某核电厂工程调试阶段安全壳喷淋泵性能问题排查方案及处理方法

胥　跃（中广核工程有限公司，深圳518000）

某核电厂工程调试阶段安全壳喷淋泵性能问题排查方案及处理方法

胥跃（中广核工程有限公司，深圳518000）

本文介绍了某核电厂安全壳喷淋泵在工程调试阶段执行安全壳喷淋流量试验过程中出现的性能问题，在充分研究现场性能试验数据的基础上，详细分析了可能导致问题发生的系统、设备、试验方法等多方面影响因素，并针对各类因素提出了排查方案，着重阐述确定致因及最终解决问题的全过程，为核电厂核级泵组工程阶段故障诊断及处理提供了宝贵参考经验。

安全壳喷淋泵；扬程；故障处理

1　背景概述

某核电厂X号机组开盖冷态功能试验期间执行喷淋流量试验（TP-EAS-50）时，发现再循环喷淋工况试验结果（流量、压力）不能满足安全准则的要求，随即在现场展开了一系列特定流量下安全壳喷淋泵扬程问题的研究、分析及试验活动。

2　发现问题

喷淋流量试验（TP-EAS-50）是CPR1000核电厂专设安全设施的大型综合性试验之一，其主要目的为：验证每台安全壳喷淋泵的直接、再循环喷淋流量和对应环管压力，为核电厂在事故工况下的安全运行提供保障。安全壳喷淋泵性能问题在TP-EAS-50试验过程中发现。

2.1喷淋流量试验安全准则

直接喷淋阶段（安全壳绝对压力为0.52MPa），喷淋环管流量≥800m3/h；

——在试验条件下，喷淋环管绝对压力为0.78MPa时，喷淋环管流量≥816m3/h。

再循环喷淋阶段（安全壳绝对压力为0.1MPa），喷淋环管流量≥972m3/h；

——在试验条件下，喷淋环管绝对压力为0.48MPa时，喷淋环管流量≥992m3/h。

2.2喷淋流量试验数据分析

执行TP-EAS-50中EAS001/002PO直接喷淋试验章节，试验数据均满足上述安全准则要求，且压力、流量有一定的裕度。而执行TP-EAS-50中EAS001/002PO再循环喷淋试验章节，在喷淋环管背压调至准则下限时，喷淋流量仍不能够达到安全准则要求，试验结果不合格。

进一步计算分析喷淋泵的流量扬程数据，并与设备供应商提供的喷淋泵在出厂试验时的流量扬程特性曲线（H-Q）进行比对，发现喷淋泵在同一流量下，现场试验测算扬程比出厂试验时的扬程要低。譬如3EAS001PO在980m3/h流量下，扬程折算至额定转速下约为108.9m，低于出厂性能试验曲线。

3　问题排查

针对安全壳喷淋泵TP-EAS-50期间每个流量点的扬程都要比出厂试验时小的情况，为排除试验方法或试验台架差异对泵的性能带来的影响，而最终找到原因并处理，现场采取了一系列排查措施。

3.1现场性能试验

问题发生后，应设备供应商要求，由供应商代表见证，在某核电厂3号机组对两台安全壳喷淋泵的性能进行了进一步测试，测试结果如表1所示。

表1

由表1可看出泵在各个流量点下的扬程仍比出厂试验H-Q曲线低一些，特别在EAS002PO封堵了喷射器循环管线后，再循环工况下的扬程仍与下表的设计规格书要求存在较大偏差。

表2

3.2与参考机组对比

分析对比参考机组——某核电厂2号机组喷淋泵（2、3号机组供应商不同）出厂特性曲线的考核点数据，发现在850m3/ h流量下的扬程2号机组低于3号机组，而1050m3/h流量下的扬程则是2号机组高于3号机组。

对比说明某核电厂3号机组喷淋泵在800m3/h以上大流量下扬程下降较快，这有可能是导致问题发生的根本原因。

3.3现场摸排

进一步摸排现场试验过程、试验结果分析各个环节中的误差或错误，排除现场致因。

3.3.1泵进出口管线、压力表充水排气不充分

（1）建议：起泵前通过换料水箱重力压头对喷淋泵及其附属管线、仪表进行静排气，喷淋泵小流量起泵后进行主要仪表、部分小管的动排气。

（2）已采取行动：在配合供应商代表进行喷淋泵性能试验时，已按照其要求在小流量运行时对泵进出口压力仪表进行充水排气，可以排除。

3.3.2泵进出口压力表失准

（1）建议：泵进出口压力表符合设计精度等级要求，与以往参考电站或机组一致，读数应能满足试验需求，从分析问题的角度建议并接临时高精度压力表或变送器，以排除这一因素。

（2）已采取行动：相关仪表和参考电站一致，精度能满足要求；为进一步确定压力示数的准确性，在进行泵性能试验时安装精度等级更高（0.1级）的压力变送器，经过试验和正式压力表所得参数基本一致，可以排除。

3.3.3泵进出口压力表在出厂试验时和现场试验时安装位置不一致

按照正式设计，泵进出口压力表安装在泵进出口管道上，设备供应商在出厂试验时将压力表安装在泵体法兰上，相较而言供应商的做法减小了进出口压力表间的沿程阻力损失，测量读数用于计算更接近扬程真实值。但考虑到沿程阻力损失非常有限，此处可以忽略。

3.3.4扬程计算方法错误

（1）建议：扬程应为泵出口与泵入口的动静压头和之差，在编制扬程计算软件时需注意，应对此进行重新核算。例如：吸入端静压头H1=20.351mCL，排出端静压头H2=175.097mCL，吸入端动压头V1=0.0253824mCL，排出端动压头V2=0.1283301 mCL，则扬程H=（H2+V2）-（H1+V1）=154.849mCL。

（2）已采取行动：按照国标（GB_T3216-2005）对计算公式、计算软件进行重新核实，确认满足国标要求，此处可以排除。3.3.5现场泵进出口压力表之间存在其他阻力件或分流管线

（1）建议1：协调安装部门拆除泵出口的八字盲板检查，检验其间隔环侧安装质量，防止因偏心对流量造成影响。

（2）已采取行动1：协调安装部门，在供应商代表的见证下，对喷淋泵出口八字盲板进行拆检，未发现偏心等情况，可以排除。

（3）建议2：在性能试验时，对EAS001/002EJ喷射器管线EAS005/006JP进行封堵（封堵小循环）。

（4）已采取行动2：现场在执行EAS002PO相关性能试验时，将EAS005JP封堵后进行试验，试验结果见3.1节中注①，对试验结果未产生根本性影响，扬程仍低于出厂性能曲线。

（5）建议3：如果喷淋泵旁路管线上手动截止阀EAS045VB及逆止阀EAS047VB同时存在内漏现象，泵出口高压流体将通过该路管线倒流回泵入口，意外增加一条小循环管线，会对泵的扬程计算产生影响。此种可能性虽然较小，但建议必要情况下对逆止阀或截止阀进行解体检查并做密封性试验。

已采取行动：核实EAS047VB的结构发现阀门结构为蝶式止回阀，其密封能力强，一般不会发生泄漏，参考电站未发生过泄漏现象；另外，安装部门在进行水压试验时，阀门EAS045VB作为压力边界承受1.1MPa·g水压且试验结果合格。据此，可以排除两个阀门同时泄漏造成的压力损失影响。

综上，结合参考电站试验经验，在某核电厂现场进行一系列排查与分析之后，基本确定现场试验台架、试验方法等不存在问题。随即问题处理及排查方向引向了设备出厂试验台架。

3.4出厂试验台架检查

在确定现场不存在问题后，随即在采购部门的协助下，对设备供应商出厂试验台架进行了排查，排查主要针对：①就地与远传测量一致性、远传测量通道、差压变送器精度、功率测量方式等测量、计算方法；②流量、压力测量装置重新检定。

在将流量测量装置——文丘里流量计送往第三方检定机构重新标定后，相比2011年9月5日初始标定结果，前后两次流出系数存在约5.5%的偏差。

4　致因确定

结合第三方检定机构提供的校准结果，对比安全壳喷淋泵现场试验及出厂试验数据发现，在考虑了约5.5%的偏差后，两者数据十分接近，这更进一步确定了问题产生的根本原因，即：设备供应商出厂试验台架文丘里流量计流出系数失准，致使在设备出厂试验过程中，喷淋泵的性能出现偏差，未能达到设计要求；进而导致喷淋泵在现场进行TP-EAS-50试验时，EAS系统再循环喷淋流量不能满足安全准则。

5　问题处理

在确定根本原因后，即对症下药，处理方法相对简单直观。设备供应商评估可通过对喷淋泵水力部件进行微修整的方式，提升泵组性能，以使其满足设计规格书考核点要求。最终，某核电厂3号机组按计划在装料前完成安全壳喷淋泵相关调试试验。

6　总结

在某核电厂3号机组安全壳喷淋泵性能问题发生之后，现场工程技术人员在结合参考电站经验的基础上，充分研究了出厂性能试验、现场性能试验数据，详细分析了可能导致问题发生的系统、设备、试验方法等多方面影响因素，针对各类因素提出了排查方案并付诸实施，最终确定了泵组性能问题产生的根本原因，为核电厂核级泵组工程阶段故障诊断，特别是性能问题的处理积累了经验。

[1]《回转动力泵-水力性能验收：1级和2级》（ISO 9906-2012）[S].2012.

[2]《回转动力泵-水力性能验收试验：1级和2级》（GB/T3216-2005）[S].2005.

[3]《核电站用能动机械设备的鉴定》（ASMEQME-1）[S].2002.

[4]离心泵故障诊断方法[J].辽宁工程技术大学学报（自然科学版），2002（02）.

[5]离心泵常见故障的原因及在生产中的应用[J].河北化工，2008（06）.

[6]核级泵的鉴定规则分析与研究[J].中国高新技术企业，2004（01）.

[7]泵试验测量不确定度的计算[J].水泵技术，2005（05）.

TM623

A

2095-2066（2016）31-0034-02

2016-10-23

胥 跃，工程师，任核岛调试副经理，2008年7月毕业于西安交通大学核工程与核技术专业，2008年7月至今在中广核工程有限公司调试中心核岛调试分部工作，历任安全系统调试工程师、协调主管工程师、核岛主系统调试高级主管、核岛调试副经理等职务，参与的科研项目《PF改进项应急移动设备性能和实体改进系统功能调试技术创新与应用》、《安注系统节流孔板工艺验证基准建立》等分获中广核工程科技进步奖一、三等奖。