核电厂的压空系统运行与异常处理

核电厂的压空系统运行与异常处理

杜欢

身份证号码 ： 6529011988**** 0020

摘要：核电厂压缩空气生产系统(简称SAP)是重要公共系统，为核电厂安全运行提供生产动力气源。某电厂SAP系统涵盖ZC厂房内主空气压缩机和干燥器、核岛电气厂房内的应急空气压缩机和干燥机以及安装在BOP管廊(GB)沟内的压缩空气生产系统管网。阐述压空相关系统配置及运行，压空故障时对机组状态影响，针对故障提出了相应的处理办法，从而提高运行人员应对压空故障时的处理能力，减少机组瞬态，保证机组安全稳定运行。

关键词：控制技术，核电厂，压空系统

引言：核电厂压缩空气生产系统大部分地采用无油螺杆压缩机，具有供气可靠、技术成熟、空气洁净度高等优点。通过SAR压缩空气分配管网用于核岛、常规岛和外围设备的启动控制器供气，通过SAT压缩空气分配管网供气，以满足所有厂房内动力设施运行和维修的需要。SAP系统的设计满足两台核电机组正常运行、汽轮机停运时的冷却或干燥、停堆维修期间和安全壳压力试验几种工况的要求。

1.空气压缩机系统概述与工作原理

1.1概述

SAP的压缩空气由位于压缩机房内的3台压缩机生产。ZC或管网故障时，启用应急备用压缩机;正常运行时，应急备用压缩机一台热备用(基本负荷)，一台冷备用(备用)。ZC输出能力为供给电厂仪表压缩空气系统和公用压缩空气系统的需求量。

1.2工作原理

核电厂的空气压缩机为油润滑，水冷箱式螺杆型空气压缩机，分低压缸和高压缸两级压缩，出口为无油，无波动压缩空气，最大工作压力为10bar，ZC厂房内的每台空气压缩机都封在一个绝热箱内，它主要由空气过滤器、低压转子、中间冷却器、高压转子、后冷却器、电动机、联轴器、齿轮罩、安全阀和控制系统组成。空压机从大气取气，经空气过滤后，由低压转子压缩后，空气压缩机的原理结构图经过中间冷却器冷却后，送到高压转子，高压转子出口经过消音器，逆止阀后，送至后冷却器冷却，进入除油过滤器。高压转子出口，当管网压力高时，由电磁阀控制，经过消音器后直接排大气。当中间冷却器或后冷却器由于故障压力达到安全排放压力时，自动排向大气。油泵、低压转子、高压转子由机械连接并由同一电机带动，润滑油泵从油箱抽油至油泵，经过油冷却器冷却后过滤，用以润滑各轴承及转子。空气压缩机主要结构分为空气系统、润滑油系统、冷却水系统和控制系统。

2.压缩空气系统用户及失气后果

（1）安全壳内压空丧失分析。安全壳内压空用户主要有：003BA供气的用户：RCV002/003/007/008/009/082/310/227VP,该重要用户失气时下泄隔离，辅助喷淋不可用；非重要用户（无003BA）：RRA024/025/013VP，RCV257/258/259VP，RIS、RPE、REN、RCP等系统阀门；008/009BA供气的用户：REN102/101VP。非重要用户失气时除硼表可用外，以下皆不可用：正常喷淋，过剩下泄，安注逆止阀试验回路，RX厂房疏水排气，余热排除（RRA)调节，核岛取样，主泵3#立管补水，EVF，卸压箱疏水排气排水进水，主泵消防，安注箱补氮气，ETY隔离，KRT仪表。

（2）SAR278VA阀后至432VA前管线压空丧失分析。该范围用户主要有：RX与LX厂房连接部分：VVP，ETY，RAZ，ASG，DVG等系统气动阀；NX、KX及其连接厂房：RCV，REN，RIS，REA，EPP，APG，DVK，RRI，EAS，DEG等系统气动阀；这些阀门在失气时关闭，导致DEL失去冷却，电气厂房失去冷源，RPE部分地坑不能排放。

（3）SAR481VA后压空丧失分析。该范围用户：GCT001/003/005BA短时供气的GCT132/135VV；GCT002/004/006BA短时供气的GCT133/134VV；失气后阀门会关闭，导致GCT-A不可用。

（4）SAR065VA阀门后即常规岛压空丧失分析。常规岛气动阀用户主要有：GCT-C气动调节阀，ARE供水调节阀，除氧水箱供水调节阀，“高低加”和和MSR正常疏水阀、紧急疏水阀等，APA泵小流量调节阀，凝汽器补水调节阀，SRI冷却水调节阀。失气后状态：除了紧急疏水阀和凝汽器补水调节阀开启，其余阀门关闭。后果：反应堆停堆，汽轮机停机，GCT-C不能排放，功率波动，除氧水箱不能补水，紧急疏水阀开启，正常疏水阀关闭，SRI系统冷却水阀门关闭导致用户失去冷却水。

3.SAP系统调试问题分析与改进

3.1SAP干燥器调试问题分析与改进

SAP调试过程中干燥器停运后，由于一个再生阀处于常开状态，干燥塔内压空全部被排掉，干燥塔内部没有压力，导致在启动干燥器时对入口除油过滤器产生极大冲击，存在两个滤芯容易损坏问题。考虑将常开再生阀改为常闭再生阀，为防止停运后干燥塔内压力慢慢卸掉，增加一路充压管路。为了避免除油过滤器滤芯损坏，需减少除油过滤器承受的压差，增加除油过滤器出口侧压力，如此保证无压空释放出去，停运时干燥塔内仍有压力，减少除油过滤器承受的压差。虽然干燥器再生阀处于关闭状态，但干燥塔里面有8bar的压力，再生阀存在关闭不严导致泄露的情况，干燥塔里面的压力依旧会降到零，需再增加一路管线，通过干燥塔出口过滤器给停运时的干燥塔充压，空压机共有三套压缩空气干燥系统，需增加三套环路给停运时的干燥塔充压，每套环路需增加1个90o弯头，一个DN15的止回阀，一个三通，一个活接头(其中止回阀、三通、弯头及活接头与管路均是螺纹连接)，保证增加除油过滤器出口侧压力。

3.2SAP空压机和干燥器控制电源调试问题分析与改进

考虑在就地柜控制电源上游加装UPS，在其控制电源短时(＜30mins)丧失时为其提供控制电源。空压机和干燥器控制电源分别由6个抽屉开关箱控制。由于空气压缩机控制电源为380V，干燥器控制电源为220V，故需采用UPS上游统一由两路同时供一台UPS电源，UPS下游输出3条380V可靠电源供3台空压机和3条220V可靠电源供3台干燥电源。因现场空间紧张，UPS系统的双电源切换、主机、电池、配电模块集中在2个42V的机柜中。其中机柜有良好的散热系统，可满足内部模块工作时产生的热量均匀排出。系统采用模块化冗余设计，具有热插拔更换功能，且选用免维护电池，可在线检测电池容量。

3.3压缩空气吹扫管线设计调试问题与改进

压缩空气吹扫管线设计空气吹扫管线的作用:一是保护高压缸，在压缩机停运时，中冷器中残留的冷凝水慢慢变成水蒸汽，且蒸汽沿着压空管道进入高压缸，最后通过卸载通道排向大气。由于此潮湿空气长期存在于高压缸会导致其轴承生锈，故停运时需用一段干燥后的压空连续对压缩机高、低压缸之间的管道进行吹扫。二是防止润滑油乳化，润滑油箱是对空，入口装有油呼吸器，为了防止潮湿的空气和润滑油接触，从而导致润滑油含水量超标而乳化，故需用干燥后的压空对油呼吸器进行连续吹扫，压缩机停运或运行时都需要吹扫。

4. 结语

总之，通过对SAP干燥器问题改进，即保护了除油过滤器的两个滤芯，又保持了干燥塔内的压力;SAP空压机和干燥器控制电源问题改进，保障在就地柜控制电源因切换或故障短时丧失时，设备状态不会被改变;压缩空气吹扫管线问题改进，即保护高压缸的轴承不因潮湿空气的长期存在而生锈，又防止润滑油乳化;SAP控制逻辑问题改进，保证三台空压机失电后，冷却水泵能自启动。确保扩建压缩空气生产系统能够安全稳定高效运行。

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