田湾核电凝汽器钛管清洗系统常见故障和处理

孙浈 江铭铭 鲁直

【摘 要】 本文针对凝汽器钛管清洗系统（PAH）自商运以来出现过的缺陷和故障进行归类总结和分析，并从运行人员角度对凝汽器钛管清洗系统再次出现类似故障提出了干预手段，希望对现场发现PAH系统故障时提供处理手段，提高系统运行的安全可靠性。

【关键词】 凝汽器胶球清洗系统  运行  故障  干预

田湾核电站一、二号机组正常功率运行期间，凝汽器作为机组的最终热井之一，用于冷却汽轮机排放的乏汽，如果凝汽器换热效率降低，则会影响到凝汽器的真空和机组出力，若传热恶化比较严重，还会威胁到汽轮发电机组的正常运行。而凝汽器带走乏汽热量的途径是海水在循环泵的作用下流经凝汽器钛管来冷却汽轮机排放的乏气，但由于海水中含有大量的杂质和微生物，容易在钛管中形成沉积物，影响钛管的换热效率，从而影响凝汽器的传热效率和真空，为了清除凝汽器钛管中的沉积物，田湾核电站一、二号机组均采用凝汽器钛管清洗系统（PAH）清除钛管中的沉积物，机组功率运行期间凝汽器钛管清洗系统一直处于运行状态，由于长时间的运行加上运行环境的特殊性，例如海水的腐蚀，阀门的泄漏等，凝汽器钛管清洗系统经常出现设备上的故障，本文分类罗列了PAH系统曾出现的主要故障，并对故障原因进行了分析，又针对故障提出了运行干预的手段。

1 PAH系统运行模式、运行状态及设备组成

1.1 PAH系统的运行模式

（1）手动模式;（2）就地自动模式;（3）远程自动模式。

1.2 PAH系统的运行状态

（1）胶球循环状态;（2）胶球回收状态;（3）冲洗状态。

1.3 设备的组成

凝汽器钛管清洗系统（PAH）主要设备包括以下：

（1）系统功能控制柜PAH22/32GH201。

（2）装球室PAH20/30BB001。

（3）胶球循环泵PAH21/22/31/32AP001。

（4）胶球捕捉器（收球网）PAH21/22/31/32AT001。

2 PAH系统缺陷统计、分析及干预措施

机组功率运行期间凝汽器胶球清洗系统PAH为了一直清洗凝汽器钛管中的沉积物，防止换热效率降低，一直处于运行状态，同时由于系统处于相对较差的运行环境，系统发生过各种故障和缺陷。笔者对PAH系统出现过的故障进行总结归类后发现缺陷主要可分为四类：（1）泵体腐蚀、振动超标。（2）收球网卡涩。（3）阀门及管道渗水。（4）胶球损耗严重。

以下是笔者对以上四种缺陷分别进行了分析和总结。

2.1 在机组正常功率运行时发现胶球循环泵出现异音，振动超出标准值4.5mm/s

从电机、泵体和轴承三个方面对缺陷进行统计分类，其中电机异音和振动高有5起，泵体异音和振动高有15起，轴承缺陷有2起。

根据安装状态和泵体材质分析造成振动频繁出现、泵运行时出现异音的原因如下：

（1）该泵为凝汽器胶球清洗系统泵，工作介质为海水，泵叶轮、密封环等部件为铜材质，经过海水的腐蚀和海水中杂质的冲刷，造成叶轮破损，而且铜材质硬度偏软更容易遭受磨损。检查发现其中叶轮出口位置最为严重，局部已破损脱落，破坏了叶轮的动平衡，振动超标、并在运行中发出异音。

（2）该电机安装形式属于悬臂式，随着设备长时间的运行，部件磨损后间隙增大，电机运行时晃动幅度逐渐增大，导致电机振动数据超标。

分析及处理方法：

（1）海水中含有大量的以氯化钠为主的盐类，对大部分金属材料都会产生氧去极化腐蚀，现在各沿海电厂及船舶制造均采用以下三种办法抗腐蚀：①采用电位很负的金属及其合金，如镁及其合金、钛合金等。②采用加装原电池的办法，如加装牺牲阳极、牺牲阴极，表面涂层法。③在金属表面增加表面电流来抗腐蚀。

如果对PAH系统泵采取更换金属材料的方式，会增加投资和增大运行成本，在经济性上考虑，这种方法并不适用。而采用增加表面电流的方法，不仅会使工艺变的非常复杂，而且其可行性还需讨论和验证。目前，田湾核电采取的方法是加装原电池的方法，在PAH系统泵的叶轮和泵壳体、口环表面涂刷防腐涂层，一般采用涂锌或涂铬法，但这种方法的危害是如果一旦产生腐蚀点坑，锌或铬和铜之间存在电位差，会形成电偶腐蚀，加速材料的腐蚀速率。因此，笔者认为，可从两个方面考虑消除缺陷：①将泵体材料改为PVC或碳纤维材质，即可减少金属材质对胶球的刮伤，同时PVC材质对海水的抗腐蚀性能也较高。②更改维护程序，定期对泵体进行检查维护，查看表面涂层损耗程度，及时补充涂层厚度，避免腐蚀发生。

（2）对电机安装形式进行适当更改，电机振动增大的原因主要是泵体腐蚀严重造成间隙增加，导致摆动增加，振动增大。如在电机本体非驱动端增加固定支撑，增加支点，可防止电机在长期运行时发生摆动，降低振动。

运行人员应采取的措施：

在日常巡检时，应多关注PAH系统泵的运行情况，采用“看、触、闻、听、测”等手段，对PAH系统泵的运行情况进行初步判断，当发现缺陷时及时汇报，及时联系维修人员进行确认，当确定缺陷后应停运PAH系统，对缺陷进行及时处理。

2.2 胶球系统运行时控制柜PAH22/32GH201多次出现 “Drive  fault”报警

从收球网卡涩、收球阀卡涩和控制面板故障三个方面对缺陷进行简单分析得出以下结果：

其中，收球网卡涩共9起，收球阀卡涩共4起，控制面板故障共8起。

根据收球网的结构分析得出造成收球网在动作时卡涩的原因有如下几个方面：

①电动头与收球网连接轴之间润滑不足;

②系统内部杂质过多，造成收球网在动作时被杂质卡住，无法正常动作。

处理方法：

针对电动头和收球网连接轴润滑不足的情况，应缩短维护周期，定期对连接轴加润滑油。

针对内部杂质过多，目前对电厂影响较大的生物为藤壶、线虫和海虹等。田湾核电站目前采用的是单独投加NaClO杀菌方式，进行海生物污染控制。目前所采取海水中添加次氯酸钠对抑制海生物生长起到一定作用，但不能完全控制海生物的生长，尤其对藤壶的抑制作用较差。笔者认为应考虑更换投放药品和投药时间，在考虑循环水出口余氯的情况下，更换投放的药品，如WCH-740非氧化性循环水杀贝剂（此方法正在调试运行阶段），对海生物进行有效的灭杀。防止海生物进入海水循环系统而造成沉积、卡涩和影响传热的结果。

运行人员应采取的措施：

在日常巡检时如发现收球网有卡涩现象，应切除自动模式，改为手动模式，手动操作收球网开启和关闭，并观察收球网连接杆动作情况，如发现连接杆动作行滞，可联系维修人员对连接杆加润滑油。如发现连接杆动作顺畅，但收球网无法关闭到位，可先反复开关收球网一次，利用海水将杂志冲走，并在海水循环系统停运后将收球网解体，清洗收球网。

2.3 功率运行期间运行人员现场巡检发现系统相关阀门渗水

从阀门渗漏、管道渗漏和其他渗漏三个方面对缺陷进行简单统计得出如下结论：

阀门渗漏共发生11起，管道渗漏共发生4起，其他渗漏有4起。

原因分析如下：

由于PAH系统运行的工作介质为海水，海水对大部分金属材质具有强烈的腐蚀性，常长时间的运行，PAH系统相关的阀门之间的法栏密封垫片遭到腐蚀，发生泄漏，PAH的管道遭到腐蚀出现砂眼渗水。

处理措施：

针对海水腐蚀问题，在泵腐蚀缺陷中已进行了论述，在此提出两种处理方法：

①更换法兰垫片，将法兰垫片由橡胶材质更换为PVC或碳素纤   维等对海水腐蚀有良好抵抗能力的材质。

②更改维护周期，在适当的时间及时对阀门进行解体维护，避免腐蚀穿孔的发生。

运行人员应采取的措施：

如在日常巡检中发现PAH附近地面有积水或发现PAH管道、阀门出现线性漏水现象，应迅速查找漏点，及时汇报并停运PAH系统，联系维修人员进行处理。

2.4 功率运行期间一、二号机组PAH系统出现加球频率高的问题

在正常运行期间，胶球的损耗是正常的。根据提出的工作申请（如表1）大致算出正常的加球频率为20天加一次胶球1200个。但机组也出现过加球频率大约为9天左右（如表2），远大于以前频率20天左右。

为了减少加球的频率和经济损失，笔者根据装球室的结构特点和系统运行工况，从以下几方面分析有可能造成胶球减少的原因：

（1）胶球直径偏小，会从收球网2PAH21/22/31/32AT001中漏出而无法回收;

（2）收球网2PAH21/22/31/32AT001有破损，导致胶球从破损处漏入大海;

（3）收球网2PAH21/22/31/32AT001未关严致使胶球丢失;

（4）胶球在经过胶球泵2PAH21/22/31/32AP001时被泵的叶片所切割甚至被切碎，从而无法被收球网有效分离而漏入大海;

（5）投运胶球系统时一次不成功，投第二次时收球网开关导致球丢失;

（6）PAH系统仪控柜死机，无法控制滤网，导致球漏入大海;

（7）收球网2PAH21/22/31/32AT001控制柜与就地的指示不一致，导致收球网处于打开状态而使胶球漏入大海;

（8）胶球泵叶轮腐蚀，导致收球能力不足。这样会使胶球滞留在水中无法回收球网反洗打开时，胶球被大量冲走;

（9）胶球收集容器内的收球止回阀间隙过大，胶球从此阀漏出。该止回阀阀芯是用不锈钢丝做成的网状阀芯，有时部分钢丝腐蚀或脱焊造成网眼过大，胶球可能从此处漏出。

处理措施：

运行人员进行了试验，在一个系列的前后加装堵板，进行单列运行试验，发现2PAH22AP001有异常，解体检查2PAH22AP001发现铜材质的泵叶轮腐蚀严重，更换备件后继续进行PAH22系列的收球试验，投入运行未发现胶球减少。经上述试验可以得知，由于海水对泵体造成了过度腐蚀，使得收球能力不足，胶球滞留在水中无法收回。笔者认为，如要减少胶球的损失，还应从海水腐蚀这个根本问题上解决。

运行人员应采取的措施：

在日常巡检时应关注装球室中胶球的数量，发现胶球数量减少时，提出加胶球工作申请，同时查找上一次提出加胶球的工作申请的时间，如两次时间间隔为20天左右，属于正常现象。如两次时间间隔较短，应对PAH系统进行检查，必要时停运PAH系统进行检修，避免造成不必要的经济损失。

3 结语

机组功率运行期间凝汽器胶球清洗系统PAH为了一直清洗凝汽器钛管中的沉积物，防止换热效率降低，一直处于运行状态，同时由于系统处于相对较差的运行环境，系统的工作介质对系统泵、管道、阀门等部件有严重的腐蚀效果，造成了系统经常出现故障。为了保障系统的可靠性运行，首先，要降低设备的故障率，这就需要运行人员对设备的运行状态予以高度关注，发现异常及时提出，维修人员对设备异常原因进行深入分析，抓住根源，彻底解决。其次，现场工作人员应该了解设备经常出现哪些故障，巡检时应该有明确的关注目标和方向，发现缺陷立即提出工作申请，处理缺陷。希望本文能对现场工作人员有所帮助，提供参考价值。

参考文献

[1]SOP-1-PAH001-001 C2版，凝汽器钛管清洗系统（PAH）运行规程[S].

[2]耿文峰，PAH/PBB系统操作教材[M].2006，11.

[3]PAH系统运行手册[K].

[4]中核集团田湾核电站海工系统非氧化性杀贝剂加药实验方案[S]2013，2.

[5]阀门防海水腐蚀技术探讨（指南）[K].