宋磊　孟超

【摘 要】某機(jī)組調(diào)試期間發(fā)生一起主給水泵切換試驗(yàn)期AHP解列事件，針對此事件進(jìn)行原因分析，結(jié)合機(jī)組實(shí)際運(yùn)行情況闡明了增減暖泵管線的必要性，同時(shí)對目前暖泵改造的不足之處提出了建議。

【關(guān)鍵詞】主給水泵；暖泵；高加解列；改進(jìn)

1 電動(dòng)給水泵組系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)

1.1 系統(tǒng)描述

某電廠主給水泵系統(tǒng)由三臺(tái)并聯(lián)的 50%容量的電動(dòng)泵組構(gòu)成，正常時(shí)兩臺(tái)運(yùn)行，一臺(tái)自動(dòng)備用，為蒸汽發(fā)生器的二次側(cè)提供所需的給水。每臺(tái)給水泵組在9.85MPa.a 的壓力下能提供2150m3/h 的有效輸出流量。三臺(tái)主給水泵并列布置在常規(guī)島-7.2m，除氧器來的水經(jīng)過三條降水管、前置泵入口電動(dòng)隔離閥，進(jìn)入前置泵，再從前置泵經(jīng)裝有流量測量孔板的泵間跨接管，進(jìn)入壓力級泵，然后經(jīng)出口逆止閥和電動(dòng)隔離閥送往高壓給水加熱器。在壓力級泵與出口逆止閥之間設(shè)有再循環(huán)管線以保證泵的安全運(yùn)行，每條再循環(huán)管線上有一只再循環(huán)流量調(diào)節(jié)閥。

1.2 給水泵輸送流體特點(diǎn)

額定工況下，除氧器內(nèi)水溫149℃，除氧器內(nèi)壓力0.35MPa，根據(jù)JB/T 8059-2008高壓給水泵技術(shù)條件的泵啟動(dòng)要求，大型給水泵啟動(dòng)前需要暖泵以減少對泵的熱沖擊。主給水泵的動(dòng)環(huán)由高硬度硬質(zhì)合金鋼制成，由于其材料硬度高而脆，溫差過大容易導(dǎo)致密封環(huán)破裂，泵輸送高溫水，啟動(dòng)主給水泵之前要進(jìn)行暖泵操作，以降低熱沖擊對泵體和機(jī)械密封帶來的不利影響。

1.3 常規(guī)島啟機(jī)前暖泵方式

機(jī)組系統(tǒng)設(shè)計(jì)中沒有暖泵回路，但是在機(jī)組投產(chǎn)后根據(jù)運(yùn)行中遇到的實(shí)際問題分析發(fā)現(xiàn)，增加暖泵回路是十分必要的。在沒有增加暖泵回路之前，一般只有兩種情況才進(jìn)行暖泵：一是，機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，主給水泵進(jìn)行切換操作；另一種情況是，在機(jī)組大修或小修后常規(guī)島啟動(dòng)，充水排氣已完成，除氧器水溫達(dá)到80℃以上時(shí)，啟動(dòng)APA主給水泵前進(jìn)行暖泵操作。暖泵操作方法：打開壓力級泵預(yù)暖閥，開啟前置泵入口隔離閥，然后依次打開前置泵泵體疏水閥、跨接管線排氣閥、壓力級泵泵體疏水閥，待泵殼溫度與流體溫度小于20℃時(shí)將各疏水排氣閥門關(guān)閉。這種暖泵方式的優(yōu)點(diǎn)對主給水泵各部分暖泵比較徹底，前置泵、壓力級泵內(nèi)水得以流動(dòng)。減少了對泵的熱沖擊，也減小了主給水泵啟動(dòng)時(shí)振動(dòng)。缺點(diǎn)是暖泵時(shí)間長，不易控制泵體溫升速率，熱水資源浪費(fèi)，使泵的運(yùn)行環(huán)境惡化。尤其是當(dāng)備用主給水泵應(yīng)急啟動(dòng)時(shí)沒有時(shí)間暖泵，給主給水泵安全運(yùn)行帶來嚴(yán)重威脅。

2 無暖泵回路的危害

2.1 增加高加解列風(fēng)險(xiǎn)

2.1.1 事件描述

2011年12月24日，某機(jī)組處于調(diào)試期間的滿功率運(yùn)行狀態(tài)，按照計(jì)劃準(zhǔn)備執(zhí)行TPAPA50 （主給水泵切換試驗(yàn)），隨后執(zhí)行TPRRC 58緊急停堆試驗(yàn)。主控開始執(zhí)行主給水泵切換試驗(yàn)。首先模擬APA102PO電動(dòng)給水泵的入口關(guān)閉信號，該信號導(dǎo)致APA102PO故障跳閘，處于備用狀態(tài)的APA 302 PO立即自動(dòng)啟動(dòng)，5#高加3 高水位出現(xiàn)，導(dǎo)致高加自動(dòng)解列。

2.1.2 原因分析

除氧器在常規(guī)島廠房13米，高壓加熱器在0米，APA主給水泵在-7.2米，從除氧器到高加入口管道內(nèi)的水裝量大概有14噸，機(jī)組滿功率運(yùn)行時(shí)除氧器內(nèi)水溫147℃，備用主給水泵及管道內(nèi)的水溫接近環(huán)境溫度20℃，與高加入口母管給水形成120℃的溫差，APA主給水備用泵啟動(dòng)后，短時(shí)間內(nèi)將如此多的冷水打進(jìn)高壓加熱器內(nèi)，導(dǎo)致高加入口水溫快速下降，為了維持供給蒸發(fā)器的給水溫度，需要給高加提供更多的熱量，汽輪機(jī)抽汽量增大，導(dǎo)致冷凝水增加，高加內(nèi)水位上升，最終觸發(fā)高加水位3高信號，導(dǎo)致高加解裂。

2.2 熱沖擊對給水泵的影響

熱沖擊是指輸送介質(zhì)的溫度突然變化對泵的影響，主要表現(xiàn)在密封和強(qiáng)度兩方面。APA主給水泵前置泵由于轉(zhuǎn)速比較低所以采用填料式機(jī)械密封，壓力級泵采用盒式結(jié)構(gòu)的機(jī)械密封。滿功率工況下除氧器內(nèi)水溫147℃，備用主給水泵泵內(nèi)水溫與環(huán)境溫度一致，約20℃，當(dāng)備用主給水泵啟動(dòng)后除氧器內(nèi)高溫水進(jìn)入備用主給水泵內(nèi)，此時(shí)接近130℃的溫差對泵產(chǎn)生較大的熱沖擊，可能會(huì)引起主給水泵的機(jī)械密封的泄漏，泵體、泵軸、葉輪發(fā)生變形，在熱應(yīng)力的作用下甚至可能產(chǎn)生裂紋。

2.3 污染二回路水質(zhì)

2.3.1 二回路水質(zhì)參數(shù)

據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界各國核電站約有 50% 被迫停運(yùn)是起源于蒸汽發(fā)生器的傳熱管破裂?？梢姳３终羝l(fā)生器二次側(cè)良好的水質(zhì)是至關(guān)重要的。機(jī)組化學(xué)技術(shù)規(guī)范嚴(yán)格規(guī)定了二回路水質(zhì)各參數(shù)，防止雜質(zhì)對蒸汽發(fā)生器的腐蝕，防止U 形管破裂而使一回路水進(jìn)入二回路，導(dǎo)致放射性物質(zhì)的擴(kuò)散。

根據(jù)技術(shù)規(guī)格書，正常功率運(yùn)行期間排污水的Na—陽離子電導(dǎo)率關(guān)系，共分五個(gè)區(qū)域，如圖3所示分五個(gè)區(qū)域。為了限制蒸發(fā)器的腐蝕，技術(shù)規(guī)格書規(guī)定水質(zhì)超標(biāo)時(shí)，必須按照規(guī)定實(shí)施糾正行動(dòng)直至降負(fù)荷或者停機(jī)停堆。

2.3.2 備用泵啟動(dòng)對水質(zhì)的影響

常規(guī)島汽水系統(tǒng)在大修期間幾乎全部停運(yùn)、排空，很多系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行解體檢修，在系統(tǒng)內(nèi)積聚了大量的雜質(zhì)，如果啟動(dòng)前沒有經(jīng)過充分的沖洗和處理，主給水供水后雜質(zhì)將進(jìn)入蒸汽發(fā)生器。常規(guī)島啟動(dòng)及正常運(yùn)行中第三臺(tái)主給水泵一般不會(huì)啟動(dòng)，除氧器出口至主給水泵出口母管內(nèi)這部分水流動(dòng)性比較差，主給水泵啟動(dòng)后，這部分水經(jīng)過高加直接進(jìn)入蒸發(fā)器，導(dǎo)致蒸發(fā)器內(nèi)雜質(zhì)增多，沉積在管板上表面、管子和管板的連接部位及流動(dòng)死區(qū)等部位，雜質(zhì)會(huì)使得這些部位的應(yīng)力腐蝕加劇，引起一回路向二次側(cè)的泄漏或傳熱管的破裂最終導(dǎo)致反應(yīng)堆停閉，造成放射性污染及經(jīng)濟(jì)損失。

3 暖泵管線的技術(shù)改造

3.1 暖泵技改的必要性

增加暖泵管線能夠防止備用APA泵啟動(dòng)的時(shí)候遭受熱沖擊及減少APA泵啟動(dòng)時(shí)的暖管時(shí)間，改善備用APA泵泵體及管道中的水質(zhì)，防止泵啟動(dòng)后SG水質(zhì)變差，防止備用泵系統(tǒng)中的冷水流經(jīng)高加導(dǎo)致高加解列，提高機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性，所以增加暖泵管線是非常必要的。

3.2 暖泵管線改造

由每臺(tái)APA泵的跨接管線開孔，引出一條Ф42.2×4.85的管線，三條引出管線匯成一條母管進(jìn)行暖管。暖管流程如圖所示，由運(yùn)行的主給水泵提供暖泵水源。暖泵水從運(yùn)行中的前置泵出口經(jīng)過兩道隔離閥分成兩路，一路經(jīng)前置泵返回除氧器，另一路經(jīng)壓力級泵及再循環(huán)管線返回除氧器。華東院建議方案是從壓力級泵出口母管引出一根Ф60.3X6.35的管子，分別接入三臺(tái)前置泵下游中壓管道上，兩種暖泵方案相比，只是暖泵水源的來源不同。目前這種暖泵方式在運(yùn)行安全性方面要高，熱量損失也要小，三臺(tái)泵跨接管線距離很近，施工也很方便。

3.3 改造后的暖泵效果

主給水泵增加暖泵管線后，在主控KIT上可以檢測到前置泵入口水溫和除氧器內(nèi)水溫相同，現(xiàn)場點(diǎn)溫儀測得前置泵本體溫度也和除氧器內(nèi)水溫接近，可以看出增加暖泵管線之后取得了一定的運(yùn)行效果。點(diǎn)溫儀測得壓力級泵泵體溫度和環(huán)境溫度相近，說明經(jīng)壓力級泵、再循環(huán)管線的這路暖泵流量很小，沒有起到暖泵效果。壓力級泵出口至高加入口母管這部分水沒有得到預(yù)熱，依然存在備用主給水泵啟動(dòng)后高加解列的風(fēng)險(xiǎn)。該機(jī)組主給水泵切換后備用泵出口溫度由149℃降至31℃，也說明了壓力級泵出口電動(dòng)閥至高加入口母管這部分水沒有得到預(yù)熱?，F(xiàn)場查看設(shè)備布置，除氧器出口到前置泵入口管道粗，布置直上直下，而跨接管線、壓力級泵、再循環(huán)管線管道彎處較多并且比前置泵入口管道細(xì)，流阻比較大；前置泵進(jìn)口和出口在同一水平面，壓力級泵是上進(jìn)上出，相比之下前置泵的流阻小，加之暖泵管線過于靠近前置泵出口，導(dǎo)致大部分暖泵流通過前置泵返回除氧器，流過壓力級泵的流量很少，壓力級泵吸入口和排出口都在泵的上部，泵的下部形成死水區(qū)，該部位的預(yù)熱不能得到保障。

3.4 改進(jìn)方案

在暖泵管線上引出一根管線接至壓力級泵疏水閥上游，如圖所示，暖泵流經(jīng)過閥門1和2之后分成兩路，一路通過閥門3和止回閥4從壓力級泵的底部進(jìn)入，經(jīng)再循環(huán)管線返回除氧器。另一路通過前置泵入口及壓力級泵出口返回除氧器。這樣使壓力級泵內(nèi)下部的水流動(dòng)起來，消除了壓力級泵的下部死水區(qū)，起到暖泵效果。和目前的暖泵回路相比，本方案需要增加一路接往壓力級泵的管線，增加一個(gè)隔離閥和一個(gè)止回閥，也增加了泄露的幾率。改進(jìn)方案能夠解決目前壓力級泵暖泵效果不好的問題，能夠降低壓力級泵機(jī)械密封泄露的幾率，降低泵啟動(dòng)后的熱沖擊。

4 結(jié)論

暖泵回路的改造可以降低備用主給水泵啟動(dòng)時(shí)高加解列的風(fēng)險(xiǎn)，尤其冬天，環(huán)境溫度比較低，暖泵效果比較明顯。減少了對前置泵的熱沖擊，但是壓力級泵的暖泵效果沒有達(dá)到預(yù)期，改善備用APA泵泵體及管道中的水質(zhì)，防止泵啟動(dòng)后SG水質(zhì)變差，減少APA泵啟動(dòng)時(shí)的暖管時(shí)間，提高機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性。目前的暖管方案還需進(jìn)一步改進(jìn)，改進(jìn)方案消除了壓力級泵的下部死水區(qū)，能夠達(dá)到壓力級泵的暖泵效果。

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[責(zé)任編輯：楊玉潔]