国内某核电站循环水系统调试工期优化方案研究

包桓铭，刘柯楠

(国核工程有限公司，上海 200233)

0 引言

循环水系统(CWS)是常规岛非常重要的系统，其主要功能是作为最终热阱将凝汽器的热量传输至海水，并为开式冷却水系统提供冷却水源，通过闭式冷却水系统冷却汽轮机辅机。循环水系统也为核岛厂用水系统和辅助车间(BOP)海水淡化系统提供水源。

因此，循环水系统调试不仅影响常规岛主线调试，还会影响核岛和BOP部分系统的调试。本文以国内某AP1000核电站循环水系统为例，对循环水系统调试工期的优化进行探讨。

1 循环水系统简介

某AP1000核电站是世界首堆AP1000核电站，循环水系统采用海水直流的供水方式，循环水取自东海，经过热交换器后再排入该海域海湾。循环水系统包含2台50%容量的循环水泵(CWP)，循环水经过2根独立的循环水管道进入汽轮机厂房，每根管道分成3条支线(共6条支线)，每条支线都与1台凝汽器的一侧水室相连。循环水经过凝汽器后回流到2根独立的管线并流入虹吸井，最终将经过热交换的海水排入大海[1]。循环水系统流程如图1所示。

2 循环水系统调试简介

2.1 系统调试项目及流程

循环水系统调试试验共19项，分为2个移交包调试，循环水泵出口阀之前为01包，循环水泵出口阀门之后(含出口阀门)为02包。循环水系统调试试验项目见表1。

循环水系统设备较多，覆盖前池、循环水泵房、汽机房等区域，做好合理调试计划至关重要。图2为循环水系统调试活动的逻辑顺序。

该核电站循环水泵采用叶片可调式混流泵，泵轴为中空结构，内部装有控制棒，可根据海水温度调节叶片开启角度，从而控制循环水流量，以达到减小循环水泵电功率的目的[2]，因此，调试过程与常用循环水泵有所不同。

(1)循环水泵调试。该循环水泵是国内核电站首次采用的叶片可调式泵，国内核电暂时没有此类循环水泵的调试经验[3]。与传统循环水泵调试相比，该循环水泵还增加了循环水泵电机顶轴油试验、循环水泵油单元试验和冲洗以及叶片调节单元试验。

(2)循环水泵电机顶轴油试验。每台循环水泵配备1台顶轴油泵，确保循环水泵启动前电机轴承被正常顶起，形成油膜，从而降低轴承摩擦，是循环水泵电机空载的前提条件之一。

(3)循环水泵油单元试验和冲洗。油单元试验确保油泵为叶片角度调节单元提供油压，并维持循环水泵叶片在任意角度下稳定运行[4]。该试验是执行循环水泵启动的必要条件。

(4)循环水泵叶片调节单元试验。该单元通过启动叶片控制电机来带动机械控制单元动作，控制油单元先导阀的开度，以调节循环水泵轴承液压缸上下腔室的进油量，实现调节叶片开启角度的功能[5]。该试验也是执行循环水泵启动的必要条件之一，叶片调节机构如图3所示。

2.2 影响调试工期的主要因素

从系统调试的角度来看，影响调试工期的因素可以分为不可控因素和调试自身因素。

试验名称试验分类挂牌和流程检查试验,机械、电气、仪控、气动阀和电动阀试验单体设备运行前检查循环水系统报警与联锁试验逻辑联锁试验室真空泵、二次滤网、旋转滤网、冲洗水泵和排污泵预运行试验辅助设备运行试验循环水泵油单元试验和冲洗,循环水泵电机空载试验,叶片行程调节和顶轴油单元试验循环水泵空载前准备及空载试验循环水泵房进水泵房进水循环水泵启动及系统充水和功能试验,循环水系统运行能力验证试验循环水泵试验

图2 循环水系统调试活动逻辑顺序

图3 叶片调节机构

2.2.1 不可控因素

(1)设计方面。主要是指调试准备和调试程序编制的上游文件，主要包括调试导则、系统调试大纲、设备清单和工艺流程图等。循环水系统设计已经相当成熟，基本不会因为设计问题而导致调试工作延误。

(2)设备制造。该核电站循环水泵采用的是叶片可调式结构，是国内核电站首次采用，对泵的工艺水平以及试验过程存在不确定性。

(3)施工质量。海水循环水系统的防腐要求非常高，循环水泵和旋转滤网的安装质量也需要着重关注。循环水管道在进水过程中多次发生泄漏，这也是影响系统进水的重要因素。

(4)环境影响。循环水系统泵房进水需要进行海上作业，受天气影响较大，也是不确定的因素之一。

(5)意外事件。调试期间若发生系统设备损坏，或某些结果无法达到设计要求，需要进行消缺，也会严重影响调试工期。

2.2.2 调试自身因素

(1)计划与进度控制。制订合理的调试计划对后期进度的控制至关重要。调试计划应充分考虑系统的特点，对工期预计、人力需求和设备制造质量进行充分考虑，确保计划的可执行性。

(2)技术水平。不同核电站的相同系统都存在差异，设备制造也会存在差异，调试人员的调试经验丰富程度也会对调试工期产生影响。

(3)人力需求。调试过程是一个多部门协调工作的过程，不仅需要调试人员，还需要维修、运行、建安、采购、厂家等多部门或单位相互配合，因此人员的合理安排和部门间的协调显得尤为重要。

(4)调试质量。良好的调试质量是调试进度的重要保障。做好试验准备、风险预案和经验反馈会减少重复性工作，增加试验合格率，大大缩短调试工期[9]。

3 系统调试方案及优化

3.1 系统调试方案

由于循环水系统设备多且分布区域广，各个试验之间又相互影响和制约，因此，合理安排调试工作显得尤为重要。整个系统调试分为以下3个阶段执行。

3.1.1 系统试验前检查

系统调试前，需完成系统所有设备的挂牌，机、电、仪、电动阀和气动阀的运行前检查。

3.1.2 循环水泵调试前准备试验

(1)系统辅助设备调试。由于泵房进水后旋转滤网和二次滤网就不具备空载试验的条件，因此，该调试需在泵房进水前完成。为防止系统泄漏导致泵房淹没，需在泵房进水前完成排污泵调试。

(2)泵房及系统进水。泵房进水前需要完成所有设备的空载试验；同时，还需要检查循环水泵和系统管道防腐涂层完好程度，损坏或过期的防腐涂层需要重新喷涂或修补。进水前需提前协调取水口吊装作业的时间，以保证进水作业能够按计划执行。

(3)系统进水后辅助设备调试。进水完成后，特别是海水高潮位时检查系统是否泄漏。确认系统无泄漏后，开始执行旋转滤网、二次滤网、冲洗水泵和水室真空泵的带载试验。

3.1.3 循环水泵启动

循环水泵油单元试验、顶轴油试验和叶片调节单元试验是循环水泵启动的前提条件。循环水泵就地实际联锁试验必须完成，确认系统逻辑联锁控制正确后方可执行循环水泵启动试验。循环水泵的启动标志着循环水系统可用，并为后续其他系统调试试验提供必要保障。

3.2 调试方案优化

本文根据调试中发生的实际问题，从调试计划入手进行优化。循环水泵启动标志着循环水系统可用，因此，循环水系统调试以循环水泵启动为目标节点进行优化。

3.2.1 设备消缺

#1机组循环水系统调试期间，多次发生因试验设备质量而严重影响调试工期的现象，如排污泵绝缘低，阀门、海水管道防腐涂层失效等。#2机组建安后期，调试提前介入，对可能存在质量隐患的设备进行检查，提前对设备进行消缺，确保调试工作的顺利进行。

3.2.2 交叉开展检查工作

交叉开展2个移交包的机、电、仪检查和电动阀、气动阀检查试验。在完成设备挂牌后，对单体设备进行机、电、仪、电动阀和气动阀检查，若同时执行会导致试验对象冲突且存在安全风险，若依次开展试验又影响工期，考虑到人力安排的缘故，需对2个移交包交替执行试验。

3.2.3 逻辑联锁试验

逻辑联锁试验活动贯穿于整个系统调试中。完成单体设备检查后即可执行设备报警和联锁的部分试验，因此，将逻辑联锁试验分阶段执行可大大缩减试验工期。

3.2.4 循环水泵本体调试

循环水泵本体调试包含空载和带载试验。循环水泵启动逻辑条件包含油单元运行且油压正常、顶轴油泵运行3 min、叶片调节单元可用等条件。为防止循环水泵运行时造成电机轴承磨损，需在循环水泵启动前将轴承顶高以形成油膜。油单元和叶片调节单元可确保叶片角度可调且稳定维持在某固定角度，由于空载不带泵体运行，可通过强制联锁信号方式完成。优化后的调试计划安排如图4所示。

图4 优化后的循环水系统调试试验计划

由图4可见，去除系统移交前的设备消缺工作，从系统移交到泵房进水节点所需调试工期为60 d，到完成循环水泵启动所需调试工期为80 d。将该核电站#1，#2机组循环水系统调试的实际工期与优化后调试工期进行对比，见表2。优化后，#1，#2机组整个调试工期分别缩减了25%和33%，大大推进了工程进度。

表2 循环水系统优化前、后调试工期对比

4 结论

循环水系统作为电厂其他系统调试的前提，其调试进展会严重制约其他系统的调试工作，合理的调试计划会大大缩减系统调试工期，为保证常规岛、核岛及BOP工艺系统纵深调试创造了必要条件。