黃海銘+劉雋+陳龍

摘 要 本文在對核電站電氣廠房冷卻水系統(tǒng)及冷水機組工作原理進行分析的基礎上，總結(jié)出核電站冷水機組在運行過程中容易發(fā)生的故障，并對這些故障進行分析和診斷，根據(jù)維修中總結(jié)出的經(jīng)驗，對冷水機組的維修后狀態(tài)進行調(diào)整，從而降低故障的發(fā)生及減少其在生產(chǎn)過程中所造成的損失。

關鍵詞 核電站;冷水機組;故障診斷與維修

中圖分類號：TM623 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）22-0077-02

核電站利用核反應堆發(fā)熱的形式，代替了火電站原有的鍋爐加熱發(fā)電的形式，在很大程度上促進了發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展，核電站除了核反應堆以外，還需要許多重要的設備與之相配合使用，包括主泵，穩(wěn)壓器，蒸汽發(fā)生器，安全殼，汽輪發(fā)電機和各種冷卻系統(tǒng)等，其中核電站冷水機組在為核電站的提供冷源方面，起到了至關重要的作用。

1 核電站冷水機組的工作原理

電氣廠房冷凍水系統(tǒng)是一個封閉式的冷凍水回路。其功能是將電氣廠房的各通風系統(tǒng)冷卻盤管回收的熱量，通過冷水機組傳遞給設備冷卻水系統(tǒng)。電氣廠房冷凍水系統(tǒng)是為主控制室空調(diào)系統(tǒng)、電氣廠房主通風系統(tǒng)、電纜層通風系統(tǒng)這三個系統(tǒng)的冷卻盤管提供8℃的冷凍水。這個系統(tǒng)的學習重點在于弄清楚制冷的基本原理，也就是以下制冷的四個過程：

低溫、低壓的冷媒氣體在壓縮機中壓縮成高溫、高壓氣體;

高溫、高壓氣體在冷凝器中傳熱給冷卻水冷凝成高溫、高壓的液體;

高溫、高壓的液體經(jīng)過電磁膨脹閥成低溫、低壓的液體;

低溫、低壓的液體在蒸發(fā)器中吸熱蒸發(fā)成低溫、低壓的氣體。

如此四個過程依次循環(huán)，周而復始，其中的難點在于系統(tǒng)中介質(zhì)的流動和形態(tài)的變化，要弄明白冷媒的流程和潤滑油的流程。冷媒的流程是從壓縮機開始，依次經(jīng)過油分離器、冷凝器、電池膨脹閥、蒸發(fā)器，最后回到壓縮機中。潤滑油從壓縮機開始，依次經(jīng)過油分離器、油過濾器，再回到壓縮機中。

2 核電站冷水機組故障分析

以下列舉幾起核電站冷水機組發(fā)生故障的過程，并對其處理結(jié)果和發(fā)生原因進行分析。

1）事故經(jīng)過及原因分析。冷水機組第一起事故的源頭在蒸發(fā)器的進口水室，由于該處有殘留的異物碎片，對發(fā)熱器的部分傳熱管造成了堵塞，使該部分傳熱管冷水結(jié)冰，導致傳熱管被冰脹裂，水流入制冷劑系統(tǒng)中，導致壓縮機濕壓縮，造成對葉輪的破壞。還有兩起事故是因為制冷機組里的制冷劑輸入過多，導致葉輪受到破壞，壓縮機軸承也受到了嚴重的破損。

在對該事故的原因進行了深入分析的同時，發(fā)現(xiàn)在第一起事故中，無論在軸承還是壓縮機的供油回路中，都存在少量的異物，制冷機組在系統(tǒng)壓力低的情況下，由于保護開關失效也沒有起到應有的保護作用，并且發(fā)現(xiàn)制冷機組的制冷劑部分系統(tǒng)由于長期得不到清洗，內(nèi)部較臟，并且銹蝕現(xiàn)象十分嚴重。

2）事故的處理。對于以上幾起事故的發(fā)生，對于事故處理方面所應采取的措施進行了如下總結(jié)：利用穩(wěn)定性強、耐磨的物理材料，對原軸承座進行基礎面的清理和噴涂，使其軸承之間完整貼合，防止軸承之間不同心現(xiàn)象的發(fā)生;使用液態(tài)的制冷劑，對其系統(tǒng)進行沖洗，并在其中安裝過濾器，以避免系統(tǒng)內(nèi)異物的殘留;按照嚴格的標準對制冷機組的各個系統(tǒng)進行潤滑性能檢測，如有異常，及時進行處理;并且檢測系統(tǒng)中各項開關是否處于故障狀態(tài)，如遇故障，及時將其排除;對于系統(tǒng)中的制冷劑也要及時更新，防止舊的制冷劑影響系統(tǒng)性能[1]。

3 核電站制冷機組的狀態(tài)調(diào)整

在對制冷機組進行各項故障排除后，需要對制冷機組的各項性能參數(shù)進行重新整合和設置，具體調(diào)整進程包括以下四各方面的內(nèi)容。

1）冷水機組熱力膨脹閥的調(diào)整。將具有測量壓力和壓力差作用的壓力表，安裝在蒸發(fā)器和浮球閥中間的管線上，以此觀察壓力差的變化，并運用膨脹壓力閥，對制冷機組的冷凝壓力進行相應的調(diào)整，保持蒸發(fā)器中的制冷劑液位與第一排管子相持平，并根據(jù)液位的高低，適度調(diào)整膨脹閥。

2）壓縮機氣封壓力的調(diào)整。通過調(diào)整壓縮機上部的內(nèi)六角閥，將壓縮機內(nèi)的氣封壓力調(diào)整到相應水平，通常情況下，氣封壓力相較蒸發(fā)壓力高出0.41～0.16MPa。

3）冷水機組的葉輪平衡壓力的調(diào)整。在壓縮機葉輪的工作過程中，會受到制冷劑來自軸向的強大壓力，因此需要對葉輪進行相應的調(diào)節(jié)，以適應該軸向壓力，使葉輪的前后壓力達到平衡，在壓縮機的側(cè)面就有對這個壓力進行調(diào)節(jié)的測量點，壓縮機的有機液體閥門可以實現(xiàn)這一調(diào)節(jié)過程，通常情況下，使葉輪達到平衡的壓力相較蒸發(fā)壓力高出0.02～0.04MPa。

4）壓縮機潤滑油流量的調(diào)整。首先需要根據(jù)有關圖表，和壓縮機各個潤滑點前的節(jié)流前后的壓差，查出相應壓縮機中潤滑油的流量，通過制冷機潤滑油泵出口處的旁通閥開關的調(diào)節(jié)，來實現(xiàn)對制冷機中潤滑油的流量的調(diào)整[2]。

4 核電站冷水機組存在的問題與改進措施

1）冷卻水流量不能根據(jù)冷凝壓力的改變而調(diào)整。由于制冷機組設計師在對制冷機組研發(fā)和設置過程中，沒有加入對其冷卻水流量測量電動閥的設置，因此冷卻水的流量，不能根據(jù)冷凝壓力進行自主調(diào)整，需要進行人為的手動調(diào)整，當冬天來臨，冷卻水源的水溫降低，制冷機組中的冷凝壓力也相應降低，因此導致制冷機組中的蒸發(fā)壓力也有所下降，這樣會使制冷機組形成低壓的自我保護模式，導致制冷機組停止運行?；谶@種現(xiàn)狀，需要采取手動調(diào)節(jié)的方式，在水溫較低時，將制冷機組內(nèi)部的冷凝壓力設置在0.8MPa左右，這樣能雖然能起到一定的調(diào)節(jié)作用，但不能從根本上解決問題，所以在生產(chǎn)制冷機組的過程中，加入水流量自動控制系統(tǒng)，對于核電站的核島冷水系統(tǒng)制冷機組將是一項意義深遠的工程[3]。

2）制冷劑節(jié)流膨脹閥的開度控制系統(tǒng)不可靠。由于核島冷水系統(tǒng)制冷機組的節(jié)流模式仍停留在膨脹閥的機械式使用上，該調(diào)節(jié)方式具有很大的不穩(wěn)定性，同時又受到制冷系統(tǒng)內(nèi)部格選各項壓力的影響，其在調(diào)節(jié)的過程中，存在很大的缺陷，還經(jīng)常因為其調(diào)解的不靈敏性，導致制冷劑的液面不斷波動。為了解決此問題，建議把膨脹閥換成電機控制，并且添加一個液位的傳感器，這樣既可以避免膨脹閥缺陷的發(fā)生，更可以保障調(diào)節(jié)過程的可靠性。

3）制冷劑系統(tǒng)的環(huán)保問題。眾所周知，氟利昂對于大氣臭氧層有很大的破壞作用，因此制冷機組中制冷劑的更新?lián)Q代也是刻不容緩，在面臨制冷機組更新?lián)Q代的核電站，可以采取更換整組制冷機組的方式，制冷機組設備尚保持完好性能的核電站，可以采取更換制冷劑（R134a）和壓縮機葉輪，增速齒輪，密封材料以及制冷機組的潤滑油的方式，以此來減少制冷機組對環(huán)境造成的不良影響。

4）機組與管道的減振與降噪。在冷水機組中的相應部位，設置橡膠材料的減震裝置，并且將金屬軟管設置到蒸發(fā)器和冷凝器的進出口處，降低其在振動過程中產(chǎn)生的噪音，并且制止噪聲通過管道的媒介傳遞出去[4]。

5 結(jié)論

隨著核電站技術在全國大規(guī)模的實施，相關部門在核電站的建設和運行過程中，也積累了相應的經(jīng)驗和心得，然而安全問題仍然不容忽視，加強核電站安全工作的開展，降低故障的發(fā)生，仍然是核電站工作的重中之重，只有加強對系統(tǒng)各項性能的檢測，對故障進行及時排除和維修，才能使冷水機組在核電站中安全穩(wěn)定的運行下去，極大程度地避免和緩解事故的

發(fā)生。

參考文獻

[1]崔巍.核電冷水機組設備監(jiān)造的質(zhì)量控制[J].機械工業(yè)標準化與質(zhì)量，2011，02（36）：34-37.

[2]劉廣州，李燕坡.YS型冷水機組常見故障分析與處理[J].深冷技術，2011，04（56）：11-13.

[3]王志勝，劉曉忠.核島電氣廠房空調(diào)冷凍水系統(tǒng)及其冷水機組設計準則的引用及分析[J].核動力工程，2011（S2）：23-26-30.

[4]黃澄，朱雪明，肖澤.設備在線振動監(jiān)測與故障分析診斷技術在大型水泵機組中的應用[J].給水排水，2010，05（47）：53-57.endprint