某核電廠消防水分配管網破損后的查漏與原因分析

作者簡介：

常蔚（1990- ），男，漢族，山西晉中人，本科，工程師，研究方向：核電運行。

摘要：

核電廠消防水分配管網長期運行中極易因腐蝕而出現破口。由于管網覆蓋范圍廣，布置復雜，部分埋入地下，破口難以定位，影響消防系統正常運行。通過分析相關現象，分段隔離排除，可以快速找到破口，消除滲漏，保證消防水分配系統的可靠性。

關鍵詞：

管網破口；定位；消防水系統

引言

2018年11月，某核電廠消防水管網穩(wěn)壓罐的兩臺補水泵啟動次數由20次/（臺.天）上漲至33次/（臺.天），之后緩慢上漲至40次/（臺.天）。經過計算，兩臺補水泵出力正常，消防管網真實泄漏。2019年01月，發(fā)現由地下管廊A段通往B生產廠房的電纜槽架處有連續(xù)水流，水流沿槽流入附近地坑。流水處與通往B生產廠房的消防支管距離約4-5m，此消防支管（在地下管廊內）和C閥門處（B生產廠房附近地面）均有明顯節(jié)流聲，判斷C閥門與消防水母管之間的管道有破口，且破口在地面以下。實施隔離后驗證消防水管網穩(wěn)壓罐的兩臺補水泵啟動次數減少為4～5次/（臺·天），確認C閥門與消防水母管之間的管道有漏點。

一、核電廠消防系統組成

核電廠消防水生產與分配系統由兩個蓄水池、四臺輸水泵、一個穩(wěn)壓罐和相應的管網組成。正常運行時，由穩(wěn)壓罐來維持管網壓力和水位在正常允許范圍內，補償消防管網系統的輕微泄漏。當發(fā)生火災時，需要大流量消防水時，由泵出口的壓力啟、停定值來確定消防水泵啟動先后順序，從而保證消防管網的供水，如圖1所示。

消防水蓄水池由鋼筋混凝土制成，位于聯合泵房內每個機組的兩列旋轉濾網廠房中間。容積1400m3，大氣壓力、水箱設計滿足最大單一固定滅火系統及局部消防

栓2小時用水量。每機組設有兩臺消防水泵，每臺消防水泵容量為100%，互為備用。水平安置于聯合泵房的重要廠用水系統泵坑內，由6.6Kv交流應急配電系統供電。電站消防系統供水優(yōu)先順序為核島、常規(guī)島、外圍。由消防水泵提供的消防水直接供向核島，同時通過常開的電動閥供向1/2號機常規(guī)島環(huán)管，最后由常規(guī)島環(huán)管供向外圍管網。在核島發(fā)生火災事故情況下可以關閉供向1/2號機常規(guī)島環(huán)管的電動閥，切斷常規(guī)島和外圍的消防水，僅保證核島消防水。核島和常規(guī)島消防水壓力為12bar.g，取自消防水泵出口管網，正常情況下由穩(wěn)壓罐維持壓力。消防噴淋啟動后由消防水泵啟動維持壓力；外圍消防水壓力為8bar.g，常規(guī)島的消防水經過三個減壓閥調節(jié)實現[1]。

二、穩(wěn)壓罐補水泵啟動次數增加的原因分析

（一）穩(wěn)壓水罐設計原理

穩(wěn)壓水罐直徑為3m，高為10.6m，容積為75m3，其中25m3充水（能滿足火災發(fā)生后第一分鐘的用水量），50m3充壓縮空氣。穩(wěn)壓水罐內的水量由液位開關1和液位開關2自動控制的兩臺補水泵從生活飲用水系統中交替抽水補充，其流量為5.4m3/h，觸發(fā)補水泵啟動的信號由液位開關1（低液位）發(fā)出，定值為3.76m，觸發(fā)補水泵停運的信號由液位開關2發(fā)出，定值為3.823m，兩者相差6.3cm。現場跟蹤每次啟泵過程中，穩(wěn)壓水罐液位上漲約6cm，穩(wěn)壓水罐截面積7.07m2，每次啟泵補水0.445m3，兩臺補水泵每天共啟動80次，補水35m3，兩臺補水泵滿足設計的補水能力。空氣壓縮機1和空氣壓縮機2維持消防水管網的較高壓力，以保證在滅火初期穩(wěn)壓水罐能迅速提供高壓力、大流量和及時的水源。

（二）穩(wěn)壓水罐補水泵控制信號回路

日常運行期間通過執(zhí)行定期試驗，驗證兩臺補水泵的可用性，每周執(zhí)行一次。試驗主要步驟如下：關閉水位開關室下部隔離閥，緩慢微開啟水位開關室疏水閥，檢查穩(wěn)壓罐水位下降，水位下降到低開關的水位時，一臺補水泵自動啟動。補水泵一啟動，立即關閉水位開室疏水閥，開啟水位關室下部隔離閥，水位開關室增至正常工作水位時，補水泵自動停運。查詢近期定期試驗記錄，結果均滿意，補水泵信號控制回路正常。

（三）補水泵啟動次數增加原因定位

兩臺補水泵滿足設計的補水能力，信號控制回路正常，兩臺補水泵每天共啟動80次，補水35m3，穩(wěn)壓水罐維持在正常液位，由此可以判定消防水管網有泄漏，且補水泵啟動次數增加，管網泄漏有擴大趨勢[2]。

三、管網查漏基本思路及處理過程

（一）查漏基本思路

消防水管網覆蓋范圍廣，布置復雜，設備眾多，查漏時應先易后難，從以下幾個方面去著手。

1.查詢補水泵啟動次數增加的時間段內機組的相關操作，確認最近是否有消防相關的工作，如消防栓放水檢查、消防閥組定期試驗、消防水泵的水力特性試驗等，分析是否存在管網泄漏因素。

2.確認消防水泵出口逆止閥是否存在內漏故障，如果逆止閥內漏，將導致消防水反向進入蓄水池，消防水泵出現反轉現象。

3.分組分批次普查機組核島、常規(guī)島、外圍區(qū)域地面以上的消防管線、固定消防設施和消防栓、卷盤是否漏水。

4.普查地下管廊中的消防管道、地下管廊污水坑是否有異常來水以及消防管線上的安全閥是否松動。

（二）查漏及處理過程

針對上述思路，并結合機組當前實際狀況，本次主要采取以下行動。

1.通過機組生產計劃、日志記錄和近期維修工作開展情況等，列出可能存在漏點的清單，現場逐一核實均無異常。相關工作包括消防管網減壓閥解體工作、定期檢查清潔逆止閥、消防栓五年放水試驗。期間發(fā)現某一消防栓無法關嚴，呈線狀流，但在隔離后兩臺補水泵的啟動頻率并未減少。

2.因土建“風雨連廊”項目施工挖消防管道而大量跑水，但在隔離了相關管線之后，兩臺補水泵的啟動頻率也未減少。

3.通過監(jiān)視蓄水池的水位以及分析消防水泵啟動期間補水泵的啟動頻率，排除消防水泵出口逆止閥內漏導致的管網消防水返流至蓄水池[3]。

4.普查機組核島、常規(guī)島和外圍區(qū)域地面以上的消防管線、固定消防設施均未發(fā)現異常。

5.針對消防栓和上游隔離閥，采取排查的方法，消防栓的隔離閥在蓋板內，閥桿、法蘭可能漏水。由于部分蓋板坑內匯集有雨水，所以檢查時要注意區(qū)分是消防管網泄漏水還是雨水殘留[4]。

6.若經過上述排查仍未發(fā)現漏點，則漏點很有可能在外圍的地下管網。按照查漏思路，在地下管廊對消防管道進行普查。在地下管廊查漏時，不僅要目視檢查消防管道有無破口，還可以觀察污水坑有無異常來水。因為有些消防支管被埋在地下，泄漏點無法直接發(fā)現，但日積月累泄漏水可能會順著相應的泥土、墻壁流入地下管廊，最終匯流入相應的污水坑。在排查過程中發(fā)現一污水坑有兩股來水，一股來自蒸汽系統疏水器的疏水，另一股來水原因不明。沿著溝渠上溯查找發(fā)現：地下管廊A段通往B生產廠房的電纜槽架暗溝處有連續(xù)水流，水量較大。加之最近天氣沒有下雨，排除雨水的可能性[5]。

7.維修過程。工作負責人聯系土建人員挖開土石，發(fā)現管道有5mm穿孔及有螺栓斷裂，經技術人員測量厚度，根據測量厚度及現場目視檢查結果，確定需要更換新管道。

（三）消除缺陷的收益

面對長期存在的消防水泄漏，主動分析并制定查漏方案，經過多個輪班查找，最終成功定位隱蔽的漏點。消防水泄漏量由35m3/天減少為4.4m3/天，在保證消防系統處于良好運行狀態(tài)的同時，也避免了長期漏水引起廠區(qū)路面和附近建筑物地基松動帶來的安全隱患。

（四）消防管網破損及消防水質差的危害

消防管網破損，造成水資源浪費，破口較大時將影響火災情況下的消防用水；破口較小且處于建筑物地面以下，難以及時發(fā)現，將影響建筑物地基穩(wěn)固性；消防管線的長期腐蝕，導致水質變差，可能堵塞消防噴頭，導致噴頭無法產生霧化水，影響滅火能力；大體積的固體雜質進入消防水泵，影響消防水泵出力，甚至堵轉導致過載跳泵；水中雜質附在消防管網閥門的密封面上，導致閥門關閉不嚴，造成消防水管網壓力異常或消防水外漏[6]。

四、常見消防管道材料和性能介紹

幾種常見的消防管道材料和性能介紹，可以根據需要，選擇合適材質的管道。

（一）球墨鑄鐵管

適用范圍：主要用于自動噴水滅火系統報警閥前的埋地管道。消火栓系統的埋地管道優(yōu)點：壁薄、耐壓、耐沖擊、耐腐蝕、耐抗震等[7]。缺點：可焊性較差。

（二）鍍鋅鋼管

熱浸鍍鋅焊接鋼管適用范圍：消火栓給水系統、自動噴淋滅火系統和水噴霧滅火系統的埋地、架空管道；熱浸鍍鋅無縫鋼管適用范圍：由于有較好的承壓能力，故輸送流體用的無縫鋼管常用于消防給水系統，作為主干管或系統工作壓力較高部位的管道。優(yōu)點：鍍鋅管強度好，可承受高溫、高壓，適應性強，因表面有鍍鋅層，其耐腐蝕性能較普通鋼管有大幅提高。缺點：與鑄鐵管和不銹鋼管相比，其耐腐蝕性能還有一定差距。

（三）涂塑復合鋼管

適用范圍：消火栓給水系統、自動噴淋滅火系統和水噴霧滅火系統的埋地、架空管道。優(yōu)點：耐腐蝕，使用壽命長；防結垢、內壁光滑、流體阻力小；涂層極強的附著力。缺點：安裝時不能彎曲。

（四）銅管

適用范圍：常用于自來水管道、供熱以及制冷管道。由于造價較高，國內在消防管道方面的應用較少。優(yōu)點：銅管經久耐用，銅的化學性能穩(wěn)定，將耐寒、耐熱、耐壓、耐腐蝕和耐火等特性集于一身，同時具有優(yōu)良的抗震、抗沖擊及抗凍脹性能，可在不同的環(huán)境中長期使用。缺點：銅管造價高，銅管接口處連接主要取決于施工的工藝水平，對施工質量要求較高[8]。

（五）不銹鋼管

適用范圍：可應用于自動噴淋滅火系統和水噴霧滅火系統的埋地、架空管道，目前主要應用在腐蝕工況惡劣的環(huán)境中。優(yōu)點：耐腐蝕性好，使用壽命長、抗拉強度高、耐溫性能好、不易被細菌粘污、不積垢。缺點：初次安裝費用較高，耐氯腐蝕能力有限，不適用于輸送海水管道。

（六）塑料管

適用范圍：塑料管主要用于一些消防與民用供水管道合用的管道，不能用于室內，并且塑料管材熱塑性較大，在消防工程中的應用較少。優(yōu)點：耐腐蝕、質輕、安裝方便、使用壽命長、無毒、不結垢、柔韌性好、抗震能力強、造價低，有獨特的電容焊接和熱熔焊接技術，接口安全可靠。缺點：熱塑性差，不耐高溫，耐壓能力有限。

結語

核電站火災事故一旦發(fā)生并且得不到有效控制，將造成巨大的經濟損失，對核電站人員生命和財產安全直接構成威脅，損害重要安全系統。消防系統是否安全可靠對核電廠安全經濟運行具有重要影響。隨著機組運行時間增加，消防水管網一直滿水且有一定流動，水中含空氣，設備老化腐蝕不可避免。流動頻繁的管道，腐蝕發(fā)展速度較快，可能發(fā)生穿孔現象；對于幾乎不流動的管道，腐蝕發(fā)展一般較慢；埋地管線則增加了外部土壤腐蝕。因此，有必要制定措施解決消防水管道的腐蝕問題。

參考文獻

[1]

沈徐暉.大型燃煤電廠的安全裝備與消防技術探析[J].消防界（電子版），2023，9（05）：52-54.

[2]蔡靈華.電廠自動火災報警裝置問題分析[J].消防界（電子版），2021，7（17）：76+78.

[3]馮衛(wèi).某電廠發(fā)電機消防系統改進實踐及效果分析[J].低碳世界，2020，10（10）：205-206.

[4]付龍興.論核電廠消防隔離的信息化管理與應用[J].今日消防，2020，5（09）：44-45.

[5]李美明.電廠室內貯煤場消防水炮設計探究[J].今日消防，2020，5（02）：16-17.

[6]王雨生，鄒江.電廠給排水消防管道三維設計[J].企業(yè)技術開發(fā)，2019，38（09）：52-54.

[7]高千峰.電廠室內給排水消防管道三維設計[J].門窗，2019（07）：109.

[8]張鵬.燃煤電廠室內封閉煤場消防設計[J].化工管理，2019（10）：197-198+207.