李松 严子雄
福建福清核电有限公司 福建福清 350300
摘要：核能作为一种新型能源，不仅有很高的经济价值，还有一定的环保意义。随着科学技术的发展，核能发电的应用也开始广泛，越来越多人开始关注核能的利用问题。但是要想发挥核能发电的优势，实现新能源的充分利用，就必须加强核电设备的管理，实现核电设备的安全运行，而环境与核电厂设备运行存在直接或是间接关系。因此，本文分析环境变化对核电厂设备运行的影响。
关键词：环境；核电厂设备运行；影响
前言
核电厂是一个庞大复杂的大系统，需要其中各个系统时刻保持稳定可靠的运行。但是在实际中难免出现各种异常和故障。原因可能是多方面的，例如:设备自身损坏、不正常的运行方式、设备老化等等。在实际运行过程中，环境因素的变化也会对机组的稳定运行产生一定的影响。
1环境变化对核电厂设备运行的影响
1.1除盐水生产系统博雷气动蝶阀故障分析
（一）除盐水生产系统概述。除盐水生产系统的功能是处理来自生产水系统的水，为机组常规岛、核岛等项目提供符合水质要求的两种除盐水，一种为PH=7的除盐水，另一种为PH=9的除盐水。整个除盐水系统都是采用PLC自动控制，其中双滤料装置、超滤装置和反渗透装置使用的是博雷气动蝶阀。（二）博雷气动蝶阀介绍。博雷气动蝶阀分为三部分组成:（1）衬胶阀座阀门、气动执行机构和阀门开关指示器。衬胶阀座阀门。衬胶阀座阀门由阀杆、阀体、阀板、衬胶阀座、阀杆套以及阀杆填料等组成。（2）气动执行机构(系列92式)。系列92式气动执行机构是齿轮齿条，双活塞设计，输出扭矩与行程成比例直线。分两种型号:双作用90°/135°/180°旋转；单作用90°旋转。两者都能理想地驱动球阀、蝶阀和旋转阀等，并且应用于90°/135°/180°旋转的阀门。输出轴产生的偏心负荷正好由醇缩醛轴来承受。除盐水生产系统所用的博雷气动执行机构均为系列92式类型。（3）阀门开关指示器。阀门开关指示器是传送阀门和执行机构位置信号到现场和上位机的指示器，它直接安装在执行机构上部。其内部为两个单刀双掷开关。
1.2常规岛闭式冷却水泵入口过滤器堵塞
（一）常规岛闭式冷却水系统(SRI)概述。常规岛闭式冷却水系统为汽轮机系统、油系统、发电机系统等中的冷却器提供冷却水，带走辅助设备排出的热量，并通过本系统中的板式热交换器将这些热量排至开式循环冷却水系统的海水中。在每台闭式冷却水泵的入口都有一个过滤器。正常运行时，闭式冷却水泵的入口压力为0.15Mpa，当入口压力小于0.12Mpa时，则说明泵的入口过滤器堵塞。（二）过滤器堵塞情况介绍。运行人员工作中发现，每年7月份环境温度迅速上升至30℃以上后，闭式冷却水泵入口过滤器经常堵塞。从滤网清理出来的过滤器内部堵塞物主要为黄色、红色油漆、胶状物，红褐色金属腐蚀产物，石墨碎片等。经过专业人员对其中的堵塞物进行分析结果为:第一，橡胶。对橡胶进行红外光谱分析，其中主要物质包含聚二甲基硅氧烷橡胶和丁腈橡胶[1]。第二，涂层。对涂层样品进行红外光谱分析，其中主要物质为聚酯类涂料。第三，焊渣。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆通过XＲF(X射线荧光光谱)分析，得出结果为有机物。第四，石墨。通过XＲD(X射线衍射)分析结果得出，确定其主要物质为石墨。其来源明确为金属石墨缠绕垫片———初步分析为系统中采用缠绕垫片的阀门法兰垫片。过滤器频繁堵塞极易导致闭式冷却水泵气蚀，造成设备损坏。一旦泵的入口压力低信号触发30秒就自动跳闸正在运行的泵，引发系统较大扰动。尤其夏季环境温度较高的情况下，闭式冷却水系统异常产生的影响更大。每当过滤器堵塞后，清洗过滤器时都要对相应的闭式冷却水泵进行电源和水泵的隔离以及疏水。从隔离到解除隔离的整个过程长达3～4小时。在此期间闭式冷却水泵运行失去备用，万一再有运行泵故障跳闸，将引起该系统剧烈波动，直接影响机组的安全稳定运行。
2改善环境变化对核电厂设备运行影响的措施
2.1博雷气动蝶阀故障原因分析及改进措施
博雷气动蝶阀自从除盐水生产系统投入后，经常出现阀门卡涩开启困难的情况。一旦到冬季环境温度降低，对该阀门的正常运行影响尤为严重。多数阀门都会出现开启困难的情况，导致除盐水的生产无法进行。为探究出阀门故障频发的本质原因，运行人员进行了多种尝试。a调整阀门供气压力。气动阀门开关困难，有可能是供气减压阀压力调整不足。于是将阀门供气压力由4bar调整为6bar。调整完毕后经过验证发现，供气压力增大对阀门开关的影响很小，无法起到明显改善作用。b更换阀门的供气管线。气动阀开启困难，在确认供气压力正常的情况下，将原阀门5mm管径供气管线改为10mm，试图通过增加阀门的进气量来增加开关的助推力[2]。改造完成后，发现对阀门的故障亦没有太大的改善。c阀门解体检查增加润滑油。阀门解体检查，发现内部结构正常，并对执行机构和阀杆等摩擦机构进行加润滑油处理。完成后，仍然无法解除阀门开启困难的问题。运行人员通过长时间观察发现，夏季环境温度较高，因而生产水温30℃左右，博雷气动蝶阀基本不会出现卡涩、开启困难的情况。而到了冬季环境温度下降，生产水温度随之会降至10℃以下，此时阀门就会大量的卡涩。经过分析发现，冬天天气寒冷，温度较低，阀座的衬胶收缩，且衬胶变硬，阀板与阀座的衬胶摩擦阻力变大。此种蝶阀开启困难，关闭较容易:阀门在关闭位置时，阀板与阀座衬胶接触面最大，摩擦力最大，故开启相对困难；阀门在开启位置时，阀板与阀座衬胶接触最少，且在关闭瞬间有初速度，再加上气动执行机构的作用力，使阀板转到关闭位置就相对容易些。找到原因后，根据实际情况只能通过更换阀门类型的方式解决。将原来的弹性衬胶阀座阀门更换为聚四氟乙烯阀座的阀门。首先更换了一列反渗透装置的四个阀门，经过一个冬天的验证，阀门动作良好，没有再出现开关困难的情况。之后陆续更换了其它阀门，将博雷气动蝶阀开关困难的问题彻底解决。
2.2常规岛闭式冷却水泵入口过滤器堵塞的解决措施
每当进入夏季，天气炎热，气温很高且变化较大。海水温度也随之升高，波动加剧。闭式冷却水温受海水温度影响明显。另外，闭式冷却水系统的负荷增加，各个系统热交换器相关调节阀开大，从而导致冷却水系统流量增加、流速加大。此外，封闭式系统各点动压变化与流速的平方成正比。因此闭式冷却水流量波动大，会对管道(尤其是弯道连接处、热交换器、法兰连接处等)激流处产生较大冲击力。管道设备上的铁屑、腐蚀物会加速的掉落到流体中，严重地将加剧管道冲刷减薄效应，从现象上导致过滤器堵塞比较频繁。每年夏季来临时，运行人员应加强对闭式冷却水系统运行的关注，以便及时发现并处理过滤器堵塞问题。第一，正常运行时，将SRI081VD旁路手动阀保持一定开度，以使该调节阀在可控的范围内波动。第二，根据机械专业的建议每年7月左右运行准备根据气温情况开大调节阀开度，增大闭式冷却水流量之后，对闭式冷却水泵入口过滤器进行定期清洗。第三，过滤器堵塞中有来源为系统中采用缠绕垫片的阀门法兰垫片，需要在大修时对系统的蝶阀法兰垫片进行核查。第四，分析金属石墨缠绕垫片不带内保持环，导致石墨部分与介质相接触从而被冲进滤网内，可以对类似问题的垫片进行改造。第五，对滤网内的油漆、金属铁屑来源进行分析。
总结
强化核电设备的环境管理是实现核电站安全运行发展的重要途径，对核电事业的发展有着重要意义。随着新技术和新型设备的引入，设备环境管理有了一定的难度。因此，要重视从设备的运行环境上加强管理和优化，全面保证核电厂设备运行安全。
参考文献
[1]周鹏,曹先慧,张黎.环境变化对核电厂设备运行的影响[J].产业与科技论坛, 2018,17(15):48-49.
[2]成丰,叶宝琪,金晓祥,肖奕.核电厂环境管理现状分析及对策[J].环境保护, 2018,46(21):13-17.
论文作者:李松,严子雄
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第34期
论文发表时间:2019/4/9
标签：阀门论文; 系统论文; 核电厂论文; 过滤器论文; 冷却水论文; 设备论文; 盐水论文; 《建筑学研究前沿》2018年第34期论文;