廠用水系統(tǒng)改造實踐與研究

俞景偉

山東核電有限公司 山東 煙臺 265116

【關(guān)鍵字】廠用水；改造；檢修備用泵；可靠性

廠用水系統(tǒng)設(shè)置A/B兩列，每列100%容量，每個系列在電廠正常運行功率下具有100%容量的冷卻能力。廠用水系統(tǒng)增設(shè)C泵作為A/B泵的檢修備用泵，增加了廠用水系統(tǒng)檢修的靈活性。在機組各運行模式下，均可由C泵替代A泵或B泵，整個機組仍可維持廠用水雙列運行條件，增加了廠用水供水可靠性，提高了機組的可用率和經(jīng)濟性。

一、廠用水系統(tǒng)簡介

廠用水系統(tǒng)是一個以海水作為冷卻介質(zhì)的開環(huán)冷卻系統(tǒng)，它向設(shè)備冷卻水熱交換器提供冷卻水，帶走一回路和部分二回路電站設(shè)備的熱量，最終排往循環(huán)水排放管道。廠用水系統(tǒng)由具有相同配置的兩列設(shè)備和管道組成；每一列包括一臺100%容量的廠用水泵、一個自動反沖洗濾網(wǎng)、一臺設(shè)備冷卻水熱交換器以及相關(guān)閥門和管道等設(shè)備組成；泵取水管線淹沒在與循環(huán)水引水渠道與取水管道相連的濕井里。

二、廠用水系統(tǒng)運行

廠用水系統(tǒng)在正常運行情況下有四種運行方式和操作：單列運行(功率運行工況)；兩列運行(停堆工況)；切換泵；切換熱交換器。

電廠正常運行時，一臺泵運行另一臺備用，如果運行泵跳泵或者檢測到運行泵出口壓力低，備用泵會接到一個自動啟動信號。在主控室或者遠(yuǎn)方停堆站通過電站控制系統(tǒng)控制泵的啟停，廠用水泵手動或者自動啟動的允許條件有兩個：兩臺廠用水泵的出口閥必須關(guān)閉；排放管道閥門需要開啟。廠用水泵正常啟動過程為：發(fā)出啟泵信號，泵出口電動蝶閥在最初10秒內(nèi)仍保持關(guān)閉用于排出泵出口管線內(nèi)可能存在的空氣，之后閥門開啟至中間位置并保持30秒，然后在90秒內(nèi)達(dá)到全開位置。整個啟動過程的設(shè)計主要是避免泵電機過載。每臺泵出口位置的膨脹節(jié)用來防止廠用水出口管線負(fù)荷過大時泵管嘴過應(yīng)力，泵運行導(dǎo)致的震動過大時需要隔離下游管線。如果在啟泵信號發(fā)出15秒后泵出口閥門仍未開啟則會自動停泵。

三、廠用水系統(tǒng)改造原因

廠用水系統(tǒng)原設(shè)計2臺廠用水泵，存在兩點運行和檢修方面設(shè)計缺陷：

1.正常運行，僅要求廠用水一列運行；在電廠運行模式5(冷停堆)和模式6(換料)衰變熱導(dǎo)出期間，廠用水的運行對乏燃料池的冷卻很重要，必須投入廠用水兩系列運行。如果在模式5和模式6期間因設(shè)備故障、檢修導(dǎo)致一臺廠用水泵不可用，一回路水裝量必須在12小時內(nèi)提升至堆芯以上，72小時內(nèi)退出上述運行模式。

2.廠用水泵布置在鼓形濾網(wǎng)后，循環(huán)水泵吸水室前，廠用水泵與循環(huán)水泵共用流道。循環(huán)水泵檢修時，對應(yīng)進(jìn)水流道須排干，對應(yīng)流道上布置的廠用水泵不能運行，無法支持廠用水泵雙列運行。

廠用水系統(tǒng)原設(shè)計沒有考慮上述設(shè)備故障和檢修窗口問題，對機組運行經(jīng)濟性、可靠性產(chǎn)生較大影響。

四、廠用水系統(tǒng)改造方案和影響

在原有2臺廠用水泵基礎(chǔ)上增加一臺檢修備用泵，僅用于停堆換料期間有一列相應(yīng)的循環(huán)水泵取水明渠設(shè)備需要檢修時投運，為設(shè)備冷卻水系統(tǒng)提供兩列冷卻。原取水方式：廠用水泵從循環(huán)水泵進(jìn)水流道上開孔取水：A廠用水泵從B循環(huán)水泵進(jìn)水流道上取水，B廠用水泵從C循環(huán)水泵進(jìn)水流道上取水。增加第三臺廠用水泵后取水方式：新增加的C泵從A循環(huán)水泵流道取水，通過連通管及電動閥V003A/B與原廠用水泵A/B出水管相連。

增加第三臺廠用水泵的影響：提高了正常功率運行期間和停堆期間的備用手段，系統(tǒng)可靠性增加；可以在停堆期間進(jìn)行循環(huán)水和廠用水泵停運進(jìn)行檢修，窗口時間大大增加，經(jīng)濟性增加；新增泵與原泵參數(shù)一致，通用性強，維修和備件采購方便。

五、廠用水系統(tǒng)改造困難和措施

廠用水C泵項目包括新增C泵的泵本體、管道、電儀安裝調(diào)試和原A/B列的電氣儀控改造。在A/B列電氣儀控改造期間，A/B列將停電、停運，一回路將失去廠用冷卻水，機組狀態(tài)將不能滿足裝料時核島廠用冷卻水系統(tǒng)必須雙列投運的要求。這使得廠用水新增C泵改造項目成為制約機組裝料的關(guān)鍵因素之一，成為機組階段性的重點工作。

為消除該裝料制約因素，成立了廠用水系統(tǒng)新增C泵專項工作小組，全面梳理設(shè)計、采購、施工和調(diào)試工作內(nèi)容，研究A/B列雙列同時停運、單列先后停運兩種方案，編制專項計劃，分析確定關(guān)鍵路徑，優(yōu)化施工順序、調(diào)試邏輯，重點協(xié)調(diào)推動關(guān)鍵路徑相關(guān)工作，經(jīng)過多次研究確定了B/A列先后停運安裝調(diào)試方案，詳見下圖：

項目實施過程中，工程人員集中力量完成B/A列電儀改造施工和C列管道與B/A列管道接口施工；調(diào)試人員連續(xù)加班完成中壓切換柜調(diào)試和B/A泵電儀改造后調(diào)試工作；設(shè)計采購人員積極協(xié)調(diào)中間繼電器閉鎖變更、電機加熱器雙路電源并列問題。在專項組及各方人員精誠合作下，優(yōu)先使廠用水系統(tǒng)A/B列全部恢復(fù)運行，使一回路廠用冷卻水系統(tǒng)滿足了裝料要求。

A/B列恢復(fù)運行后，泵本體安裝和管道支架施工上升為關(guān)鍵路徑。為確保C泵盡早可用，維修人員連續(xù)加工，確保了調(diào)整墊片提前完成；工程人員24小時進(jìn)行焊接施工，使管道組對焊接順利完成，系統(tǒng)實現(xiàn)封閉，確保了C泵調(diào)試前提條件滿足；調(diào)試人員提前準(zhǔn)備試驗文件，積極協(xié)調(diào)人力，在調(diào)試先決條件滿足后立即連夜開展調(diào)試工作；計劃人員全程跟蹤施工調(diào)試中出現(xiàn)的新問題，有力協(xié)調(diào)各方資源，積極創(chuàng)造前提條件，動態(tài)調(diào)整計劃邏輯，確保各項工作按照計劃目標(biāo)時間推進(jìn)。

隨著廠用水C泵A列流道性能試驗結(jié)束，廠用水新增C泵調(diào)試工作全部完成，C泵具備投用條件，這標(biāo)志著廠用水C泵改造項目關(guān)鍵路徑工作結(jié)束。廠用水C泵改造項目的順利完工，近期內(nèi)確保機組具備裝料條件，遠(yuǎn)期解決了大修時不能維修兩臺循環(huán)水泵的問題。

六、廠用水系統(tǒng)改造問題研究

廠用水系統(tǒng)原設(shè)計上的A/B泵互為備用，運行泵跳泵或者檢測到運行泵出口壓力低，備用泵會接到一個自動啟動信號聯(lián)鎖啟動。此次改造增加的廠用水C泵為檢修備用泵存在如下問題：1.C泵的中壓電源、工藝流道、控制回路、出口壓力表和主控畫面顯示均與原A/B泵共用，若需要切換至C泵運行或備用，需要運行人員手動切換電源、出口壓力表和閥門控制回路，C泵不是真正意義上的備用泵；2.在泵切換期間，只有一臺泵可用，其余兩臺泵均不可用，時間長達(dá)3小時，此時若運行泵出現(xiàn)故障，機組將失去冷卻水被迫后撤；3.廠用水C泵長期處于停運狀態(tài)，需要進(jìn)行定期啟動試驗和檢查維護(hù)，在定期切換廠用水泵期間無備用泵，給機組造成一定風(fēng)險；4.廠用水C泵主控畫面顯示借用原A/B泵，無法在主控獨立監(jiān)視運行狀態(tài)和參數(shù)，需要就地檢查確認(rèn)。

鑒于廠用水C泵的上述問題，需要進(jìn)一步研究和設(shè)計，增加廠用水C泵獨立的中壓電源、控制回路、出口壓力表和主控室控制顯示畫面，以徹底解決目前C泵存在的上述備用、切換風(fēng)險和監(jiān)視控制問題。