核电站运行期间SAR612VA逆止阀内漏的影响及解决方案的探讨

陈 军，陈 光

(中广核工程有限公司，广西 防城港 538003)

核电站运行期间SAR612VA逆止阀内漏的影响及解决方案的探讨

陈 军，陈 光

(中广核工程有限公司，广西 防城港 538003)

本文介绍了核电站运行期间核岛RX厂房内的仪用压缩空气SAR003BA贮气罐进口逆止阀SAR612VA密封不严出现内漏时，对机组安全运行及安全壳泄漏监测系统带来的影响。并针对这一现象在不影响机组正常运行的情况下，寻求其解决方案。

核电站；仪用压缩空气；逆止阀内漏

仪用压缩空气分配系统作为工业生产中的重要动力源之一，其安全性高、调节性好、传输便利等优点在国内现有在建和运行核电站中得到了广泛应用。其主要用于提供机组气动装置所需要的压缩空气，它的安全性、可靠性直接关系着机组安全运行。在我国核电站实际运行过程中曾出现过反应堆厂房仪用压缩空气逆止阀SAR612VA内漏现象，关系到机组的安全运行，导致机组状态被迫停滞或后撤，造成了一定的经济损失。因此本文针对这一现象，对逆止阀SAR612VA内漏给机组状态带来的影响作了全面的阐述，并给出在不影响机组正常运行情况下的解决方案，对后续核电站的运行、维修具有重要的指导意义。

1 仪用压缩空气系统概况

核电站仪用压缩空气系统(SAR)分为常规岛、BOP和核岛三部分。由于核岛大部分用气装置都与核安全有关，所以核岛部分的供气优先于常规岛、BOP部分。核岛SAR系统分为RX厂房外及RX厂房内两部分，每一个反应堆厂房入口各设置一台流量计SAR001MD以监测RX厂房用气量。厂房内各安装一个安全级压缩空气贮气罐SAR003BA，并在进气管上各设置一个止回阀，其所储存的气体量足以满足RCV系统的控制阀在冷停堆的过程中24h正常运行，使反应堆达到冷停堆状态。用气装置包括：RCV系统气动卸压阀、RCV-RRA系统连接阀、稳压器辅助喷淋阀。在全厂仪用压缩空气失去的工况下，SAR003BA贮气罐进口逆止阀SAR612VA自动将贮气罐与外围管网隔离，以保证SAR003BA向RCV系统控制阀持续供气至冷停堆。相关流程简图如图1所示。

图1 RX厂房SAR流程简图Fig.1 Simplifized flow of compressed air system in RX bulding

2 SAR612VA逆止阀内漏的影响

2.1 对机组安全运行的影响

RX厂房仪用压缩空气分配系统是与核安全无关的系统，不执行核安全功能。然而，某些安全相关系统的临时运行需要压缩空气，为保证这些系统运行的各种工况，特别是在主蒸汽管道破裂后安全停堆并维持安全状态。采用了安全3级贮气罐SAR003BA向其提供仪用压缩空气，且与之相连的管道及相关阀门也都是安全3级，其中包括逆止阀SAR612VA。因此SAR612VA逆止阀的内漏与机组安全运行直接相关。

在机组正常运行工况下，仪用压缩空气分配系统管网压力会随着空压机的加卸载在设定值范围内不断波动。当外围管网压力下降时，逆止阀SAR612VA因上下游存在压差自动关闭，将SAR003BA与上游管道隔离。SAR003BA贮气罐压力基本维持在核电站整个压缩空气分配系统管网压力的上限值左右[假设压缩空气管网压力设定值在7.8～9.0bar(g)，则SAR003BA贮气罐压力为8.8bar(g)]，RCV系统的控制阀由SAR611VA管线直接供给仪用压缩空气。一旦全厂失去压缩空气或者LOCA事故下反应堆安全壳隔离，RX厂房失去压缩空气，RCV系统的控制阀改由SAR003BA贮气罐经减压阀SAR610VA[设定值为6.0bar(g)]供气，直至机组冷停堆。此时若SAR612VA出现密封不严内漏情况，SAR003BA贮气罐通过该路管线反向给RX厂房其他系统控制阀供气，导致压力迅速下降，无法满足RCV系统的控制阀在冷停堆的过程中24h正常运行，直接影响到机组的安全。

2.2 对安全壳泄漏监测系统的影响

安全壳作为核电站第三道屏障，必须要有足够的密封性，以避免事故时过量的放射性物质逸出安全壳。所以在反应堆正常运行期间，必须在线监测安全壳的泄漏量(QLD)，其计算公式如下：

式中的QSAR由每一个反应堆厂房入口流量计SAR001MD测得，安全壳监测系统每2s采集流量数据，以半小时平均值计算。因此流量测量误差会对安全壳泄漏率计算带来直接影响。QSAR测量值偏大，则QLD数值偏小，可能出现误判安全壳泄漏的情形；QSAR测量值偏小，则QLD数值偏大，有可能掩盖了安全壳泄漏较大的情况。所以QSAR流量值的正确性是分析判断安全壳是否泄漏最基本保证。

机组正常运行工况下，由于RX厂房内各系统控制阀不断用气，流经SAR001MD的流量一般维持在5～10Nm3/h之间波动，其曲线如图2所示。若SAR612VA出现内漏，当外围管网压力下降时，空压机处于卸载状态，SAR003BA贮气罐反向给RX厂房其他系统控制阀供气。此时RX厂房内管网压力相比RX厂房外围管网压力下降慢、压力高，导致SAR433VA逆止阀上下游存在压差自动关闭，SAR001MD流量瞬时为0Nm3/h。当空压机重新加载时管网压力逐渐上升，高于RX厂房内压力SAR433VA逆止阀开启，SAR001MD流量瞬时突增约40～60Nm3/h，曲线如图3所示。此类流量数据并不能反映气体进入RX厂房的真实流量，且大幅度波动超出SEXTEN2系统所需要的流量数据范围，导致安全壳泄漏率在线监测系统数据点QLD偏离原先的拟合曲线，此时监测系统会出现“不可利用的日数据点(泄漏率有轻微的变化)”提示，安全壳泄漏监测系统不可用。根据核电厂运行规程要求，机组状态临界后5日内必须投运安全壳泄漏率在线监测系统，若不能满足要求，则机组后撤至冷停堆查找原因。更进一步影响机组安全、经济运行。

图2 SAR001MD正常流量曲线Fig.2 Normal flow curve of SAR001MD

图3 SAR001MD异常流量曲线Fig.3 Abnormal flow curve of SAR001MD

3 解决方案

基于SAR612VA逆止阀内漏对机组安全、经济运行存在的影响，故必须第一时间消除该阀门内漏缺陷。从流程简图中可以看出，由于正常维修SAR612VA需要隔离RX厂房进气总阀，则RX厂房失去仪用压缩空气，机组需退至冷停堆状态。对于处在运行状态的核电站机组来说这无疑会造成一定的经济损失。因此为确保机组安全运行，且在保证机组状态不后撤的情况下，研究制定相应的临时运行方案和特殊维修措施应当为核电站的首选。本文从逆止阀SAR612VA故障产生原因、压缩空气工艺要求、缺陷消除及时性、现场实际环境等方面着手，重点介绍了三种解决方案。

3.1 采用降压吹扫逆止阀及管线

考虑到造成逆止阀SAR612VA密封不严内漏的原因可能来自于压缩空气系统管道内带入了铁屑或其他细小异物等杂质，阻挡了逆止阀阀芯自由升降，使阀芯回座不到位出现密封不严的现象。此种情况下可采用简易的降压吹扫逆止阀及相关管线的方案。根据流程简图1，关闭SAR003BA贮气罐进口隔离阀SAR309VA，打开贮气罐底部排污阀SAR310VA将贮气罐压力泄至0 bar(g)，待管网压力升至最高点时，迅速开启SAR309VA，对逆止阀SAR612VA进行反复吹扫，直至阀门能彻底密封关闭。其优点为：无需隔离维修、工艺简单、响应及时、不会造成压缩空气管网失气。但该方案仅适用于逆止阀阀芯因压缩空气系统带入杂质阻挡，回座不到位导致密封不严的故障。

3.2 增加临时旁路管线

综合考虑到仪用压缩空气品质高、露点低、干燥等特点，在机组正常运行状态下SAR003BA贮气罐底部排污阀SAR310VA几乎无需开启定期排污，且不会因为检修工作开启排空SAR003BA罐内气体。故可在SAROO3BA贮气罐底部排污阀SAR310VA与进气主管道上的贯穿件试验隔离阀SAR578VA之间增加一路带有与SAR612VA同类型逆止阀的临时旁路管线，临时取代SAR612VA所在管线作为SAR003BA贮气罐进气主管线的功能，如图4所示。投入运行时，将进气隔离阀SAR309VA关闭，开启临时旁路管线上的隔离阀SAR310VA、SAR578VA，由临时管线向SAR003BA供气。待机组停运后正常维修处理SAR612VA内漏缺陷，并将此临时管线拆除，恢复SAR612VA所在管线进气功能。经过现场实地测量、管线布置空间、气体流量要求、抗震等级要求等方面的计算，该方案可以解决逆止阀SAR612VA内漏带来的影响，保证机组临时正常运行。

方案优点：无需隔离进气主阀，不会导致RX厂房失去仪用压缩空气，对机组正常运行几乎无影响。

方案缺点：(1) 由于SAR003BA贮气罐所在位置距离SAR578VA所在位置较远，需要合理布置临时管线的走向，备有足够长的不锈钢管道备件；(2) 需出版安装等轴图；(3) 工作量大、耗材多、工期较长、响应时间较慢。

图4 临时旁路管线示意图Fig.4 Schematic diagram of temporary bypass pipeline

3.3 增加临时逆止阀

结合SAR612VA所在管线上阀门的抗震等级要求，经过现场实际测量、比对进气隔离阀SAR309VA与SAR003BA贮气罐之间的前后管线距离、抗震分析计算等各项评估，可在进气隔离阀SAR309VA与SAR003BA贮气罐之间水平管道上增加一台与SAR612VA同类型的临时逆止阀。该方案只需关闭与SAR003BA贮气罐相连的阀门SAR309VA、SAR720VA，将SAR003BA贮气罐临时隔离出来进行安装施工，如图5所示。待机组停运后正常维修处理SAR612VA内漏，拆除临时逆止阀，恢复系统原有设计流程。该方案已在防城港核电站1号机组实践，并取得了良好的效果。

方案优点：(1) 无需隔离进气主阀，不会导致致RX厂房失去仪用压缩空气。仅SAR003BA贮气罐短时间的失气，对机组正常运行几乎无影响；(2) 工艺简单、工作量少、工期短、响应及时。

方案缺点：(1) 需要足够的阀门安装空间；(2) 需要抗震分析计算；(3) SAR003BA贮气罐短时间内失气不可用，失去其事故工况下的特有功能。

图5 新增逆止阀示意图Fig.5 Schematic diagram of added non-return valve

4 结束语

综上所述，核电站RX厂房内仪用压缩空气分配系统的逆止阀SAR612VA，在机组安全运行过程中有着至关重要的作用。若其运行期间出现内漏将直接影响到：一是机组在RX厂房失去仪用压缩空气事故工况下不能安全后撤至冷停堆状态。二是安全壳泄漏率监测系统不可用，无法实时监测安全壳的密封性。因此对其内漏故障应加以高度重视，必须第一时间作出相应的消缺响应。针对内漏原因、现场环境不同，有以下几种解决方案。

(1) 因杂质影响导致逆止阀密封不严的故障，可采用降压连续吹扫方案；

(2) 连续吹扫仍不能解决故障，可以判断为阀芯密封O形环损坏或阀座出现凹痕。对于此类情况，可采用增加临时旁路管线、增加临时逆止阀的临时运行方案，以保证机组正常运行。

针对核电站运行机组SAR612VA逆止阀曾出现过内漏现象，在安装、运行、维修等方面提出如下建议：

(1) 安装该阀门前须对阀门做密封性试验，安装过程中须严格控制阀门清洁度；

(2) 机组大修期间进行SAR003BA保压试验；

(3) 该阀门经维修后，须对SAR003BA贮气罐重新进行保压试验；

(4) 综合考虑SAR612VA逆止阀的维修、运行功能、抗震要求，后续设计可将SAR612VA放置于SAR309VA隔离阀后。

[1] 广东核电培训中心. 900MW压水堆核电站系统与设备[M].北京：原子能出版社，2007.1

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DiscussiontheInfluenceofSAR612VANon-returnValve’sLeakageanditsSolutionDuringtheOperationPeriodofNPP

CHENJun，CHENGuang

(China Nuclear Power Engineering Co.，Ltd. Fangchenggang of Guangxi Prov. 538003，China)

This paper introduces the influence of unit’s safty and containment leakage monitoring，if non-return valve SAR612VA which is inlet valve of instrument compressed air tank SAR003BA in RX bulding leaks. And to study its solution for this phenomenon during the operation of unit.

Nuclear power plant；Instrument compressed air；Non-return valve’s leakage

2017-01-05

陈 军(1982—)，男，广西桂林人，工程师，本科，现主要从事核电站常规岛及BOP调试工作

TM623

A

0258-0918(2017)05-0783-06