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摘要：空调机组是保证核电站安全稳定运行必须的设备之一，此核电风冷式冷水机组属于核岛电气厂房冷冻水系统，以确保核电厂的主控室、电气厂房各设备间内的DCS设备的正常运行以及满足主控室操作人员的可居留性。设备应满足《风冷式冷水机组技术规格书》和设计技术条件的要求，遵照GB/T18430、GB/T29363及RCC-E等相关标准，从先进性、适用性、可靠性着手进行研制、制造。
关键词：核电风冷；抗震1类；研制；
前言
我国的核电发展，将采取自主设计、自主建造、自主运营的方针，核电的发展不仅推动我国核技术研究，还将带动相关产业的迅速发展。核电设备相当一部分将国产化，对我国国内的机械、能源、电气等行业产生强大的推动作用。核电空调作为核电装备不可或缺的主要构成随之面临全新的市场机会，核电设备的市场前景广阔。核电风冷式冷水机组，主要包括制冷剂循环系统，载冷剂水循环系统，电器自控系统。制冷剂通过冷凝器向空气释放热量，通过蒸发器冷却载冷剂为用户提供冷冻水。风冷机组中所谓模块式是指机组的制冷设备全部封闭在立柜内，柜内一般有一个或两个独立的制冷系统，称为模块，每个立柜能够提供一定的冷量，可以根据用户的需冷量灵活的选用模块个数。
一、核电风冷冷水机组设计输入
1.1冷水机组核安全等级： NC ;
1.2冷水机组的整机规范等级： NA；
1.3冷水机组的整机抗震类别： 1 A* ;
1.4冷水机组的整机质保等级： Q3;
1.5冷水机组的整机清洁度等级： B级;
1.6冷水机组的仪控设备的安全等级： NC；
1.7冷水机组的仪控设备的抗震等级： 1类（要满足SL-2地震的要求）；
1.8冷水机组的仪控设备的质保等级： Q3；
1.9冷水机组仪控设备的鉴定等级： NO（但要求，在抗震试验前，要完成运行及振动老化鉴定）。
* 注: 冷水机组在SL-2荷载作用的情况下,应保证其可运行性；SL-2工况下及SL-2之后应可运行。其中，风冷机组的蒸发器、冷凝器及框架、管道系统等非转动部件的抗震类别为1F。风冷机组的压缩机、电机、能动阀门等转动部件的抗震类别为1A。
二、核电风冷冷水机组系统设计
2.1抗震设计
2.1.1抗震框架结构
机组采用不锈钢焊接组合框架结构。机组的外部框架由薄钢板折弯件组成，内部框架由型钢焊接构件组成，机组上部的载荷由内部框架来承受。内部框架中使用的槽钢构件为焊接件，每个构件与其他构件之间都有四处以上的连接，具有很好的刚度和强度。这种结构与整体焊机式结构相比具有以下的特点：（1）框架的焊接变形量小；（2）机组内部的零件的安装不受影响；（3）便于机组实现批量化生产。
2.1.2冷凝器抗震设计
2.1.2.1机组冷凝器为翅片换热器结构，为了提高翅片换热器的抗震能力，在换热器中间增加了两块加强板，管板和加强板都与机组的内框架固定。
2.1.2.2为防止换热器受连接管处的振动影响，冷凝器换热管与管板、加强板接触部位使用防磨损铜护环，避免与钣金接触磨损，有效防止换热管泄漏，大大的提高了冷凝器的抗震性能。
2.1.3蒸发器抗震设计
2.1.3.1行业中小冷量的壳管式换热器一般都采用U形管换热器，但U形管换热器的换热器管为悬臂梁结构，抗震性较差，所以机组采用了直管式换热器结构。直管式换热器的换热管的两端都与管板胀接，中间采用折流板支撑，能够有效的防止换热管因震动而损坏。
2.1.3.2蒸发器换热管采用齿底壁厚0.88mm的高效内螺纹换热管，单根换热管强度更好，通过两端与管板胀接、折流板支撑，为抗震提供更有力的保障。
2.2系统设计优化
2.2.1扩展能量调节范围
机组采用PID控制技术，自动感测空调负载大小，根据冷冻水温高低及变化速度；机组采用多用途孔板调节系统以扩展机组制冷量调节范围。通过一个支路将排气直接引导蒸发器进口，其间孔板进行节流，通过机组的电气控制系统控制此支路打开和关闭以实现能量调节，使机组可以在很小的负荷下运行避免机组频繁启停。
2.2.2低环境温度制冷功能
为了实现低环境温度制冷功能，机组采用了变冷凝风量和制冷剂热气旁通补偿等措施。在较低环境温度下运行时，机组能够自动的调节冷凝风机的运行数量，从而实现冷凝压力的稳定。当环境温度过于低时机组还能自动开启热气旁通补偿功能，使机组在安全高效的工作条件下稳定运行。
2.2.3机组应急启动功能
在正常电源发生故障，系统转由应急柴油发电机供电时，冷水机组具备自检功能，在各项指标满足要求后能自动带载启动，无需人工控制，保障核电站的安全运行。
2.2.4仪控元件故障后等效替换控制功能
机组控制器具有自动识别仪控元件故障的能力，当用于测量控制参数的仪控元件故障时机组能自动的使用等效的参数进行替换，使机组能够继续保持工作状态，以防止因机组停机而影响核电站设备的工作。
正常状态下机组通过出水温度来控制机组的加卸载，当出水温度传感器出现故障时机组首先会判断回水温度传感器是否正常，如果回水温度传感器正常，机组会自动转换成回水温度对机组的容量进行控制。
2.2.5恶劣工况自适应功能
机组能够实时监控高低压力、吸排气温度、环境温度、运行电流等一系列的运行参数，当机组由于工况等原因引起运行参数偏离正常值时，机组会自动的调整运行状态，使机组能够保持安全稳定的运行，避免频繁出现保护。
2.2.6电控箱具有防水、防潮、防低温、防尘功能
2.2.6.1电控箱体上采用了防水槽结构如图1所示，从上部门板缝隙中渗入的雨水能够通过防水槽导走，在箱体和箱门的配合处采用中空半圆形密封圈密封，防止雨水通过配合缝隙渗入电控箱内。
图1 防水槽结构
2.2.6.2电控箱内设有温度传感器和湿度传感器如图2所示，当环境相对湿度过大时，机组能自动开启电控箱内的电加热器，提高箱体内的温度，降低箱体内的相对湿度，保证电气元件的工作环境合理。当电控箱内温度过高时,将自动开启散热风扇散热。
三、核电风冷冷水机组寿期设计
3.1各容器采用筒体壁厚远大于计算壁厚，充分考虑了40年的腐蚀裕量。
3.2机组的密封材料采用了环保性好的非石棉垫片；底座组件采用耐辐照油漆，在确保机组在核电站环境下能够安全可靠运行的同时减少了对环境的污染。
3.3机组采用了R134a制冷剂，具有良好的热力性能，安全的工作压力，并且R134a制冷剂不会对大气臭氧层造成破坏，不受使用年限制约。
3.4机组电控元件不仅通过了性能试验、运行老化试验、机械振动老化试验等多种试验，且对机组的配电箱进行了防水、防潮、防尘设计和温湿度控制，使仪控元件有良好的工作环境，提高元件的使用寿命。
四、机组抗震试验
机组在中国核动力院进行的抗震鉴定试验，其中包括5次运行基准地震（OBE）和1次安全停堆地震（SSE）的抗震鉴定试验，机组在试验过程中和实验前后运行正常，机组框架结构、制冷系统和控制箱等均未出现异常情况。在抗震试验前后对机组进行的各项性能均满足设计和标准的要求。
结束语
此核电风冷式冷水机组能够满足核电站的抗震要求。机组电控元件经性能试验、运行老化试验、机械振动老化试验、机械承压部件经水压和气压试验，整机经抗震试验、抗震前后的性能试验、耐久性试验，经中国核动力研究院核级设备鉴定中心和国家压缩机制冷设备质量监督检验中心检测，技术性能达到了技术规格书的要求，且试验方法、试验程序和试验结果满足GB/T16702-1996、GB/T12727、HAF.J003、GB/T29363、GB/T 18430.1和性能试验大纲等相关标准和文件的规定要求，达到抗震1类要求。
参考文献
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论文作者:刘伟,程斌,王长宁,杨丹丹
论文发表刊物:《基层建设》2017年第27期
论文发表时间:2017/11/3
标签：机组论文; 核电论文; 冷水机组论文; 换热器论文; 设备论文; 核电站论文; 制冷剂论文; 《基层建设》2017年第27期论文;