摘要：主控室应急可居留系统（VES）是AP1000重要专设安全设施，在事故下能有效的保护主控室的工作人员免受气载放射性的危害。在三门核电调试及运行期间，曾多次出现VES空气露点温度取样不合格的情况。本文结合该系统运行特点和现场的实际情况，对该系统出现的露点超标问题进行分析并提出优化方案以提高系统的可靠性、稳定性。
关键词：主控室应急可居留系统；露点温度；可靠性
1.VES简介
主控室应急可居留系统（VES）主要目的是在事故工况时为主控室人员提供72小时可供呼吸的清洁空气并阻止气载放射性进入主控室从而提供应急情况下的可居留性，并维持主控室相对周围环境微正压，正常处于备用状态。VES有4个压空储存罐模块，每一模块包括8只单独的压空储存罐（共计32只空气储存罐），储存可供呼吸用的压缩空气。每一个模块中的8只空气储存罐与一根支管相连，支管上有一个手动隔离阀和一个卸压阀。4个VES空气供应储存罐模块支管连接到一条公共供气母管上。电站压缩空气和仪表空气系统（CAS）的高能空压机为VES储存罐提供正常压缩空气补充。
2. VES露点温度超标的安全隐患
在VES的流程图中，VES储罐中的高压空气通过减压阀V002将空气减压并输送到主控室。根据理想气体状态方程可知，高压气体膨胀需要吸收外界环境热量，会导致减压阀处温度很低。当露点较高时，系统内气体的含水量较多，管道内的压缩空气将析出水分甚至有可能结冰堵塞路径，使VES送气量下降甚至气体无法通过，导致主控室的居留性要求无法得到满足。
3．VES露点温度超标原因分析
3.1 对VES气源进行分析
CAS配置有一台高能空压机为VES储罐提供正常压缩空气补充。高能压空具有空气净化和过滤系统，包括三个除湿过滤器和一个CO 接触催化器。高能压空机送入VES系统储罐的空气是经过空气净化和过滤系统处理的。
当主控室监测到VES储罐气体体积出现低报警值时，需要使用高能压空机给储罐进行充气。在启动高能压空机后需化学人员对高能压空机出口气体品质进行取样，只有当取样的结果满足VES空气质量验证的验收值时，才可以进行VES储罐充气操作，充气过程中未进行取样。按照运行经验，给VES储罐由常压充到运行压力需要89小时左右，而高能压空过滤器滤芯寿命为100小时左右。因此虽然补气开始前高能压空露点温度满足要求，但是随着使用进行，可能出现过滤器滤芯性能降级，导致过滤器滤芯失效，除湿效果变差，导致VES气体露点温度不满足要求。
3.2 VES储罐拆除端盖检修及首次充气的影响分析
为了确认VES储气罐内部是否真的存在积水及异物检查工作，需要拆除储气罐端盖，采用直接对空方式，环境中的空气直接进入储罐并混合，检修后系统重新封闭，导致高能压空合格补气气源与其残留空气混合造成露点温度不合格。同理VES储气罐首次充气时就含有不合格的空气，在与高能压空输入的空气混合后，露点温度会升高，同样造成露点温度不合格
3.3 取样点的影响分析
在机组模式1、2、3、4或受辐照燃料组件操作期间，一次只能对一组VES储罐充气加压以保证至少三组储罐处于备用状态。因此只能分别在VES储罐入口充气管线和出口母管进行取样。
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目前使用高能压空单元给VES储罐充气之前，先对高能压空出口品质进行取样，当取样的露点温度≤-53.9℃时，才可以继续执行VES储罐的充气操作。充气过程中不进行取样，通过在充气管线的排气隔离阀处临时安装压力表来监视VES储罐的压力。当压力到达一定值时，拆除临时压力表，并安装露点取样分析仪进行取样。充气后所取得的样品可能为管道中残余的高能压空气体，导致取得的样品不具有代表性，造成取样偏差。
由于VES储罐单罐充气期间，其出口阀是关闭的状态，无法从出口母管处取样。充气后，只有开启单储气罐出口阀后才能在VES出口母管处取样。但是开启单个储气罐出口阀后，单罐空气会进入其他储气罐，由于没有确认单罐空气露点温度能够满足要求，存在出口母管取样不合格的可能性，导致四列储罐均不满足要求。
4.优化及解决方案
4.1 VES首次充气及对空检修工作后增加充气置换操作。
首先对VES储罐充压至7MPa，然后排气至1Mpa；然后压力再升压至10Mpa并取样，若符合要求就继续充装到要求体积范围，否则重新充排置换。另外排气后的压力需高于大气压，防止外界湿气高的空气重新进入压力储罐。
4.2 加强VES系统开口检修工作时的管理
对于VES储气罐或者相连阀门检修导致系统开口时，工作负责人需考虑临时封堵措施，尽可能减少对空时间以避免储罐内空气和房间空气发生交换。
4.3 增加取样频率以及优化取样点。
首先可以增加充气期间在高能压空出口空气的取样频率，密切监视空气质量的变化趋势。其次可以提高高能压空出口露点标准，由原先-53.9℃提高至-60℃。一旦露点温度大于-60℃，则更换三个除湿过滤器。另外在单罐充气期间，通过排气隔离阀处取样时，应该先关闭VES储罐的补气隔离阀和VES的补气阀，并排空管线中的高能压空中的气体，然后开启VES储罐的补齐隔离阀对充气的单列罐进行取样。
4.4 监视高能空压机过滤器的状态
启动高能压空后应该密切监视空压机的运行状态。建议定期对高能压机进行排水操作，并记录滤芯的运行时间，当滤芯运行时间超过60小时后，应增加取样频率。当露点＞-60℃时，则需及时更换滤芯。
5. 结语
通过对VES储罐露点温度不合格的原因分析，可知其是气源不合格导致的。为保证气源的高品质，在高能压空机运行时运行人员应该密切监视空压机的状态。同时要跟踪涉及高能压空管线工作，防止存在对空管线维修后封闭未进行充排置换操作。同时做好每一次的监督试验和取样工作，在参数出现偏差时，及时采取措施纠正，才能保证VES的功能稳定可靠。
参考文献：
[1] 三门核电，1-VES-GJP-101，Rev10，主控室应急可居留系统运行规程
[2] 三门核电，1-VES-GJP-803，Rev10，1号机组VES空气质量验证规程
[3] 三门核电，SM-FSAR-GL-700（第十六章）Rev2 三门核电1期最终安全分析报告
[4] 三门核电，G-TS-GOR-17004 Rev1 三门核电1号机组技术规格书
[5] W.瓦格纳 A.克鲁泽 水和蒸汽性质 科学出版社。
论文作者:尹维海
论文发表刊物:《电力设备》2019年第14期
论文发表时间:2019/11/20
标签：储罐论文; 露点论文; 空气论文; 温度论文; 核电论文; 系统论文; 气体论文; 《电力设备》2019年第14期论文;