力異常的建議措施

對于壓力變大因素，可以在電氣廠房冷凍水膨脹水箱的補(bǔ)水閥前再加一道隔離閥，且可用密封性能較好的隔膜閥，這樣就可以降低內(nèi)漏風(fēng)險;而對于加藥系統(tǒng)給電氣廠房冷凍水系統(tǒng)加藥，應(yīng)嚴(yán)格按典型操作票要求，現(xiàn)場人員監(jiān)視電氣廠房冷凍水膨脹水箱壓力，通過開關(guān)電氣廠房冷凍水膨脹水箱疏水閥維持壓力在0.2MPa，有效利用防人因工具避免系統(tǒng)超壓。

對于壓小變大因素，我們應(yīng)該從哪些方面改進(jìn)來完善系統(tǒng)。我們在執(zhí)行規(guī)程啟動時，應(yīng)該對冷卻器充水排氣時，認(rèn)真確認(rèn)每個疏水閥關(guān)閉到位;對于易磨損的設(shè)備，應(yīng)該建立臺賬，定期進(jìn)行檢查和更換。而電氣廠房冷凍水膨脹水箱設(shè)計中存在的問題，尤為需要改進(jìn)。

對于膨脹水箱的缺陷，可以有以下三種改進(jìn)措施。

其一、對電氣廠房冷凍水膨脹水箱上部空間進(jìn)行充氮加壓，可以在大修期間進(jìn)行試驗，已驗證其穩(wěn)壓效果;

其二、也可以考慮更換成開式高位水箱，如DEG的高位緩沖水箱，這樣就可以增加系統(tǒng)的水裝量，自然系統(tǒng)的壓力緩沖能力也相應(yīng)增加。

其三、對電氣廠房冷凍水膨脹水箱換型，可以將隔膜式緩沖罐更換成膠囊式緩沖罐。囊式氣壓罐工作原理：囊式氣壓罐是由鋼質(zhì)外殼，橡膠囊內(nèi)膽構(gòu)成的儲能器件，橡膠囊把水室和氣室完全隔開，當(dāng)外界有壓力的水充入囊式氣壓罐的內(nèi)膽時，密封在罐內(nèi)的空氣被壓縮，氣體受到壓縮后體積變小，壓力升高并儲存能量，壓縮氣體的膨脹將橡膠囊內(nèi)的水?dāng)D出氣壓罐，輸送至管網(wǎng)。

5 結(jié)論

電氣廠房冷凍機(jī)組穩(wěn)定運行為主控室儀表控制系統(tǒng)、配電盤等重要設(shè)備的安全穩(wěn)定運行提供保障。本文通過對冷凍水壓力異常因素及膨脹水箱設(shè)計缺陷進(jìn)行分析，針對機(jī)組電氣廠房冷凍機(jī)組實際情況，提出相應(yīng)建議措施。為以后本系統(tǒng)的更好的穩(wěn)定運行提供借鑒。

【參考文獻(xiàn)】

[1]《電氣廠房冷凍水系統(tǒng)手冊》中國核工業(yè)第二研究設(shè)計院，2008年1月.

[2]《DEL系統(tǒng)膨脹水箱3、4DEL001BA》中國核工業(yè)第二研究設(shè)計院，2007年5月.