劉紅陽(yáng)

摘 要：安全殼空氣過(guò)濾系統(tǒng)是保證操作人員和環(huán)境安全的重要系統(tǒng)，文章通過(guò)調(diào)試安全殼空氣過(guò)濾系統(tǒng)得出的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)其設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析并提出了改進(jìn)方案，對(duì)后續(xù)同類型核電的設(shè)計(jì)和調(diào)試有重要的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：AP1000；安全殼過(guò)濾系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

引言

AP1000全球首堆正在中國(guó)建設(shè)中，并且已經(jīng)進(jìn)入了調(diào)試的關(guān)鍵時(shí)期。在中國(guó)的AP1000電站發(fā)電之前，AP1000只是存在于理論的設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)上會(huì)存在不完善的地方。因此安全殼空氣過(guò)濾系統(tǒng)在冷試期間安排很多的試驗(yàn)項(xiàng)目，這些項(xiàng)目都是有針對(duì)性的驗(yàn)證這個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)功能，從而發(fā)現(xiàn)其中的設(shè)計(jì)缺陷，保證機(jī)組的安全運(yùn)行。

1 系統(tǒng)簡(jiǎn)介

安全殼空氣過(guò)濾系統(tǒng)由兩個(gè)100%容量的送風(fēng)和排風(fēng)子系統(tǒng)組成。送風(fēng)子系統(tǒng)兩臺(tái)風(fēng)機(jī)并列運(yùn)行，向安全殼提供外部空氣。排風(fēng)子系統(tǒng)兩臺(tái)風(fēng)機(jī)并列運(yùn)行，將安全殼、燃料操作區(qū)與輔助和附屬?gòu)S房放射性控制區(qū)的空氣排到環(huán)境中。安全殼空氣過(guò)濾系統(tǒng)在電站正常運(yùn)行期間間斷地提供外部空氣，來(lái)凈化和過(guò)濾安全殼大氣中的氣載放射性物質(zhì)；在電廠熱停堆或冷停堆工況期間連續(xù)運(yùn)行，以降低氣載放射性水平，供人員進(jìn)入。VFS系統(tǒng)的間歇運(yùn)行為了維持安全殼壓力在技術(shù)規(guī)格書限值以內(nèi)，為安全殼壓力容器提供真空泄壓。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能及問(wèn)題分析

2.1 安全殼空氣過(guò)濾系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能

2.1.1 安全相關(guān)設(shè)計(jì)功能：安全殼隔離

（1）在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事件期間，安全殼空氣過(guò)濾系統(tǒng)通過(guò)隔離貫穿安全殼的送、排風(fēng)管線和為安全殼壓力容器提供真空釋壓來(lái)維持安全殼壓力邊界的完整性。

（2）在發(fā)生設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事件后，安全殼空氣過(guò)濾系統(tǒng)通過(guò)關(guān)閉相關(guān)閥門，防止了放射性物質(zhì)的顯著釋放。安全殼大氣與安全殼空氣過(guò)濾系統(tǒng)送、排風(fēng)管線的安全殼隔離閥之間配備有碎片濾網(wǎng)，可保證閥門關(guān)閉嚴(yán)密。

2.1.2 非安全相關(guān)設(shè)計(jì)功能

（1）為安全殼提供間歇通風(fēng)，維持安全殼大氣壓力在設(shè)計(jì)壓力范圍內(nèi)。

（2）調(diào)節(jié)安全殼送風(fēng)濕度，降低安全殼冷卻盤管上的冷凝。

（3）當(dāng)監(jiān)測(cè)到燃料操作區(qū)域和輔助/附屬?gòu)S房輻射控制區(qū)（不包含保健物理和熱機(jī)加工車間）正常排氣放射性高時(shí)，處理以上區(qū)域的排氣，并維持這些區(qū)域相對(duì)于鄰近清潔區(qū)域的微負(fù)壓。

（4）當(dāng)燃料操作區(qū)域和輔助/附屬?gòu)S房輻射控制區(qū)由于氣體放射性高或廠房壓差高被隔離時(shí)，維持這些區(qū)域的微負(fù)壓。

2.2 安全殼空氣過(guò)濾系統(tǒng)設(shè)計(jì)問(wèn)題分析

通過(guò)一系列的調(diào)試試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)以下的設(shè)計(jì)問(wèn)題：

（1）送風(fēng)及排風(fēng)管道上的4個(gè)核級(jí)安全殼隔離閥的可靠性差，通過(guò)調(diào)試期間的閥門單體試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)上要求幾秒鐘之內(nèi)開關(guān)的這幾個(gè)閥門，基本上很難滿足要求。

（2）送風(fēng)風(fēng)機(jī)選型與管道阻力不匹配，當(dāng)啟動(dòng)一列送風(fēng)風(fēng)機(jī)時(shí)，管道阻力過(guò)小，發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)入口導(dǎo)葉開度很小，不到10%，風(fēng)機(jī)流量卻已經(jīng)達(dá)到了設(shè)計(jì)流量。根據(jù)風(fēng)機(jī)的特性曲線判斷，這樣的工況點(diǎn)偏離了風(fēng)機(jī)的最佳運(yùn)行工況點(diǎn)。而兩列送風(fēng)風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，管道阻力過(guò)大，導(dǎo)葉開度很大，幾乎達(dá)到全開。

（3）兩列送風(fēng)風(fēng)機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)的布置太近，相互之間影響很大。當(dāng)一列送風(fēng)風(fēng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)，這時(shí)啟動(dòng)另一列風(fēng)機(jī)，就會(huì)對(duì)運(yùn)行的風(fēng)機(jī)產(chǎn)生很大影響，甚至直接使正在運(yùn)行的風(fēng)機(jī)低流量跳機(jī)。

（4）排風(fēng)風(fēng)機(jī)入口差壓始終達(dá)不到設(shè)計(jì)值，排風(fēng)機(jī)入口負(fù)壓不夠大。因?yàn)榕棚L(fēng)機(jī)入口設(shè)計(jì)了兩個(gè)并聯(lián)的閥門，一個(gè)調(diào)節(jié)型氣動(dòng)閥和一個(gè)開關(guān)型氣動(dòng)閥。設(shè)計(jì)的意圖是：排風(fēng)風(fēng)機(jī)啟動(dòng)的一瞬間，先自動(dòng)聯(lián)鎖打開調(diào)節(jié)型氣動(dòng)閥，當(dāng)調(diào)節(jié)型氣動(dòng)閥達(dá)到100%開度時(shí)，開關(guān)型氣動(dòng)閥才會(huì)打開，實(shí)際的情況是調(diào)節(jié)型氣動(dòng)閥完全不起調(diào)節(jié)作用，導(dǎo)致每次風(fēng)機(jī)啟動(dòng)開關(guān)型氣動(dòng)閥都會(huì)打開，導(dǎo)致排風(fēng)機(jī)入口負(fù)壓不滿足要求。

（5）兩列送風(fēng)風(fēng)機(jī)和排風(fēng)風(fēng)機(jī)同時(shí)運(yùn)行時(shí)，無(wú)法維持安全殼大氣壓力在設(shè)計(jì)壓力范圍內(nèi)。安全殼壓力會(huì)持續(xù)升高，最終導(dǎo)致送風(fēng)風(fēng)機(jī)阻力越來(lái)越大，最后低流量跳機(jī)。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)改進(jìn)方案

（1）為了使閥門的開關(guān)時(shí)間滿足要求，可以在啟動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)上增加氣動(dòng)放大器，加快閥門開啟速度，同時(shí)更改電磁閥類型加快排氣速度。

（2）針對(duì)送風(fēng)風(fēng)機(jī)選型與管道阻力不匹配的問(wèn)題，可以考慮在每臺(tái)送風(fēng)風(fēng)機(jī)的出口至兩臺(tái)風(fēng)機(jī)的公共母管之前的這段管線上增加一個(gè)手動(dòng)擋板。這樣通過(guò)增加的閥門來(lái)調(diào)節(jié)各自風(fēng)機(jī)的阻力，不會(huì)相互影響，可以將單列運(yùn)行時(shí)的導(dǎo)葉開度調(diào)大到30%-40%，這樣風(fēng)機(jī)就能運(yùn)行在最佳性能點(diǎn)附近。

（3）AP1000廠房空間的設(shè)計(jì)比較緊湊，兩列送風(fēng)風(fēng)機(jī)所在的廠房布置管道的空間有限，但是可以考慮使兩列風(fēng)機(jī)出口管線交匯的點(diǎn)盡量遠(yuǎn)離風(fēng)機(jī)出口，這樣可以減小相互之間的影響。

（4）排風(fēng)機(jī)入口負(fù)壓不夠大主要是風(fēng)機(jī)入口管道設(shè)計(jì)不合理。調(diào)節(jié)型氣動(dòng)閥的管道截面太窄，當(dāng)啟動(dòng)排風(fēng)風(fēng)機(jī)時(shí)，調(diào)節(jié)型氣動(dòng)閥開始慢慢打開，此時(shí)排風(fēng)機(jī)入口負(fù)壓非常大，達(dá)到了10倍的設(shè)計(jì)值，但是直到調(diào)節(jié)型氣動(dòng)閥全開，入口負(fù)壓也高于設(shè)計(jì)值，所以開關(guān)型氣動(dòng)閥會(huì)打開，然后入口負(fù)壓就低于設(shè)計(jì)值。所以只要適當(dāng)增大調(diào)節(jié)型氣動(dòng)閥這一路的管徑，就可以在調(diào)節(jié)型氣動(dòng)閥打開而開關(guān)型氣動(dòng)閥不打開的情況下滿足排風(fēng)機(jī)入口負(fù)壓的設(shè)定值。

（5）送風(fēng)風(fēng)機(jī)與排風(fēng)風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)流量是相等的，理論上應(yīng)該達(dá)到風(fēng)量平衡的狀態(tài)，安全殼的壓力應(yīng)該不會(huì)波動(dòng)。送風(fēng)風(fēng)機(jī)與排風(fēng)風(fēng)機(jī)的流量調(diào)節(jié)全靠風(fēng)機(jī)入口導(dǎo)葉，而導(dǎo)葉又受風(fēng)機(jī)出口的矩陣式流量計(jì)控制，如果流量計(jì)不準(zhǔn)確很難保證風(fēng)量平衡，所以需要更換流量計(jì)類型，選用更加精確的流量計(jì)。

4 結(jié)束語(yǔ)

作為一名調(diào)試工作者，在調(diào)試試驗(yàn)中驗(yàn)證系統(tǒng)設(shè)計(jì)，發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的問(wèn)題，并提出解決方案，這才是調(diào)試的目的所在。在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的過(guò)程中，既提高了調(diào)試能力，又保證了核電站的安全。文章的問(wèn)題探討和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，對(duì)后續(xù)核電的建設(shè)和調(diào)試將會(huì)起到指導(dǎo)和借鑒意義。

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