核电站压缩空气系统故障分析和处理措施

陈金超　马鹏飞

摘要：核电厂压缩空气生产系统以无油螺杆压缩机为主体来保持系统正常运转，并且其自身存在空气洁净度高、技术成熟、可靠性高等特点，被广泛应用于核电厂压缩空气生产系统内。但由于海南的天气与其他地方相比存在较大差异，其空气湿度大、温度高，导致无油螺杆压缩机在实际运行中会出现各方面问题。本文以海南某核电站为例，阐述了压缩空气系统的构成及功能，介绍了其运行途径，并依据在核电运行过程当中不同电机调试期间和压缩空气系统运行期间所出现的问题，进一步探究该系统在设计中所存在的不足，从而提出有效的策略，以增强压缩空气生产系统的稳定性和可靠性。

关键词：压缩空气系统  运行方式  压空丧失  问题

Fault Analysis and Treatment Measures of Compressed Air System in Nuclear Power Plant

Baoe Chen  Ma Pengfei

（Hainan Changjiang Nuclear Power Mail Company， Changjiang， Hainan Province， 572733 China）

Abstract： The compressed air production system of nuclear power plant is based on oil-free screw compressor to keep the system running normally. It has the characteristics of high air cleanliness， mature technology and high reliability， and is widely used in the compressed air production system of nuclear power plant. However， because the weather in Hainan is quite different from other places， its air humidity and temperature are high， which leads to many problems in the actual operation of the oil-free screw compressor. In this paper， the functions and components of the compressed air system of a nuclear power plant in Hainan are summarized， and its operation ways are introduced. And according to the problems that occurred during the commissioning of different motors and the operation of the compressed air system during the operation of the nuclear power plant， the problems existing in the design of this system are pointed out. At the same time， the fault situation of air compressor is explored， so as to effectively improve the stability and reliability of system operation.

Key Words： Compressed air system; Operation mode; Loss of compressed air; Problem

海南某核電厂共计有6台核电机组，只有2台利用其他型号的机组，而剩余4台机组采用M310型号的改进性压水堆机组。并在系统内安装了大量气动阀门，建立了压缩空气生产系统和分配系统。同时，压缩空气系统作为核电厂最重要的环节，其可靠性和适用性对核电机组顺利实施来说具有至关重要的意义。本文对海南某核电4台机组压缩空气系统运行和设计方面进行分析，发现其中所存在的问题，并根据问题提出针对性的意见。

海南某核电厂机组压缩空气系统主要是由仪表压缩空气分配系统、压缩空气生产系统、公用压缩空气分配系统构成。其中，压缩空气生产系统主要是向核电厂输送大量空气。同时，压缩空气系统要严格遵循防御原则，要对两个方面进行设置：一方面，在厂房内增加了2台应急空气压缩机，确保给机组SAR系统提供充足的后备能源;另一方面，在空气压缩机房中安装6台主压空机，给4台SAR系统和SAT系统提供足量的压缩空气。

目前，在厂房内共安装了6台主压空机，基于设计情况，将2台主压空机作为备用，4台作为日常使用。压空机可通过联控的方式来进行就地控制，根据OSAP主压空管网压力信号，按照正常顺序进行自动开启和关闭，从而将管网压力控制在绝对压力下（0.85～1.0MPa）。而对于另外2台应急压空机，工作人员可将一台机器作为备用模式，另一台机器作为负荷模式。如果这2台压空机都遇到某种问题，陷入停运状态，会给下游SAP管网带来严重影响，极大降低其压力值，而这时另2台应急压空机会自动开启，确保下游网关压力达到标准值。而处于负荷模式的应急压空机会跟随1SAP管网压力降低而降低，当下降到0.68MPa时，会自动启动。如果这时管网压力仍然在降低，当数值达到0.66MPa时，备用的应急压空机会主动运行。与此同时，这2台压空机也可通过人工操作的方式进行启动。

随着OSA不断向1SAT和1SAP两种不同系统进行单向供气，要利用专业工具，在0SAP和1SAP系统之间的供气管道内设置内逆止阀以及电动隔离阀门。如果机组处于正常工作状态，1SAP069VA一直处于开启状态，而主压空机会合理运用0SAP管网特征，不断向1SAR和1SAP进行供气;当压空管网压力下降到规定值后，应急压空机逐渐向1SAR管网提供空气。为避免逆止阀回座给供气造成影响，工作人员要手动关闭电动阀。同时，工作人员可根据实际情况，在压缩空气系统内安装自动控制阀门，可确保SAP系统供气的规范性和准确性，并且仪表用压缩空气高于公用压缩空气;核岛用气高于BOP区域用气。总而言之，通过在常规岛供气管线内增加自动调节阀，当压空管网压力值下降到0.58MPa时，该阀门会主动闭合，阻止常规岛和仪用压空管网的供气，从而保证核岛用气量。当BOP区域内SAR压力明显不足时，可转换到其他机组SAR供给上面。

2.2.1  0SAP主压空丧失

当0SAP空气压力彻底丧失后，会给1/2SAT和9SAT系统带来严重影响。同时会造成以下影响：第一，DVC系统内的干燥气体会逐渐减少，湿度不断提升，会造成碘过滤器无法使用，一旦发生安全事故，会导致放射性气体直接流入主控室，从而给主控室带来严重污染，从而降低机组核安全水平;第二，当DVN碘过滤器回路旁边的管线没有正压密封气源时，如果在燃料厂房和核辅助厂房出现放射性污染，很容易导致空气流于大气层，造成放射性物质排放不可控的问题;第三，0SAP压空失去作用，这时会自动启动机组应急压空机，如果应急空机启动也出现故障，那么会直接导致下游1/2SAR、1/2SAP失去压力。

2.2.2  1/2SAR失去压空

1/2SAR 压缩空气便于很多区域的应用，如RX、LX等区域。部分与核安全具有较强联系的用户，构建大量独立压空储罐，能确保核岛安全级气动执行机构的供气数量，当上游SAR压空失去时，也能够正常操作气动阀门，有利于实现机组安全后恢复到冷停堆状态。对未压空罐供应的阀门，一旦SAR管网压力降低到一定阈值，当数值低于0.4MPa时，该阀门会停留在故障安全状态，无法对其进行有效控制。其中一些设备会出现失气情况，从而给机组运行带来严重影响。

ZC厂房的附属设备和压空机一般是由两个系列构成：9LGIB是给双数主空压机提供6.6kV动力电源，利用0LKM6.6/0.4kV干式变压器提供低压电源（如图1所示）;而9LGIA给单数主空压机提供同样的动力电源和0LKM6.6/0.4kV干式变压器提供低压电源。从上述描述可知，该种供电效应，一旦由于某种问题停电，会导致4台空压机无法正常工作，只剩下2台备用空压机可正常运行。同时将空压机设备可进行维持工作因素纳入其中，就仅有一台空压机可用，而主压空机组是整个核电厂的供气源头，一旦供气量无法满足实际需求，会导致所有机组的SAT和SAP失去作用。针对以上问题，可对2/3两台0SAP空压机进行优化。

方案一：将 0LKW002TB和 0LKO002TB上面的380抽屉开关出线电缆重新摆放，将OLKO所携带的电源和附属设备电影进行对调。

方案二：可将2/3两台0SAP空压机6.6kV电源进行置换，也就是将0SAP402CO转换为9 LGIA来进行供电作业。

通过上面两种方式都能让2台压空机设备电压与压空机保持一致，可确保6.6kV母线停电只会对其中3台压空机造成影响，相比于未优化前，可多应用1台主压空机。目前第二种方式更为简单，很多企业都在应用。

应急压系统可安装远传压力表，将压力数据传输到主控室，并在压力值低于0.58MPa时，会触发警报（如图2所示）。

由图2可知，一旦压力表测点位置与预测位置出现较大差异，会造成1SAP001MP无法有效反应出压力值。目前，当系统逆止阀压力下降时，002BA仍然可通过主压空系统供气，来确保压力值的正常。根据核电厂机组运行路线，当机组带功率运行到设定值时，会触发警报系统，工作人员要立刻实行事故处理程序，手动关闭汽轮机闸门，将反应堆停留在热停堆状态，而核电厂要进入应急待命状态。

综上所述，本文根据海南某核电厂的实际情况，对压缩机空气系统设计中存在的问题进行探究，从系统运行管理和设计优化两个方面提出了相关建议，以期提升压缩机空气系统的性能，提高其运行安全性和效率。

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