核电厂SEC泵房高温报警问题的分析与改进

黄耀，张继东

（中广核研究院有限公司，广东深圳518124）

1 问题描述

2017.8.22日某核电厂1号机组与3号机组主控室相继出现1DWS012KA（B列SEC泵房温度高）和3DWS011KA（A列SEC泵房温度高）报警，现场检查SEC（重要厂用水系统）泵房内温度已接近或超过40℃，达到了报警设定值从而引发报警。为保证SEC泵的安全可用，主控室操纵员启动了同列中备用的另一台SEC泵，停运了产生报警的SEC泵。随着SEC泵的切换运行与室外高温条件的逐渐缓解，SEC泵房高温报警的问题得以解决。

2 原因分析

DWS（重要厂用水泵站通风系统）是一种“机械进风＋自然排风”的直流式通风系统，每台机组由A、B两列组成，每列均为两个实体隔离的SEC泵房进行通风，以保证房间内运行设备和维修人员在夏季有合适的温度条件[1]。由于SEC系统是一个安全有关系统，而DWS系统是SEC系统正常运行所必需的，因此DWS也是一个安全有关系统[2]。

经查询KNS（核电厂实时信息监控系统），1DWS012KA和3DWS011KA触发时，相应的SEC泵运转正常，电机轴承、绕组、泵轴承等各处温度均满足运行技术规范要求，无异常发热情况，室内热负荷也维持在正常水平，并无明显改变。DWS风机、阀门、过滤器等各项参数均正常，运行稳定，可初步排除DWS通风换热故障。DWS温度探头经校验后也无问题，动作偏差在允许范围内。

SEC泵房高温报警产生时现场实测DWS入口温度为36.6℃，而查询DWS系统设计手册，入口温度设计基准值为33.5℃，该基准温度来源于《厂址有关设计数据》。其选取的是最近10年3个最热月中等于或超过1%时间的干球温度（即平常所说的气温）。根据设备维修手册，SEC泵及电机热负荷为40kW，CFI泵的热负荷为6kW，总热负荷是46kW，室外温度取36.6℃，室内温度取40℃，计算所需风量为[3-5]：

式中，Q——室内热负荷；

ρ——空气密度,在标准大气压下，温度为35℃时，；

c——空气定压比热容，一般可取℃；

tn——室内温度，也即DWS入口温度；

tw——室外温度；

即在室外温度36.6℃时，要保证室内温度不高于40℃，需要风量为42289，

而实际测量的DWS最大风量为38512，实际风量偏小。

对比同纬度地区的其他电厂，DWS系统的设计基本相似，采用的风机等主要设备也都一致。分析各电厂SEC泵数据（表1）发现，L/K及D电厂采用的电机功率较小，其热负荷也相应较小。L/K电厂从未出现过SEC泵房高温报警，D电厂曾出现过报警，但通过调大风阀开度后，没有再出现报警的情况。而Y/N/F采用的电机功率较大，其热负荷也相应较大，这些电厂均发生过SEC泵房高温报警的事件，且有重发的情况。通过分析同期历史气象资料发现，Y/N/F电厂的报警全部发生在当地极端高温天气出现之时，在此条件下，DWS通风设计余量难以满足SEC泵房降温的需求，因此产生高温报警。

表1 各电厂SEC泵数据

3 应对与解决措施

根据上述分析，SEC泵房高温报警产生的主要原因是极端高温天气超出了DWS通风系统的设计基准和余量，SEC泵房内的热负荷难以及时排出，室内温度上升到传感器设定值而产生报警。因此，应对与解决措施主要考虑从控制热源、改善通风、修改报警等三方面着手。

①控制热源方面，作为临时措施，可考虑切换运行的SEC泵。由于每个SEC泵是安装在不同的房间，相互之间是实体隔离的，因此，切换运行的SEC泵可使存在报警的房间不再有热负荷产生，房间内的温度能够逐步得到冷却、恢复正常。

②改善通风方面,可调大DWS风阀开度，以减少风阻增加通风风量。

如图1所示，假设风机在正常情况下工作在A点（此时风机并不一定满载运行）。当调大风阀开度时，静压会减小，风机工作点将由A点移动至B点，此时风量将会增加。但某电厂在出现SEC泵房高温报警时，现场风阀开度已调至最大，无法再通过调节风阀来增大风量。

在DWS室外进风口处增加间接蒸发式降温设备，利用水吸热的原理在高温天气下可获得温度略低的冷空气，使其达到目前通风设计室外参考温度，此类型设备在广东工厂车间应用广泛，其降温效果经过验证可以满足工艺要求。

临时打开DWS过滤间的门，或将其改成格栅状永久固化，从PX泵站大厅获取比室外温度低的空气作为一路进风，与原室外进风混合后送入SEC泵房。按并联风管的阻力平衡法，可知两路风的比例约为4：10，这样泵房送风温度将比全部从室外吸取低2℃左右。N电厂曾采取此临时措施，经验证的确能够有效降低房间温度，消除报警。

在SEC泵房增加工业风扇对房间辅助循环，加强对流。F电厂采用后效果尚可，报警消失。增加DWS在泵房底部位置出风口面积，也可改善SEC泵的周围空气流动性差的问题，使房间温度分布更均匀。

增加风量为5000的临时风机，确保极端气候条件下SEC泵房温度不超出运行技术规范要求。

DWS新风入口设计基准温度为33.5℃，但根据近几年的实际情况，夏季环境温度较容易超出设计基准值，且《厂址有关设计数据》中的极端最高气温为38.3℃。根据 NB/T 20095-2012《压水堆核电厂安全壳外供暖、通风、空调系统设计准则》第5.5.1节厂址环境设计依据，第一，应选择最恶劣的观测值作为每一主导气象参数或气象参数组合；第二，如果能够证明，短时期内超过不如设计基准条件恶劣的气象条件所导致的后果是可以接受的，则可以采用这样的气象条件[6]。故此应重新评估校核现有DWS系统容量是否能够满足极端气候条件下通风降温的需求，考虑对DWS系统进行整体改造。

图1 风量－静压特性曲线

③修改报警方面，通过分析原始设计依据、设备运行条件从而考虑将报警设定值提高，也可以解决报警问题。SEC泵厂家澄清泵及电机可在5～45℃环境条件下长期稳定运行。后续可从工艺角度分析修改定值的影响，但这要评估更高温度环境对其他设备的影响，同时还需关注维修人员在此作业的职业安全等问题。

此外，还有一种意见认为可以将DWS温度探头进行优化布置来解决DWS高温报警问题。但笔者认为此方案并未从根本上直面高温产生报警的原因，虽然优化布置（比如将温度探头移到房间内温度较低的地方）后可能不再出现报警，但这其实只是掩耳盗铃。移位后新的安装位置并不一定能够代表SEC泵房的真实环境温度，其对SEC泵的运行的影响也难以评估。基于保守设计考虑，现在的探头布置在SEC泵房-5m左右的楼梯转角平台处，与SEC泵电机大体在同一高度，距离1～2m，能够较真实地测量SEC泵电机周围环境温度，其产生报警也可以提醒操纵员注意SEC泵电机是否存在异常情况，为设备安全运行提供多一重保障。