8RRB301AA報警頻繁觸發的分析處理

紀春雷 郭慶沖

（中核核電運行管理有限公司運行四處，浙江 海鹽314300）

1 RRB系統簡介

硼加熱系統（RRB系統）是為硼溶液流過的管道、閥門和泵進行伴熱的系統。硼溶液流過的設備都被伴熱和保溫，以維持流體循環，防止硼酸結晶，因為結晶是一種不可逆現象。硼加熱系統包括電伴熱、相應的電力回路配電裝置、儀表和控制設備。各種加熱元件的位置考慮了包括墻和地板貫穿件的管道布置、高低位置以及室溫。RRB包括兩個相同的冗余加熱回路，即正常回路和備用回路。它們按照保持管道溫度在結晶溫度以上的原則進行設計。“正常”回路連續運行，“備用”回路僅在正常回路出現故障時投入運行，以維持所要求的工藝流體溫度。正常回路和備用回路間是實體分隔的，每個加熱回路都由加熱元件、溫度控制器（溫控器）、傳熱膠泥和每個管段的保護套組成。兩個回路的溫度測量系統是公用的，每個管段都裝有兩個熱電偶。硼加熱系統（RRB）始終投入運行。在正常運行工況下，硼酸管線由溫控器控制溫度的伴熱回路進行伴熱。當管道表面溫度達到高整定值（Tmax）時，溫控器切斷電源，管道溫度降低到低整定值（Tmin）時，再給加熱元件通電。正常回路（N）與備用回路（S）溫控器控制整定值之間的關系為：TSmin＜TSmax=TNmin＜TNmax。如果正常回路不能按要求運行，則當管道溫度下降到TSmin時，備用回路才會接通。

2 事件一

2019年3月初，中控頻繁觸發8RRB301AA（應急電加熱器投入）報警，根據報警響應要求，按報警規程在核島值班室RRB上位機上查看8RRB系統備用回路伴熱絲投運狀態為加熱的是8RRB834RS，其對應的正常回路伴熱絲8RRB734RS也處于投運狀態。備用回路伴熱絲8RRB834RS溫度調節整定值為50℃＜T＜55℃，正常回路伴熱絲8RRB734RS溫度調節整定值為55℃＜T＜60℃。

2.1 確認8RRB734RS和8RRB834RS具體位置

通過查看8RRB布置圖確認該兩組RRB伴熱絲與8TEU020PO相關，但是根據8TEU020PO的沖洗保養操作票來看，8TEU020PO的前后隔離閥都處于關閉狀態，伴熱絲8RRB734RS和8RRB834RS的位置沒有流體流動，溫度應該是不會有太大變化的。后來向專工咨詢，確認8RRB734RS和8RRB834RS實際安裝其實延伸到了8TEU020PO本體旁，而現場由于保溫層的覆蓋，無法看到伴熱絲所處的具體位置。

最終根據專工的提示，通過比對RRB安裝圖紙、流程圖、現場管線實際走向后，確認導致報警觸發的伴熱纜所在管線8TEU909為軸封引漏管線，其在流程圖上并未畫出。濃縮液泵8TEU020 PO的軸封熱水作用為維持機械密封溫度防止低溫結晶，平時軸封水始終投入，軸封水進入泵軸后，大部分從引漏管線流向RPE，少量軸封泄漏水經8RPR771管線泄漏至接水盤（即平常描述的每秒幾滴），伴熱絲8RRB734RS和8RRB834RS所在管線中僅有軸封泄漏水流過，無其他流體引入或者帶出熱量。

2.2 現場情況檢查，現場試驗和原因分析

根據以上所介紹的內容，基本可以判定備用伴熱纜的頻繁啟動與8TEU020PO軸封沖洗水存在關系。初步假設軸封水溫度變化導致軸封引漏管線溫度變化，進而引起RRB備用伴熱絲啟動。

為此，開展了以下檢查和試驗：

（1）檢查電加熱器8TEU002RE的運行情況：現場查看電加熱器顯示溫度72℃；

（2）檢查軸封沖洗水的流量：現場檢查軸封沖洗水排水口約3滴/秒；

（3）檢查管道保溫情況：現場檢查發現電加熱器出口有一段管道沒有保溫層。電加熱器內雖然有72℃但是到有保溫層的管道入口處也只有46℃了，再經過有保溫層的管道后到達泵時的溫度只會更低。

基于現場實際情況，并征得主控同意后，關小8TEU895VB調整軸封沖洗水流量至1滴/秒，以期減少冷源進入量。調整后查看RRB上位機上的溫度趨勢圖發現溫度下降的更多。經過分析認為由于軸封水流量小，管道內的水相當于死水，無保溫層管段相當于一個冷卻器，一直由空氣在把水冷卻，導致進泵的軸封水溫度過低。

對此現象，我們反向思考，認為如果能將軸封水流量調大，讓管道內水流速加快，以期減弱降溫效果，使得進泵溫度升高。于是現場將泵軸封水流量調整至約5滴/秒（接近線狀）后觀察發現溫度先下降，后升逐漸升高，有一定效果。先降溫是由于管道內的較低溫水注入，后升高是正常和備用回路伴熱絲的加熱效果以及無保溫層管道出口溫度由于流速增大而溫度升高，最高升高到了約55℃。

2.3 改進建議

根據以上分析和總結的情況，提出3點改進建議：

（1）將軸封水流量稍微調大，讓管道內水流速加快，減弱電加熱器到泵軸封處管段的降溫效果，使得進泵溫度升高，但也不能過大，過大會使電加熱器來不及加熱水，建議流速調整為接近線狀流；

（2）提高電加熱器溫度和容量，以期使得進入泵軸的水溫大于備用伴熱絲啟動定值50℃且要保證長時間運行熱水器溫度不會降低；

（3）對熱水器出口約1 m長的無保溫層管道進行加裝保溫材料，減少電加熱器熱水出水的散熱降溫。

2.4 目前現場已采取的改進措施和運行情況

電加熱器8TEU002RE現場已更換為容量更大的熱水器，并將電加熱器溫度從72℃調整到了75℃，軸封水流量也已稍調大至接近線狀。目前上述兩個改進措施進行后，正常回路8RRB734RS的溫度趨勢呈波浪形地在其運行溫度定值內來回波動，備用回路8RRB834RS基本不需要啟動輔助加熱。

3 事件二

2020年10月下旬開始，中控頻繁觸發8RRB301AA（應急電加熱器投入）報警，根據報警響應要求，按報警規程在核島值班室RRB上位機上查看8RRB系統運行狀態，檢查原因為備用硼伴熱絲8RRB206RS頻繁啟動，初步認為管道可能存在硼酸結晶，2020年12月3日，開始著手分析處理，對8REA005BA充入少量清水，以期溶解硼酸結晶，但是經過近半天觀察，沒有緩解現象，于是開始具體深入分析查找原因。

3.1 現場情況檢查，現場試驗和原因分析

查看設備布置圖，確認8RRB206RS對應加熱管道為8REA005BA疏水閥8REA601VB上游管道，其對應正常回路硼伴熱絲8RRB106RS。查儀控定值清單，確認8RRB006MTEU控制正常回路硼伴熱絲8RRB106RS，8RRB006MTL控制備用回路硼伴熱絲8RRB206RS，其啟停定值如下：備用回路伴熱絲8RRB206RS溫度調節整定值為63℃＜T＜68℃，正常回路伴熱絲8RRB106RS溫度調節整定值為68℃＜T＜73℃。

通過查看RRB上位機上8RRB006MTEU和8RR B006MTL的溫度趨勢圖，發現其溫度一直穩定在63℃左右到68℃左右的區間來回波動，十分規律，且兩者溫度趨勢一致，這就首先可以排除溫度探頭漂表問題。如果自動控制沒有問題，那么就存在硼伴熱絲本身有問題的可能性，例如伴熱絲故障不加熱或者加熱能力不足。由于其溫度一直穩定在備用回路硼伴熱絲的控制溫度63℃到68℃，我們初步懷疑正常回路硼伴熱絲8RRB106RS故障，去現場電源柜內測量8RRB106RS和8RRB206RS同時運行時的電流都為3 A左右，與額定電流2.4 A差別不大。12月5日夜班，對8RRB106RS電源斷開進行觀察，發現備用回路伴熱絲8 RRB206RS單獨運行時溫度趨勢與之前兩個硼伴熱絲一起運行時不一樣，最低到達60℃多一點后基本穩定，之后重新合上8RRB106RS電源開關，溫度趨勢與斷開前恢復一致。這說明8RRB106RS和8RRB206RS都有加熱效果，只是對于目前的狀態，顯得加熱能力不足。

考慮到12月3日早班對8REA005BA少量充水后，8RRB006MTEU和8RRB006MTL的溫度趨勢與沒開始充水之前并沒有明顯變化，我們開始分析加熱能力不足的原因。翻看KIT趨勢圖，確認8RRB301AA頻繁報警初次出現時間為2020年10月3日13:00左右，結合4REA004BA液位計4REA052MN趨勢，確認為10月3日對4REA004BA初次制硼時，8REA005BA充水操作后8RRB206RS開始投入，之后一直未消除。機組運行這么多年下來，以前也未碰到該問題，所以該現象肯定與本次制硼操作有關聯。查看8REA005BA配置濃硼酸結束后的沖洗操作票（C8REA005），確認每次制硼結束后，對8REA005BA沖洗完畢后罐內應為排空狀態。討論后，認為8REA005BA少量充水后8REA601VB上游管段和8REA005BA底部有少量水，這些水在硼伴熱絲加熱的情況下，由于熱傳導和熱對流的現象，使得8RRB106RS和8RRB206RS本該加熱的區域變大了，又由于這兩根伴熱絲加熱能力有限，所以8RRB106RS溫度一直加熱不到73℃，長期保持運行，8RRB206RS在68℃停運后溫度低至63℃時又來回啟動。

為了驗證該設想，12月6日夜班，將8REA005BA內的水徹底排空。觀察溫度趨勢，發現溫度先快速下降至最低37℃左右，后又逐漸上升至73℃左右，期間8RRB106RS和8RRB206RS按其邏輯自動停運。開始的溫度快速下降是由于排水過程中 罐內冷水對管道的沖刷引起，后面溫度較快的逐漸上升原因是管道內空氣相對于之前的水，隔熱能力較好，8RRB106RS和8RRB206RS只需加熱本該加熱的管道壁就行了，加熱能力滿足當前狀況，過程現象和結果都符合我們的設想。經過幾個循環的觀察，8RRB206RS不再啟動，8RRB301AA也不再規律性的觸發，問題得到解決！

3.2 報警原因結論

根據以上種種現象和分析驗證，可以確認出現8RRB206RS頻繁啟動觸發8RRB301AA報警現象的原因為：上次制硼結束沖洗后，8REA005BA和8REA601VB所在管道內的水未完全排空，在8REA005BA和8REA 601VB所在管道內有水的情況下，會使得8RRB106RS和8RRB206RS的加熱功率不夠。

4 結語

3/4號機組硼加熱系統（RRB）部分備用伴熱纜長期處于投運狀態，導致中間控制室的RRB系統報警8RRB301AA頻繁閃發，不利于主控室人員對于RRB系統運行情況的全面監視。經系統性整治后，大部分伴熱纜均已恢復正常主備用功能，但溫度低的情況時有發生，導致部分正常回路和備用回路同時啟動，觸發報警。通過以上兩個事件的分析，為避免8RRB301AA報警頻繁觸發，特提出如下建議：

（1）由于8REA005BA內部結構的問題，底部出水口濾網比罐底高約10 cm，正常傳硼后，罐子底部是無法完全排空的，在還未沖洗的情況下罐子底部存水可能導致報警出現。建議制硼結束沖洗完畢后，確認通過疏水閥8REA601VB所在管道排水完全排空，且8REA005BA蓋子蓋好。

（2）建議提高正常回路RRB伴熱纜的加熱功率，如提高其運行電壓。