某核电厂消防水分配管网破损后的查漏与原因分析

作者简介：

常蔚（1990- ），男，汉族，山西晋中人，本科，工程师，研究方向：核电运行。

摘要：

核电厂消防水分配管网长期运行中极易因腐蚀而出现破口。由于管网覆盖范围广，布置复杂，部分埋入地下，破口难以定位，影响消防系统正常运行。通过分析相关现象，分段隔离排除，可以快速找到破口，消除渗漏，保证消防水分配系统的可靠性。

关键词：

管网破口；定位；消防水系统

引言

2018年11月，某核电厂消防水管网稳压罐的两台补水泵启动次数由20次/（台.天）上涨至33次/（台.天），之后缓慢上涨至40次/（台.天）。经过计算，两台补水泵出力正常，消防管网真实泄漏。2019年01月，发现由地下管廊A段通往B生产厂房的电缆槽架处有连续水流，水流沿槽流入附近地坑。流水处与通往B生产厂房的消防支管距离约4-5m，此消防支管（在地下管廊内）和C阀门处（B生产厂房附近地面）均有明显节流声，判断C阀门与消防水母管之间的管道有破口，且破口在地面以下。实施隔离后验证消防水管网稳压罐的两台补水泵启动次数减少为4～5次/（台·天），确认C阀门与消防水母管之间的管道有漏点。

一、核电厂消防系统组成

核电厂消防水生产与分配系统由两个蓄水池、四台输水泵、一个稳压罐和相应的管网组成。正常运行时，由稳压罐来维持管网压力和水位在正常允许范围内，补偿消防管网系统的轻微泄漏。当发生火灾时，需要大流量消防水时，由泵出口的压力启、停定值来确定消防水泵启动先后顺序，从而保证消防管网的供水，如图1所示。

消防水蓄水池由钢筋混凝土制成，位于联合泵房内每个机组的两列旋转滤网厂房中间。容积1400m3，大气压力、水箱设计满足最大单一固定灭火系统及局部消防

栓2小时用水量。每机组设有两台消防水泵，每台消防水泵容量为100%，互为备用。水平安置于联合泵房的重要厂用水系统泵坑内，由6.6Kv交流应急配电系统供电。电站消防系统供水优先顺序为核岛、常规岛、外围。由消防水泵提供的消防水直接供向核岛，同时通过常开的电动阀供向1/2号机常规岛环管，最后由常规岛环管供向外围管网。在核岛发生火灾事故情况下可以关闭供向1/2号机常规岛环管的电动阀，切断常规岛和外围的消防水，仅保证核岛消防水。核岛和常规岛消防水压力为12bar.g，取自消防水泵出口管网，正常情况下由稳压罐维持压力。消防喷淋启动后由消防水泵启动维持压力；外围消防水压力为8bar.g，常规岛的消防水经过三个减压阀调节实现[1]。

二、稳压罐补水泵启动次数增加的原因分析

（一）稳压水罐设计原理

稳压水罐直径为3m，高为10.6m，容积为75m3，其中25m3充水（能满足火灾发生后第一分钟的用水量），50m3充压缩空气。稳压水罐内的水量由液位开关1和液位开关2自动控制的两台补水泵从生活饮用水系统中交替抽水补充，其流量为5.4m3/h，触发补水泵启动的信号由液位开关1（低液位）发出，定值为3.76m，触发补水泵停运的信号由液位开关2发出，定值为3.823m，两者相差6.3cm。现场跟踪每次启泵过程中，稳压水罐液位上涨约6cm，稳压水罐截面积7.07m2，每次启泵补水0.445m3，两台补水泵每天共启动80次，补水35m3，两台补水泵满足设计的补水能力。空气压缩机1和空气压缩机2维持消防水管网的较高压力，以保证在灭火初期稳压水罐能迅速提供高压力、大流量和及时的水源。

（二）稳压水罐补水泵控制信号回路

日常运行期间通过执行定期试验，验证两台补水泵的可用性，每周执行一次。试验主要步骤如下：关闭水位开关室下部隔离阀，缓慢微开启水位开关室疏水阀，检查稳压罐水位下降，水位下降到低开关的水位时，一台补水泵自动启动。补水泵一启动，立即关闭水位开室疏水阀，开启水位关室下部隔离阀，水位开关室增至正常工作水位时，补水泵自动停运。查询近期定期试验记录，结果均满意，补水泵信号控制回路正常。

（三）补水泵启动次数增加原因定位

两台补水泵满足设计的补水能力，信号控制回路正常，两台补水泵每天共启动80次，补水35m3，稳压水罐维持在正常液位，由此可以判定消防水管网有泄漏，且补水泵启动次数增加，管网泄漏有扩大趋势[2]。

三、管网查漏基本思路及处理过程

（一）查漏基本思路

消防水管网覆盖范围广，布置复杂，设备众多，查漏时应先易后难，从以下几个方面去着手。

1.查询补水泵启动次数增加的时间段内机组的相关操作，确认最近是否有消防相关的工作，如消防栓放水检查、消防阀组定期试验、消防水泵的水力特性试验等，分析是否存在管网泄漏因素。

2.确认消防水泵出口逆止阀是否存在内漏故障，如果逆止阀内漏，将导致消防水反向进入蓄水池，消防水泵出现反转现象。

3.分组分批次普查机组核岛、常规岛、外围区域地面以上的消防管线、固定消防设施和消防栓、卷盘是否漏水。

4.普查地下管廊中的消防管道、地下管廊污水坑是否有异常来水以及消防管线上的安全阀是否松动。

（二）查漏及处理过程

针对上述思路，并结合机组当前实际状况，本次主要采取以下行动。

1.通过机组生产计划、日志记录和近期维修工作开展情况等，列出可能存在漏点的清单，现场逐一核实均无异常。相关工作包括消防管网减压阀解体工作、定期检查清洁逆止阀、消防栓五年放水试验。期间发现某一消防栓无法关严，呈线状流，但在隔离后两台补水泵的启动频率并未减少。

2.因土建“风雨连廊”项目施工挖消防管道而大量跑水，但在隔离了相关管线之后，两台补水泵的启动频率也未減少。

3.通过监视蓄水池的水位以及分析消防水泵启动期间补水泵的启动频率，排除消防水泵出口逆止阀内漏导致的管网消防水返流至蓄水池[3]。

4.普查机组核岛、常规岛和外围区域地面以上的消防管线、固定消防设施均未发现异常。

5.针对消防栓和上游隔离阀，采取排查的方法，消防栓的隔离阀在盖板内，阀杆、法兰可能漏水。由于部分盖板坑内汇集有雨水，所以检查时要注意区分是消防管网泄漏水还是雨水残留[4]。

6.若经过上述排查仍未发现漏点，则漏点很有可能在外围的地下管网。按照查漏思路，在地下管廊对消防管道进行普查。在地下管廊查漏时，不仅要目视检查消防管道有无破口，还可以观察污水坑有无异常来水。因为有些消防支管被埋在地下，泄漏点无法直接发现，但日积月累泄漏水可能会顺着相应的泥土、墙壁流入地下管廊，最终汇流入相应的污水坑。在排查过程中发现一污水坑有两股来水，一股来自蒸汽系统疏水器的疏水，另一股来水原因不明。沿着沟渠上溯查找发现：地下管廊A段通往B生产厂房的电缆槽架暗沟处有连续水流，水量较大。加之最近天气没有下雨，排除雨水的可能性[5]。

7.维修过程。工作负责人联系土建人员挖开土石，发现管道有5mm穿孔及有螺栓断裂，经技术人员测量厚度，根据测量厚度及现场目视检查结果，确定需要更换新管道。

（三）消除缺陷的收益

面对长期存在的消防水泄漏，主动分析并制定查漏方案，经过多个轮班查找，最终成功定位隐蔽的漏点。消防水泄漏量由35m3/天减少为4.4m3/天，在保证消防系统处于良好运行状态的同时，也避免了长期漏水引起厂区路面和附近建筑物地基松动带来的安全隐患。

（四）消防管网破损及消防水质差的危害

消防管网破损，造成水资源浪费，破口较大时将影响火灾情况下的消防用水；破口较小且处于建筑物地面以下，难以及时发现，将影响建筑物地基稳固性；消防管线的长期腐蚀，导致水质变差，可能堵塞消防喷头，导致喷头无法产生雾化水，影响灭火能力；大体积的固体杂质进入消防水泵，影响消防水泵出力，甚至堵转导致过载跳泵；水中杂质附在消防管网阀门的密封面上，导致阀门关闭不严，造成消防水管网压力异常或消防水外漏[6]。

四、常见消防管道材料和性能介绍

几种常见的消防管道材料和性能介绍，可以根据需要，选择合适材质的管道。

（一）球墨铸铁管

适用范围：主要用于自动喷水灭火系统报警阀前的埋地管道。消火栓系统的埋地管道优点：壁薄、耐压、耐冲击、耐腐蚀、耐抗震等[7]。缺点：可焊性较差。

（二）镀锌钢管

热浸镀锌焊接钢管适用范围：消火栓给水系统、自动喷淋灭火系统和水喷雾灭火系统的埋地、架空管道；热浸镀锌无缝钢管适用范围：由于有较好的承压能力，故输送流体用的无缝钢管常用于消防给水系统，作为主干管或系统工作压力较高部位的管道。优点：镀锌管强度好，可承受高温、高压，适应性强，因表面有镀锌层，其耐腐蚀性能较普通钢管有大幅提高。缺点：与铸铁管和不锈钢管相比，其耐腐蚀性能还有一定差距。

（三）涂塑复合钢管

适用范围：消火栓给水系统、自动喷淋灭火系统和水喷雾灭火系统的埋地、架空管道。优点：耐腐蚀，使用寿命长；防结垢、内壁光滑、流体阻力小；涂层极强的附着力。缺点：安装时不能弯曲。

（四）铜管

适用范围：常用于自来水管道、供热以及制冷管道。由于造价较高，国内在消防管道方面的应用较少。优点：铜管经久耐用，铜的化学性能稳定，将耐寒、耐热、耐压、耐腐蚀和耐火等特性集于一身，同时具有优良的抗震、抗冲击及抗冻胀性能，可在不同的环境中长期使用。缺点：铜管造价高，铜管接口处连接主要取决于施工的工艺水平，对施工质量要求较高[8]。

（五）不锈钢管

适用范围：可应用于自动喷淋灭火系统和水喷雾灭火系统的埋地、架空管道，目前主要应用在腐蚀工况恶劣的环境中。优点：耐腐蚀性好，使用寿命长、抗拉强度高、耐温性能好、不易被细菌粘污、不积垢。缺点：初次安装费用较高，耐氯腐蚀能力有限，不适用于输送海水管道。

（六）塑料管

适用范围：塑料管主要用于一些消防与民用供水管道合用的管道，不能用于室内，并且塑料管材热塑性较大，在消防工程中的应用较少。优点：耐腐蚀、质轻、安装方便、使用寿命长、无毒、不结垢、柔韧性好、抗震能力强、造价低，有独特的电容焊接和热熔焊接技术，接口安全可靠。缺点：热塑性差，不耐高温，耐压能力有限。

结语

核电站火灾事故一旦发生并且得不到有效控制，将造成巨大的经济损失，对核电站人员生命和财产安全直接构成威胁，损害重要安全系统。消防系统是否安全可靠对核电厂安全经济运行具有重要影响。随着机组运行时间增加，消防水管网一直满水且有一定流动，水中含空气，设备老化腐蚀不可避免。流动频繁的管道，腐蚀发展速度较快，可能发生穿孔现象；对于几乎不流动的管道，腐蚀发展一般较慢；埋地管线则增加了外部土壤腐蚀。因此，有必要制定措施解决消防水管道的腐蝕问题。

参考文献

[1]

沈徐晖.大型燃煤电厂的安全装备与消防技术探析[J].消防界（电子版），2023，9（05）：52-54.

[2]蔡灵华.电厂自动火灾报警装置问题分析[J].消防界（电子版），2021，7（17）：76+78.

[3]冯卫.某电厂发电机消防系统改进实践及效果分析[J].低碳世界，2020，10（10）：205-206.

[4]付龙兴.论核电厂消防隔离的信息化管理与应用[J].今日消防，2020，5（09）：44-45.

[5]李美明.电厂室内贮煤场消防水炮设计探究[J].今日消防，2020，5（02）：16-17.

[6]王雨生，邹江.电厂给排水消防管道三维设计[J].企业技术开发，2019，38（09）：52-54.

[7]高千峰.电厂室内给排水消防管道三维设计[J].门窗，2019（07）：109.

[8]张鹏.燃煤电厂室内封闭煤场消防设计[J].化工管理，2019（10）：197-198+207.