核电站凝结水氧含量超标问题分析

肖艺挺

摘 要：文章通过对核电站凝结水泵出口氧含量超标的原因、症状及检查方法进行列举分析，以此探讨、研究、制定出问题发生后合理的检查、处理方法，为氧含量超标问题的解决提供便捷的引导、借鉴方法。

关键词：氧含量；超标；分析

中图分类号：TM623 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）29-0172-01

本文结合各大核电站以往的运行经验，对凝结水泵出口氧含量高问题成因进行详细介绍，并以此归纳合理的检查处理方法。

1 凝结水泵出口凝结水氧含量超标的原因与症状

1.1 凝汽器汽侧泄漏

凝汽器汽侧泄漏表现为壳侧接管破损、隔离边界内漏及凝汽器壳体破损等情况。根据亨利定律，空气漏入凝汽器时，将增大凝汽器内空气的分压力，从而造成凝结水中溶解的氧增加。泄露量较少时，抽真空系统可以将其抽走，空气分压变化不多，水的溶氧量受影响不大，而当泄漏量过大时，凝汽器压力升高，凝结水的含氧量也相应提高。

所以，凝汽器汽侧泄漏造成凝结水氧含量高一般会伴随着凝汽器压力的升高。凝汽器汽侧漏点的在线查找方法包括覆膜法、火烛法、氦质谱仪检漏法等：①覆膜法：在设备上包覆薄膜，检查薄膜的鼓胀程度；②火烛法：点燃蜡烛靠近怀疑漏点，查看火焰偏向；③氦质谱仪检漏法：在怀疑泄漏的区域释放氦，再使用氦质谱仪对真空泵出口的排气进行分析，检定是否有氦气漏入。

1.2 凝结水泵入口管系泄漏

凝泵入口管系泄漏与凝汽器汽侧泄漏现象相似，但漏点距离抽真空区较远，空气即使不溶解到水中也无法及时被抽真空系统抽出，容易伴随着凝结水被凝泵吸出，造成泵出口的氧表示值超标。

凝泵入口管系泄漏的症状为：凝汽器真空度、凝汽器本体氧表示值无明显变化，但凝泵出口氧表示值较高。这种泄漏的在线检漏方法与凝汽器汽侧泄漏一样，都是采用覆膜法、火烛法、氦质谱仪检漏法等几种。

1.3 取样仪表故障

凝结水泵出口氧表发生故障的情况较为常见，在许多情况下，凝结水氧含量高都是由于氧表故障出现假数值造成的。氧表故障的症状主要表现为：氧含量示值突升甚至超量程或者异常高速的大幅度波动，但系统的其他运行数据均处于正常范围内。判断这种故障的方法主要有：仪表调校、更换或切换到备用仪表系统上；采用便携式氧表对样水进行测量分析，从数值上判断是否存在异常。

1.4 取样管线泄漏溶氧

根据亨利定律：“容器内水中溶解的气体量与水面上该气体的分压力成正比”，暴露在空气中的水源的氧含量是极高的。凝结水泵出口氧表的取样管线有渗漏时，相当于管中的凝结水小范围的暴露在空气中，空气中的氧分子将溶入到凝结水中，致使样水污染。由于泄漏时氧未来得及扩散到管线中即被泄漏到管外，所以在这种情况下氧表示值一般升高不多，普遍都在10 ppb以下。取样管线泄漏溶氧可通过对取样管线进行检漏封堵，再通过读取处理前后氧表数值进行判断。

1.5 抽真空系统失效

核电站大都采用带水环式真空泵组的抽真空系统，该系统失效将使凝汽器失去真空除氧功能。抽真空能力低的原因主要有：泵组入口管泄漏、泵组出口管线排气不畅、泵组故障出力不足、泵组冷却水源流量或温度异常、泵组设计有误造成极限真空偏低等。

抽真空系统故障的症状有：氧含量的升高与凝汽器真空恶化一起出现。切换备用泵或同时投运多台泵，可观察到凝汽器真空及含氧量的变化。而当系统设计选型错误时，机组初投運时即出现真空低、凝结水氧含量高，同时投运多台真空泵则改善不大。判断是否真空系统失效，需结合多种方法进行综合评价：①对比氧含量超标前后凝汽器真空变化；②切换备用泵或同时投运多台泵，观察真空及氧含量趋势；③执行凝汽器真空气密性试验，排查凝汽器汽侧系统泄漏情况；④解体检查真空泵、进出口管线查漏、真空泵出口管线流量测量、真空泵循环水、冷却水流量及温度测量等检查是否存在故障。⑤如初投运时就有问题，需采集数据进行出力计算；⑥临时提高真空泵汽水分离器液位，或者增加真空泵循环水冷却水流量，观察是否有改善。⑦结合凝汽器汽侧查漏的结果分析失效对氧含量高的贡献程度。

1.6 凝汽器过冷度高

过冷度是指在凝汽器压力下的饱和温度与凝结水温度之差。过冷度高表象为凝结水温度过低或饱和温度过高。由亨利定律计算公式：容器中空气的分压力P等于其在水中的溶解度x与亨利常数H的乘积。P过高时，凝汽器压力升高、凝结水过冷度升高。H与温度有关，同样分压、溶剂环境下，H下降则凝结水温度下降，即凝结水过冷度升高。P升高或H下降，都会造成x升高。即是过冷度高时，溶氧量x也会升高。凝汽器中空气分压力高主要是凝汽器汽侧泄漏或抽真空系统失效引起，症状及排查方法与此两种相同。而凝结水温度过低，可通过监视运行数据比对及计算端差、热力分析进行确认。

1.7 外部水源进入系统

外部未经除氧处理的水进入到凝结水中，都会造成凝结水的含氧量升高。这些外部水源包括：凝泵、低加疏水泵的外供轴封水，低加疏水罐、复式低加等各容器的液位计实验用水，凝汽器补水水源等。在核电站，以上所有外部水源均由除盐水提供，不是连续供给的，且由同一母管提供。所以，可以在合适的窗口下隔离供水母管，观察氧表示值变化加以判断。确定存在问题后，再进行局部隔离，锁定泄漏点。

1.8 凝汽器海水泄漏

凝汽器换热管破裂或管板焊缝缺陷穿透，都会造成管中的海水泄漏。当漏点较低或漏量过大时，海水中所含氧气来不及析出由真空泵抽走，就会造成凝结水氧含量高。在海水泄漏时，钠表及电导率表示值会比氧表示值更早反应，且幅度更大，可以以这此判断海水泄漏的可能性。

2 凝结水泵出口凝结水氧含量超标原因的分析方法

如上所述，导致凝结水氧含量超标的原因很多，不组织好分析排查工作，将会造成大量资源损耗。因此，需结合系统各运行参数的变化趋势及各种可能原因的症状，筛选出最有可能的原因进行排查。而当需全面排查时，可按照以上各种可能原因的排查方法的难易程度，由简到繁的有步骤的进行：首先，检查氧表是否故障；其次，检查取样管线是否渗漏；第三，核查是否有凝汽器海水泄漏；第四，检查是否有外部水源漏入；第五，切换真空泵组，判断泵组是否故障；第六，氦检漏检查凝泵入口管及真空泵入口管泄漏情况；最后启动凝汽器汽侧查漏的工作。同时，核实是否存在过冷度高的问题。如果问题在工程调试阶段就已存在，还需考虑设计有误的可能。

3 结 语

凝泵出口凝结水氧含量高一直是困扰各大电站的一大难题，不仅耽误机组上行，还会影响机组运行效率。只有深入的了解其所有可能原因及表象，才能以此制定出正确的核查方案，直击痛点，从根本上解决问题。

参考文献：

[1] 王志魁，刘丽英，刘伟.化工原理[M].北京：化学工业出版社，2010.

[2] 关醒凡.现代泵技术手册[M].北京：宇航出版社，1995.

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[4] 张卓澄.大型电站凝汽器[M].北京：机械工业出版社，1993.