刘晓曦
（山东核电有限公司调试管理部 山东省烟台市 265116）
摘要：海阳核电#1机组于2015年5月18日顺利完成最后一台循环水泵及汽机房开式水泵运行试验，循环水系统正式投入连续运行，为常规岛调试提供冷源。本文概述了#1机循环水系统调试工作，着重对调试期间出现的典型问题，以及这些问题的应对、解决方法作了详细介绍，对其他核电站循环水系统调试工作具有较好的借鉴和参考意义。
关键词：循环水；调试；问题；应对
（Shandong nuclear power co.，LTD.，commissioning management department，Shandong Haiyang，265116）
ABSTRACT：Haiyang nuclear power #1 unit in May 18，2015 to complete the final test of the end of a circulating water pump and steam engine room open pump operation test，the circulating water system was officially put into operation，to provide a cold source for conventional island.In this paper，the debugging work of the circulating water system of #1 is summarized.The typical problems occurred during commissioning，and the methods to solve these problems are introduced.
Keywords：circulating water，commissioning，problem，solution
1.系统简介
海阳核电规划建设三期共6台百万千瓦级机组，一期工程采用美国西屋公司AP1000技术，装机容量为2×1250MWe级压水堆核能发电机组。一期工程循环水系统采用单元制供水系统，每台机组设置3台33.33%容量立式混流循环水泵、2条钢筋混凝土压力供水管（DN3800）、1座虹吸井（30m×18m）、1条双孔循环水排水沟（3.6m×3.6m）。循环水系统（简称CWS）作为常规岛最终冷源，主要向汽轮机厂房闭式水系统及凝汽器提供冷却水，每台机组冷却水量约为65m3。
#1机组循环水系统的工艺流程为：黄海海水→明渠取水口→水生物拦截设施→取水明渠→循环水泵房前池→粗格栅及加氯框（移动式清污机）→钢闸门→细格栅及固定式清污机→鼓形滤网→循环水泵进水流道→循环水泵→循环水压力供水管→凝汽器/开式循环冷却水系统→循环水压力排水管→虹吸井→虹吸井钢闸门→循环水排水沟道→排水口钢闸门→排水明渠→黄海。
2.调试概述
#1机CWS系统调试采用“分包移交，按包调试”模式。整个CWS系统共分为5个移交包，分别为循环水泵电机冷却水系统、循环水泵出口液控蝶阀及配套油站、鼓形滤网及其冲洗水系统、循环水泵及循环水主回路、汽机房开式水系统。结合现场工程进度，为了合理安排调试工期，考虑调试逻辑，联合调试队又将#1机组循环水进水分三个阶段进行，第一阶段进水至前池钢闸门前，第二阶段进水至循环水泵出口液控蝶阀前，第三阶段为循环水系统主回路通水，并确定了以三个进水阶段为主线，将循环水系统各移交包调试内容对应到各进水阶段当中穿插进行的调试工作思路。其中，鼓形滤网及其冲洗水系统、循环水泵出口液控蝶阀及配套油站调试完成于第一阶段进水，循环水泵电机冷却水系统调试完成于第二阶段进水，循环水泵及循环水主回路、汽机房开式水系统调试完成于第三阶段进水。2014年6月25日、6月27日相继实现第一、第二阶段进水，2015年5月18日，联合调试队完成最后一台循环水泵及汽机房开式水泵运行试验，CWS系统正式投入连续运行，为常规岛调试提供冷源。
#1机组循环水系统调试期间发现了诸多问题，大部分为安装不规范所致，但也有设计不完善、采购供货偏差等原因，以下实例在#1机CWS所有调试问题中较为典型，希望在海阳核电后续机组及其他AP1000机组循环水系统调试中加以借鉴。
3.经验反馈
3.1冲洗水泵轴封填料错用鼓型滤网大轴填料
海阳核电#1机循环水系统设计三台鼓形滤网，并配置一套专用的冲洗水系统，主要包括三台冲洗水泵及泵出口电动过滤器，以保证为三台鼓形滤网提供足够的冲洗水量。
冲洗水泵型号为300JCW240-10×5立式深井泵，设计流量240m3/h，单级扬程10m、共5级叶轮，电机转速1460r/min，配套电机额定功率55kW，生产厂家为盖州水泵厂。该泵工作介质为海水，轴封为填料密封，使用8*8苎麻填料，同时设计由工业水系统向冲洗水泵提供轴封冷却水。
联合调试队在进行第一台冲洗水泵首次启动试验前，打开轴封冷却水供水阀，确认冷却水供应正常，检查泵启动允许条件满足后启动冲洗水泵A，运行1分钟后泵盘根处冒烟，调试人员紧急停泵，分析原因可能为填料压盖螺栓过紧所致，调整压盖螺栓后再次启动冲洗水泵A，运行1分钟后又出现盘根冒烟现象，再次停泵，怀疑填料与泵轴间可能存在异物，在打开填料压盖后检查并无任何异物，但发现冲洗水泵A所用填料并非盖州水泵厂所供8*8苎麻盘根，而是鼓形滤网大轴所用的16*16油浸石磨盘根，远大于设计尺寸的盘根与轴接触摩擦面变大，产生的热量随之增大，同时填料与填料筒不配套导致填料腔内动静间歇过小，热量无法及时被冷却水冷却，故而产生了之前的冒烟现象。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆检查冲洗水泵B、C，发现所装填料均为16*16油浸石磨盘根，进一步调查得知，建安单位在冲洗水泵装配过程中丢失了厂家所供苎麻填料，一方面为了尽快完成设备安装移交调试，另一方面也认为使用鼓形滤网大轴盘根可作替代，最终从鼓形滤网的备用盘根上截取部分装至三台冲洗水泵。之后，联合调试队联系厂家重新提供了8*8苎麻填料，确认建安单位正确安装后再次进行冲洗水泵启动、运行试验，泵运行正常、稳定。
3.2鼓形滤网大轴漏油严重
鼓形滤网主轴承采用油润滑，并使用16*16油浸石墨填料密封。每台鼓形滤网有两个油箱，分别在主轴两端，容量均为30L，正常情况下，每台鼓形滤网的耗油量很小，每个月不会超过5升，如果超过此值，则需要调节盘根压盖减小耗油量。在#1机三台鼓形滤网调试期间，鼓形滤网B东侧、鼓形滤网C西侧主轴承油箱油位一周内分别下降了1/2、3/4，远远超过了正常耗油量，并且在调节了主轴盘根压盖后漏油情况依然没有好转，分析原因可能为所用油浸石墨盘根磨损，密封效果变差，随即准备对两台鼓形滤网的盘根进行更换。但在拆除鼓形滤网C西侧主轴轴承室盘根压盖后，测量主轴与填料室间隙，左右间隙均为15mm，上部间隙16mm，下部间隙14mm，而安装标准要求上下左右间隙均匀，且间隙偏差不超过0.2mm。上、下间隙偏差过大导致盘根无法达到预期密封效果，漏油量变大。最后根据现场情况判断，鼓形滤网主轴轴承室底板安装水平度不合格，导致轴承室安装偏斜，造成主轴与轴承室间隙不均，进而发生大量漏油。之后，维修人员重新调整了鼓形滤网B、C的轴承室底板水平度，同时复测并调整主轴水平度合格后完成回装，漏油缺陷消除。鼓形滤网B、C至今运行良好，耗油量一直处于正常范围，再未出现大量漏油现象。
3.3利用冲洗水泵完成循环水泵首次启动注水排气
海阳核电#1机三台循环水泵均为立式混流泵，单台泵流量21.67m3/s，扬程12.5m，满负荷运行时每台泵提供33.3%的水量。循环水泵启动前须完成管道注水排气，设计院循环水系统运行规程中循环水管道注水排气方法为打开凝汽器出口阀，关闭循环水泵出口阀，海水经虹吸井倒灌入循环水管道，确认虹吸井内进水侧排水管沟顶完全淹没后启动循环水泵，并启动凝汽器水室抽真空泵，完成循环水管道注水排气。
根据循环水系统供水高程图，凝汽器入口阀、出口阀中心标高均为-3.10m，凝汽器顶部标高8.00m，循环水泵出口液控蝶阀中心标高3.00m。循环水泵出口阀至凝汽器入口阀段管道总长约400米，包括循环水泵房内循环水泵出口管道至泵房外联络阀门井内的DN3000内衬胶焊接钢管，循环水泵房至汽机厂房DN3800钢筋混凝土管，汽机房外DN2400钢筋混凝土管以及汽机房内凝汽器入口阀前的DN2400内衬胶焊接钢管。其中近一半管道中心标高大于1.00m，即管道顶部标高超过2.90m，而黄海平均高潮位为1.23m，夏季及春秋季平均高潮位为1.92m，在循环水系统调试期间，经长期观测，取水明渠高潮位基本在1.2m~1.5m间浮动，最高时达到2.0m，即使在此潮位下，海水也难以注满这部分长约200米的管道。而且在与设计院讨论其方法细节时设计院提出循环水泵出口液控蝶阀应实现中停功能，但该阀设计开阀规律为10秒至25°，60~80秒至90°，联合调试队在液控蝶阀调试期间便发现该阀无法实现采购合同中所要求的中停功能，与蝶阀厂家进行反复确认后也得到相同结果。若循环水泵在出口液控蝶阀无法中停情况下直接启动，管道内大量空气的存在有可能导致循环水泵启动后发生水锤，对管道造成破坏进而导致跑水、水淹厂房等后果。
为了规避风险，保证循环水泵启动安全，联合调试队利用鼓形滤网冲洗水泵完成循环水管道注水排气。#1机组循环水系统设计从循环水泵B、C出口液控蝶阀后管道上各引出一根DN200支管，分别由两个电动隔离阀V1316A、V1316B控制，两支管合并为母管（A管）后作为海水制氯系统（WIS）正常水源；同时设计鼓网冲洗水泵为WIS系统提供备用水源：三台冲洗水泵出口管汇至一根母管，母管上引出一根支管（B管），通过手动隔离阀V1360后供往WIS系统。A管与B管在制氯车间外汇成一根母管后进入WIS系统，并通过一个电动隔离阀V1001来控制供水。关闭V1001，启动冲洗水泵，打开V1360、V1316A/B，打开循环水泵出口母管联络阀，即可实现由冲洗水泵向循环水管道注水。正式试验时，启动两台冲洗水泵，注水流量约300m3/h，耗时35小时完成首台循环水泵启动前管道注水排气，循环水泵启动、运行试验亦安全、顺利完成。
3.4循环水泵出口液控蝶阀油质不合格
海阳核电#1机组循环水泵出口阀为双偏心（阀杆轴心既偏离蝶板中心、也偏离本体中心）、蓄能罐式液压驱动蝶阀，设计使用某牌T32液压油（X牌）。#1机三台液控蝶阀调试期间，在完成阀门手动开关试验等就地调试工作后，在每台液压油站排油口进行取样化验，化验结果粘度、水分、酸值等参数均合格，但抗乳化度均超过了30min的限值，最高达到44：27min。联合调试队随即将三台液控蝶阀油站油箱中液压油全部倒至洁净的备用油箱进行滤油并清理油站油箱，使用滤油机型号为PALL PFC8924-25，3?m滤芯。在充分滤油后再次对备用油箱中液压油取样化验，抗乳化度仍大于30min。后液压油厂家将油样送至第三方上海JSJ进行化验分析，液压油抗乳化度30min时油水分离情况为油层：水：乳化层比为1：5：74，结果显示油水分离效果差。
讨论后，联合调试队从未开封的#3油桶新液压油取样进行对比试验，试验前新液压油抗乳化度测得为7：30min；将滤油机滤芯抽出对试验液压油进行过滤，2小时后取样抗乳化度为7：38min；装入新滤芯运行2小时后取样抗乳化度23：50min。通过试验发现加装滤芯过滤后抗乳化度特性显著下降。液压油厂家认为从试验结果看，应该是滤油机滤芯存在问题，一般来说，如果滤芯中若携带表面活性剂的物质（例如胶水）就会对抗乳化形造成影响。PALL滤油机厂家则表示，该型号滤油机及滤芯应用多年，并大量供给国内外多个核电厂、火电厂，从未出现类似问题。后PALL将滤油机滤芯送回其本部实验室进行冲洗取样，从500倍显微镜图像中发现尺寸不同、形状各异的白色透明物体，PALL怀疑这些白色透明物体可能为构成抗乳化度的添加剂，油品不合格导致添加剂被过滤，进而引起抗乳化度下降。
最后，联合调试队决定采购同型号其他品牌液压油（Y牌），使用相同滤油机滤芯进行试验验证到底是油质问题还是滤芯问题。2015年3月25日，先将新购液压油通过滤油机（新滤芯）过滤2小时，并每隔1小时进行取样化验；然后更换另一个新滤芯再对原液压油进行同样操作，化验结果为：新购液压油两次抗乳化度分别为13：47min，13：16min，对2小时后样品再次进行抗乳化度分析两次，抗乳化度均在12~14分钟之间；原液压油两次抗乳化度分别为21：30min，28min，对2小时后样品再次进行抗乳化度分析两次，抗乳化度一次为28min，一次超过30min。通过最终的对比试验，原液压油经过过滤后抗乳化度明显下降，而新购液压油抗乳化度并未受到过滤影响，可见滤油机滤芯是没有问题的。最后，联合调试队重新采购了8桶Y牌液压油，并将三台液控蝶阀油箱中原液压油全部替换。
4.总结
循环水系统相关构筑物多、设备多、上下游支持系统多、调试周期长，针对调试过程中出现的各种安装、设计、采购问题，一方面调试期间应认真梳理设备备品备件、工器具等调试物资，尤其对于油、盘根等易损易耗品提前备足，保证试验顺利进行而不“断档”，试验前须提前进行风险评估，针对可能出现的问题做足防范措施，问题出现及时停下来，根本原因分析清楚后及时发起不符合项或按其它流程处理。另一方面，设备、系统移交调试前，施工单位应严格按照设备安装规范进行安装，工程监理须严格执行验收标准，调试亦需要提前介入安装过程，依据采购合同技术要求、设计要求，认真检查，尽量把问题暴露在安装阶段，避免“带病移交”。
参考文献：
[1]AP1000核电厂系统与设备，原子能出版社，2010年
论文作者:刘晓曦
论文发表刊物:《电力设备》2015年5期供稿
论文发表时间:2015/12/21
标签：水泵论文; 液压油论文; 水系论文; 滤网论文; 填料论文; 海阳论文; 凝汽器论文; 《电力设备》2015年5期供稿论文;