摘要：本文对某核电厂的应急柴油发电机在调试期间间歇性出现预热水温度低报警故障发生的直接原因和根本原因进行了分析。通过对比冲洗方案和实际的冲洗过程，发现冷却水管道的冲洗过程中部分参数与冲洗方案的要求不符。找出引发问题发生的限制因素后，通过采用大流量的封闭式冲洗装置对相应管道进行了再冲洗，将管道内残存的杂质清除。应急柴油发电机组恢复到正常的状态。最后结合对再冲洗实践的效果反馈对后续机组提出优化冷却水管线的冲洗方案及提出可行的防人因的措施。
关键词：应急柴油发电机；温控三通阀；杂质
1 前言
应急柴油发电机是核电厂内应急交流电源，给应急厂用设备的6.6kV交流应急配电系统A段和B段配电盘供电。在厂外主电源和厂外备用电源均失去的情况下，核电站的每台应急柴油发电机都有能力满足应急厂用设备的用电要求，以确保反应堆安全停堆，并且可以防止外部电源系统失电导致重要设备的损坏。在核电厂正常的运行期间，应急柴油发电机组处于热备用状态。即应急柴油发电机一直处于预热状态，通过电加热器使柴油机内冷却水温度维持在60℃—65℃。在某项目调试期间，发现应急柴油发电机间歇性出现预热温度低报警。若应急柴油发电机在预热不足的情况下启动有设备损坏风险，给核电厂的核安全带来隐患。
2 故障现象及分析
冷却水回路预热的工作原理：冷却水中的自动预热电加热器加热冷却水给应急柴油机预热，以确保柴油机能够快速启动，防止柴油机在冷起动时的磨损。预热管线是从冷却水温度控制阀前接出，以预热泵驱动冷却水进入柴油机本体。预热后的冷却水一部分流到汽缸周围，经过控制阀再到进气预热器；另一部分直接流入进气换热器。从进气预热器和汽缸头汇集的冷却水流向恒压排气集管后返回预热加热器。冷却水通过预热加热器使柴油机内冷却水的温度维持在60℃—65℃。在某项目调试期间一台应急柴油发电机在热备用期间，间歇性出现预热水系统水温无法维持在60℃—65℃之间，触发预热水温度低报警。出现预热水温度低报警时，冷却水实际的温度只能维持在55℃的稳定状态。出现冷却水温度低于设定值的原因可能情况：1）预热加热器发热量不足；2）散热面积大于设计的散热面积。通过对电加热器的运行电流和电压进行测量，发现电加热器的工作参数正常，加热器发热量满足设计的要求。排除加热器发热量不足的可能，只有散热面积大于设计的散热面积的可能。对系统内可能引入散热面积增大的因素进行排查，分析发现预热循环管路的三通阀内漏会增大预热回路散热面积。温控三通阀是通过温度变化引起阀杆自动伸缩来改变阀门的开关方向，当冷却水温度低于79℃时，三通阀将冷却水导向预热循环回路；当水温大于79℃时，三通阀将冷却水导向风冷机组进行循环冷却。正常的预热水温在60℃—65℃之间时是导入到预热循环回路循环。预热水温度低出现，可能是预热水中的温控三通阀向空气冷却器回路方向密闭不严，使得空气冷却器接入预热回路。因预热电加热器功率无法平衡散热导致预热回路的温度无法保持在限值温度60℃以上。
为验证分析的正确性，对应急柴油机启动运行使得三通阀导通到空气冷却器回路运行，使三通阀门密封面得到冲洗。停机返后自动返回预热循环回路运行，发现预热回路温度维持在60℃—65℃之间保持稳定。通过此验证表明预热水温度低是三通温控阀密封不严导致的。冲洗后又能使水温稳定，可能是有异物卡塞在三通阀密封面，导致冷却回路的水引入到预热循环回路，导致了预热回路温度降低。在后续应急柴油运行期间又多次出现冷却水预热水温度低报警现象，由此可以判断冷却水中有杂质影响到三通阀的控制功能。
3 问题处理
通过验证发现冷却水管线中存在一定的杂质在管路内不断的循环。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在适当的窗口下将应急柴油发电机退出备用状态，通过专项方案对冷却水部分的管道进行再冲洗。将冷却水管道的各个部分的接头和弯管拆开，使用大流量的冲洗装置进行动力循环冲洗。通过安装在冲洗泵入口的过滤器来过滤冷却水管道内的杂质。在整个冲洗过程中，从各个冷却水管段中都冲洗出杂质，清理汇总出的杂质是总重有几公斤重的铁锈。冲洗完成后再次对碳钢管线重新进行酸洗钝化处理。在回装冷却水管道前，用内窥镜对将回装管道进行细致检查，确认管道内壁清洁无杂质异物再回装。重新充注冷却水后，多次启动应急柴油验证冷却水预热部分的功能，发现预热回路运行正常，温度控制满足设计要求。通过持续观察柴油机启动和热备用切换过程未出现预热水温度低报警。预热水温度低的问题得到彻底的解决。
4 管道内杂质存在的原因分析
对预热水管道内冲洗出的杂质进行分析，发现杂质主要成分是铁锈。由于冷却水管道的材质是碳钢管线，容易发生碳钢的氧化反应生成铁锈，无法判定杂质是异物残留。由于冲洗是直接做管道清洁的，先对安装过程中的管道冲洗方案进行分析。应急柴油发电机有6个子系统：冷却水系统、压缩空气启动系统、燃油系统、润滑油系统、进气排气系统。具体的冲洗操作要求和验收标准如下：冷却水系统、压缩空气启动系统、燃油系统、润滑油系统、进气排气系统管道均为C级管道。其中对于冷却水系统管道的冲洗方式是采用洁净水对管道进行开放式冲洗。冲洗水源是厂区临时供水系统水管供给的洁净水。水冲洗过程中的参数控制要求：1）排水口的截面积不能小于被冲洗管道截面积的60%；2）冲洗水的冲洗流速应大于等于管道内工作流质流速，且流速不小于1.5m/s。水冲洗管道验收方法：从最终冲洗水中至少取出5升的水样，这些水由一块面积为0.1㎡、90g/㎡的白布进行过滤，过滤后检查白布的清洁度。验收准则：1）水冲洗满足C级清洁度验收标准；2）在白布上有较多的锈迹是允许的；3）在白布上有有机物是不允许的；4）在白布上的微粒尺寸<1.5mm是允许的，对于极细的发状微粒长≤3mm是允许的。碳钢管道冲洗完成后应采用干燥、洁净、无油的压缩空气将管道吹干保养。
对比冲洗方案中的冲洗接口管径，冲洗水接入口和冲洗水出口管径都是相同的。对冲洗水流速进行比较，冷却水子系统有两种运行工况：a备用；b运行工作。在备用时冷却水流经的是预热回路，正常工作流量为8m³/h；管线的最大管径为60.3mm，结合冲洗要求流速大于1.5m/s，换算成冲洗流量为大于15 m³/h，冲洗方案的数据满足要求，冲洗流速大于工作流速。运行时工作流量为200m³/h，管道的最大管径为168.3mm，水流速换算成冲洗流量为120m³/h，此处的实际冲洗流速小于工作流质流速。从冲洗参数上比较发现，正常运行工况管道的冲洗水的流速不满足规程验收要求，存在冲洗不充分的情况。冲洗方案中的水源为临时供水系统管道提供的洁净水。从厂区的供水实际情况上分析水源供应能力，供水管网的供水流量在运行管控下限流小于100 m³/h运行，水源供应是无法长时间的满足柴油机大流量的冲洗需求。得出从临时供水系统管网中取水进行开放式冲洗是无法满足应急柴油发电机组的冲洗水流速要求的。
通过对冲洗方案的分析和比较，得出需要对冷却水管线再次进行专项冲洗。冲洗方案通过使用外接水箱和大流量冲洗泵组成的装置连接冷却水管道进行闭式大流量循环冲洗，通过过滤器来过滤冷却水管道中的杂质。对多台应急柴油机进行专项冲洗方案发现冷却水管道中都存有一定量的铁锈杂质。专项冲洗完成后使用内窥镜检查管道内部的各个角落，没有杂质铁锈的残留。充水后重新运行应急柴油发电机，没有再出现的预热水管线温度低的报警。
5 后续建议及改进措施
对后续应急柴油发电机组的反馈建议：1、应急柴油机组冷却水系统冲洗的开式冲洗方案受现场上游水源的供应条件限制，冷却水管线冲洗无法达到部分管道的冲洗需求流速，建议后建造的机组应急柴油机冷却水部分采用单独的冲洗装置进行闭式大流量循环冲洗方法冲洗。2、在管道正式回装前，增加内窥镜的内窥检查确认步骤，避免正式安装时异物残留存在管道内。3、基于核电安全文化中一直倡导的防人因设计的理念，可以在冷却水的循环管道中增加正式的过滤器，拦截运行期间管道内的异物，来有效的防止在运行过程中的不稳定因素对后续机组平稳运行带来的不利影响。
论文作者:李锦荣,苑盼盼
论文发表刊物:《电力设备》2019年第2期
论文发表时间:2019/6/5
标签：冷却水论文; 管道论文; 回路论文; 杂质论文; 柴油论文; 水温论文; 流速论文; 《电力设备》2019年第2期论文;