福清核电厂REA系统常见调试问题分析及解决方案研究

徐雪松 敖泽闽 张毅

摘 要：本文介绍了福清核电厂硼和水补给系统（REA系统）的基本功能，调试过程中出现过的问题的情况及解决办法，重点对REA水箱浮顶沉水事件、硼酸输送泵轴封泄漏过大事件进行了分析，总结了调试过程中出现类似问题的解决经验及注意事项，并对后续M310机组的调试和运行工作有一定的参考价值，对于后续机组REA系统调试避免再发生同类问题有重要意义。

关键词：福清核电REA系统；水箱浮顶；轴封流量

中图分类号： TM623.9 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）19-163-2

1 REA系统功能及组成概述

1.1 M310机组REA系统功能

硼和水补给（REA）系统是一回路系统的重要支持系统之一，主要为RCP系统提供反应性控制所需要的水和硼酸溶液，补偿由于瞬态冷却引起的翻越堆冷却剂体积变化，并通过RCV系统为一回路注入控制氧含量的联氨溶液和控制PH值的LiOH溶液。

REA系统还具有以下重要辅助功能：向反应堆换料水池和乏燃料水池冷却和处理系统换料水箱注入1.25%的硼酸溶液；向安全注入系统（RIS）的硼酸波动箱注入（7000-9000ppm）的浓硼酸溶液；配合设备冷却水系统的正常冷却，提供辅助喷淋水给稳压器泄压箱等。

1.2 REA系统的组成

REA系统以安全功能划分可分为与安全功能无关的水部分和与安全功能相关的硼酸部分，具体可分为四个回路：补水回路、硼补充回路、硼酸配制回路及化学添加剂配制回路。

2 REA水箱浮顶沉底事件

2.1 浮顶结构及事件概述

M310机组REA补给水箱为两台机组共用，当一个水箱在充水和备用时，另一个水箱可向两套机组供水，其外径为6400×14350mm，全容积为373m3，有效容积为300m3。为了防止水箱内除盐除氧水复氧，两个罐子均采用浮顶结构。浮顶外径为5780mm，与6200mm内径的大罐之间用橡胶隔膜密封，其顶部有排气阀，用于充水时将罐子顶部气体排出。

2012年，福清核电REA系统调试人员在对9REA002BA进行排空过程中，水箱水位降到1m左右时浮顶出现较大倾斜，卡在水箱筒体中不再随着水位降低而下降。调试人员发现浮顶倾斜后立即停止排水，经过简单分析后随即开始对水箱充水，希望通过充水来抬升浮顶以达到矫正浮顶的目的。而浮顶由于倾斜较严重导致卡住无法上升，水箱内的除盐水从中心打开的浮顶排气阀（9REA092VD）和真空保护弯管处压出，喷到浮顶上部，浮顶由于上部进水而下沉，最终沉入水箱底部。

2.2 浮顶沉底事件原因分析

①由于浮顶周圈密封橡胶的牵引力的作用，在密封橡胶润滑水不足或褶皱时，出现浮顶升降不均衡的情况，造成浮顶倾斜，倾斜过大时进一步挤压密封橡胶，导致浮顶卡住。

②浮顶卡住后调试人员进行充水操作，希望恢复浮顶平衡，然而卡住的浮顶不能上浮，所充的除盐水在压力作用下从打开的浮顶排气阀（9REA092VD）和真空保护弯管处压出，导致浮顶上部进水。

③接着在关闭补水阀后，由于浮顶上部重力进一步增加和虹吸作用，导致浮顶进一步下沉，在压力作用下，水箱内的除盐水仍然快速的进入浮顶上部，浮顶最终沉入水箱底部。

④事件的根本原因在于年轻的调试人员经验和风险意识尚且不足：在进行水箱排水操作尤其是当水位已经较低时，没有安排专人负责观察浮顶运行状态以尽早发现浮顶倾斜，导致浮顶出现较大倾斜后才停止排水，在发现浮顶倾斜后采取充水矫正措施过于武断，没有进行风险分析。

2.3 浮顶沉底解决方法研究

①M310机组REA补给水箱采用橡胶模进行浮顶密封，浮顶在水箱充排水过程中当密封橡胶润滑水不足或褶皱时存在倾斜卡住的风险，且水箱水位越低风险越大，当水位在2m以下时需特别注意，在此情况下进行充排水时务必要安排人员监视浮顶状态。

②若浮顶倾斜卡住，应理解停止充排水，此时可以采取静置2-3小时的办法，在重力的作用下浮顶可能会自动恢复水平。

③当浮顶严重倾斜无法恢复时，可通过临时安装绳梯使人员下到浮顶上，通过人力推动和摇晃浮顶而使浮顶尽快恢复水平。据福清核电1、2号机组调试经验，补给水箱水位在约1.5m以上后，只需一个人即可以轻松晃动浮顶。

④当发生浮顶沉底后，可安装大功率临时潜水泵将浮顶上部的水抽出后，重新缓慢对水箱进行多次充排水以冲洗水箱和调整浮顶，同时应避免不当操作，防止造成设备和密封膜的损坏。

3 硼酸输送泵轴封泄漏过大事件

3.1 轴封泄漏过大事件概述

2012年11月24日，安装公司在进行硼酸输送泵（1REA003PO）的带载试验前，按照供货商提供的硼酸输送泵运行维护手册要求（压力：0.01-0.05MPa，流量0.5 m3/h）调整机械密封冲洗水的参数。试验人员缓慢打开1REA241VD直到1REA099LP的读数稳定在0.01Mpa，此时1REA003PO的轴封压盖处出现大量泄漏，冲洗水呈柱状喷出。试验人员立即关闭1REA241VD，此时轴封压盖处的泄漏停止。之后试验人员在1REA241VD有很小的开度下（保证轴封压盖处无泄漏），启动1REA003PO，当再次开大1REA241VD后，轴封压盖处的泄漏仍然很大，立即停止1REA003PO。试验人员随后对1REA004PO进行了类似的操作，发现1REA004PO的轴封压盖处也同样出现大量泄漏。

3.2 轴封泄漏过大原因分析

针对硼酸输送泵轴封泄漏流量过大问题，分析可能存在的原因如下：

①轴封压盖处螺栓未拧紧；

②轴封处密封元件有异物；

③轴封处密封元件损坏或选型不对（承压能力不足）；

④轴封水压力过高。

安装公司人员在发现问题后及时发出了《设备供货商现场技术服务申报单》，在硼酸泵厂家大连深蓝人员到场后，通过紧固轴封压盖螺栓，拆卸泵轴封密封元件进行清洗并确认完整后回装，通过验证发现泄漏仍然很大。此外，大连深蓝厂家对此问题的澄清描述为：“根据密封设计方案，此处的泄漏为急冷液泄漏，而非工作介质的泄漏，所以此处的泄漏为合理的，而非设备制造安装问题。根据我方获批的设备图纸，急冷液为除盐水，流量为0.5 m3/h，压力为0.01-0.05MPa。请贵司按此参数要求控制急冷液并进行调试”。

安装公司试验人员于2012年11月28日再次进行了1REA004PO带载试验，首先通过关小轴封供水阀1REA242VD来控制泄漏量在每秒2-3滴，1REA004PO运行了大概4分钟后测振和测温一切正常。随后按照厂家的澄清要求，将轴封水调节至0.01MPa，轴封处即往外呈喷射状泄漏。

3.3 轴封泄漏过大问题解决措施

调试人员随后对同行电厂情况进行了解，得知同行电厂的硼酸输送泵轴封供水阀门为几乎全关，并且执行了行政隔离，只要求轴封处有水即能保证硼酸泵安全运行。调试人员将此情况再次反馈硼酸泵厂家大连深蓝及泵密封供应商上海伯格曼有限公司后，经厂家技术人员赴现场核实确认后，由上海伯格曼有限公司出示最终技术澄清：密封无需进行大流量冲洗，只要保证有水流动就可防止密封面渗出的微量介质结晶，一般是无压状态。

根据上海伯格曼有限公司技术澄清，安装公司试验人员通过关小轴封供水阀门调节到轴封泄漏约为1滴/min，带载试车工作顺利进行，并且硼酸泵各项运行参数正常。几年来，1REA003PO、1REA004PO硼酸输送泵一直处于正常运行状态。

4 REA系统两起调试事件经验总结

从这两起事件中，我们可以看出，调试工作人员在调试现场工作中遇到系统的异常情况时，应马上停下来，进行充分的方案研究和风险分析后再采取下一步纠正措施，避免贸然采取不正确的行动而导致后果扩大。同时应在调试工作的同时深入研究设备相关的图纸资料，寻找出系统设备可能存在的风险和缺陷，并积极获取同行经验反馈材料，采鉴同行电厂的先进做法，推动调试工作的顺利进行。

参 考 文 献

[1] 《0426XREAXTS02—反应堆硼和水补给系统手册》.中国核电工程有限公司.

[2] 《04262REAXTS10002—重要厂用水系统流程图》.福建福清核电有限公司.

[3] REA系统安全准则.中国核电工程有限公司.

[4] 张毅.REA系统调试典型事件分析.福建福清核电有限公司.

[5] 《福建福清核电厂1、2号机组中级运行培训教材》.福建福清核电有限公司.