秦山第二核电厂电气厂房冷冻水系统（DEL）运行分析

王超

【摘 要】本文介绍了秦山第二核电厂电气厂房冷冻水系统（DEL）的主要构成，阐述了电气厂房冷冻水系统（DEL）的功能和运行方式，并针对系统投运期间所出现的问题进行了原因分析，提出了解决措施。

【关键词】DEL；运行；故障

0 前言

秦山第二核电厂电气厂房冷冻水系统（DEL）是一闭合回路的冷冻水系统，主要为电气厂房相关设备提供7℃的冷却水。该系统虽然是非安全相关系统，但由于其停运会造成电气厂房的温度升高，最终导致机组停运，故它间接地对核电厂的运行安全性有着至关重要的作用。本文除了对系统进行了详细介绍外还在系统设计运行的基础上，结合目前投运以来出现的问题，分析原因，探讨解决办法和改进措施，对系统运行和其他电厂具有一定的借鉴意义。

1 系统构成、功能及运行方式

1.1 系统构成

秦山第二核电厂每个机组的电气厂房冷冻水系统DEL由以下设备构成：

1）2 ×100%冗余的冷水机组001GF（002GF），其中一台运行，一台备用。每台冷水机组又包括：一台蒸发器；一台由RRI水冷却的管壳式冷凝器；一台螺杆式压缩机；一条R134a制冷剂回路；一台风冷直联式电机；一条润滑油回路；一台油分离器等；

2）2台双通气动控制阀200VN（201VN）；

3）2×100%冗余的电动冷冻水泵001和002PO，其中一台运行，另一台备用；

4）1个冷冻水储存罐002BA，用来向DVC系统冷却盘管提供冷冻水。它的用途是当两台冷水机组都断水时，保证有15分钟的独立供水时间。储存罐安装在能回收其整个容积的贮存槽中；

5）1个波动箱001BA，由氮气加压（现已取消氮气加压），波动箱上装有安全阀提供超压保护。

1.2 系统功能

该系统主要是给DVC、 DVL、 DVE通风系统的冷却盘管提供7℃（设计值）的冷冻水。

DEL冷冻水系统为非安全相关系统。但由于DEL系统故障后，电气厂房内的温度升高会最终导致电厂核电机组的停运，故它间接地对核电厂的运行安全性有贡献。由柴油发电机组对两个电气系列（系列A和系列B）进行应急供电。

1.3 运行方式

1.3.1 正常运行

在正常运行工况下，本系统一个系列（一台冷冻水泵和一台冷水机组）连续运行。冷冻水回路和RRI系统上的各手动阀门整定在正确位置，蒸发器中冷冻水流量为恒定值。

每个系列（冷水机组+冷冻水泵）由一条独立的线路供电，由一台柴油发电机做备用电源（系列A对应于001GF，系列B对应于002GF）。

冷冻水两个系列设计时不考虑自动地互为备用，在每个系列管路上可就地进行手动切换。冷水机组和冷冻水泵由就地启动和停运。

安装在波动箱附近的就地压力测量装置（001LP），指示是否需要手动补水，正常运行压力在0.25—0.35MPa.g，压力下降表示回路有泄漏或需要补水，补水来自SED的除盐水，压力过高有可能引起安全阀开启，冷冻水泵入口压力低于0.20MPa.g时产生泵入口压力低报警，波动箱补水以后还需要在就地通过钥匙手动复位低压报警。

1.3.2 特殊稳态运行

冷冻水系统的两个系列之间设有连通管，利用隔离阀012VD能使一个系列的冷水机组与另一个系列的冷冻水泵一起运行。这种联结方式可使一个系列的冷水机组故障时，另一个系列的冷水机组不受冷冻水泵故障的影响，反之亦然。但此时要求两条电气系列同时有效。

1.3.3 失去厂外电源

DEL冷冻水系统的设备可由柴油发电机组应急供电。当A系列和B系列电源丧失时，冷冻水设备断开。一旦由柴油发电机组恢复正常供电，冷冻水泵自动重新启动，接着冷水机组重新手动启动，冷水机组按正常顺序恢复负载。如果由柴油发电机对作为备用的冷水设备恢复供电，相应的冷水机组和冷冻水泵将由运行人员就地恢复运行。

2 主要设备的控制运行

DEL系统冷水机组的压缩机采用螺杆式压缩机，制冷剂采用对臭氧层无破坏的R134a，分子式为C2H2F4，蒸发器和冷凝器均为卧式布置，制冷剂经过螺杆式压缩机被压缩成高温高压的汽态制冷剂，冷凝器中经过RRI水冷却以后变成高压的制冷液，再经过节流阀（也称膨胀阀）节流降压以后变成低温低压的制冷液，由于节流后的制冷剂温度比冷冻回水的温度低很多，在蒸发器中制冷剂吸收冷冻回水热量逐渐汽化，冷冻回水得到了冷却，完成制冷过程的一个基本循环，制冷剂吸收热量逐渐变成汽-液混合物甚至过热的制冷剂，被压缩机吸入，重新进行压缩-冷凝-节流-蒸发，完成制冷循环过程。制冷循环的基本原理实质是逆卡诺循环（如图1）。

图1 制冷循环的基本原理

在制冷系统中，压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器是制冷系统中必不可少的四大件，其中压缩机是心脏，起着吸入、压缩、输送制冷剂蒸汽的作用。冷凝器是放出热量的设备，将蒸发器中吸收的热量连同压缩机功所转化的热量一起传递给冷却介质带走。节流阀对制冷剂起节流降压作用，同时控制和调节流入蒸发器中制冷剂液体的数量，并将系统分为高压侧和低压侧两大部分。蒸发器是输送冷量的设备，制冷剂在其中吸收被冷却工质的热量实现制冷。冷水机组流程简图如图2所示。

图2 冷水机组流程简图

在本机组内，润滑、密封和控制都是通过油来实现的，在压缩机启动之前有一台油泵提供压缩机轴承的润滑和密封。油泵为一小型正排量泵，从二次图上可以看出如果油泵没有建立起足够的油压来闭合油压开关，则压缩机不会启动。在压缩机启动以后，出口与进口的压差如果足够使油来对压缩机进行注入和润滑，则在一定时间之后会发出一个停用油泵的信号。油泵在运行时进入压缩机的油压由一个油压调节阀来控制。位于油泵出口管线与油分离器之间的一个旁路管线一个一体化的安全阀跨接与泵的进出口，保护泵防止超压。油泵还给能量控制器提供油来使控制器位于最低负荷位置。

油注入压缩机需要维持在一个恒定的温度范围内，所以经压缩机出来的油气混合物的温度也需要保持在一个合适的温度范围内，这由冷媒的蒸发来实现。在冷凝器后有一管线将液体冷媒注入压缩机，通过一个注射阀门可以有效的保证注入油的温度在设计限值之内。注入管线上的电磁阀在驱动电机运转时连锁带电开启，在电机停运时电磁阀停电关闭。如图3所示。

图3 液体注入冷却示意图

在压缩机刚启动时，排出与吸入端之间的压差会变得很大，这会对机组相关管线和仪表产生损坏，所以设置了一个由三个阀门组成的旁路管线。如图4所示。

图4 旁路管线作用原理图

PM3调节阀是一个伺服控制主阀，其功能决定于一起使用的先导阀的数目和类型。本系统采用了两个先导阀平行并列布置。它提供了两个非常重要的功能：

1）在压缩机启动和停运时平衡吸入端和排出端之间的压差。

2）排出端压力高时排向吸入端。

其阀门动作情况如下（表1）：

表1

在停运时，首先EVMNO电导阀失电开，然后开PM3阀，EVMNO设置成带电关失电开，是基于失电安全原则考虑。启动开始时，需要减小压缩机吸入段与排出端之间的压差EVMNO保持开启（电磁阀失电），但PM3需要压差达到0.2bar时才会开启。当起动电机达到额定转速时，EVMNO先导电磁阀带电，使PM3主阀关闭。

CVP先导阀只感应PM3主阀的进口压力（即压缩机的排出端压力），与吸入端压力无关。在压力超过CVP的设定值0.4bar时，主阀全开，这样足以保证卸压之用。

3 故障分析与处理

DEL系统经过长期的运行实践，产生了许多问题，现将常见故障、原因及处理方法总结如下（表2）：

表2

4 结束语

电气厂房冷冻水系统（DEL）的安全稳定运行关系到核电厂的经济效益，而且间接关系到电厂的运行安全性。因此，在电气厂房冷冻水系统（DEL）的运行过程中，一方面要加强运行人的技术，深入的了解系统的性能特点，另一方面提高电气厂房冷冻水系统（DEL）的维护水平。对现有的问题加以重视，尽快解决，保证电气厂房冷冻水系统（DEL）的安全稳定运行。

【参考文献】

[1]秦山第二核电气厂房冷冻水系统（DEL）系统手册[S].

[2]吴剑.简述电气厂房冷冻水机组[Z].