核电机组调试期间设备和系统的维护保养

2017-04-12贾京京张志柳

设备管理与维修 2017年3期

关键词：冷态核电机组凝汽器

贾京京，张志柳

（中国核电工程有限公司，北京100071）

核电机组调试期间设备和系统的维护保养

贾京京，张志柳

（中国核电工程有限公司，北京100071）

核电机组在调试期间有关容器类、机电设备、阀门和仪表以及发电机、汽轮机、海水系统和蒸汽发生器等重要设备或系统的保养方式。

核电机组；调试；维护保养

0 前言

作为核电机组工程建设中的重要一环，调试是验证核电机组能够安全、可靠运行的过程，是核电机组跨建造、运行两个阶段的重要、关键的步骤之一。在调试期间，机组一、二回路的热力设备在较长时间内处于停用状态。水汽系统因开口或设备不严密而使水汽侧暴露在大气环境中，从而引发热力设备水汽侧出现氧腐蚀。发电机等电气设备除此以外，还要考虑电气性能的可靠性，转动设备的油脂的时效性等等。因此，必须对已安装的系统和设备进行维护保养。其目的是确保系统和设备在商运前的可用性，以满足机组运行和核安全规范的要求。

1 核电机组设备维护保养方法

（1）干保养。通过填充干性保养介质实施的保养方法，一般包括干风、氮气、固体药剂等。

（2）湿保养。通过充满水进行保养的方法。根据材料性质的不同，充水可以是原水、除盐水、除氧水。根据需要在水中添加次氯酸钠、联氨、磷酸三钠用以防止海生物孽生、除氧或缓蚀等化学药剂。

（3）定期运转。使设备定期投入运转的保养方法。（4）润滑。对转动摩擦部分定期添加或更换润滑剂的保养方法。（5）表面清洁和防护。对设备部件表面进行定期清扫、涂刷油脂、油漆隔离空气的保养方法。（6）保温与防冻。对设备进行保温或防冻防潮的保养方法。（7）电化学保护。改变设备部件电位减缓腐蚀的保养方法，即阴极保护法，分外加电流保护和牺牲阳极保护两种。

（8）盘车。在电机设备启动前，用人力或盘车装置将机泵转动几圈，以消除因设备长期停运或其他原因引起的非永久性弯曲。

（9）定期取样。对设备中水或油等介质进行定期取样化验，确保设备中介质的合格。

（10）电气保养。对机电设备定期测量电机直流、绝缘电阻等，确保机电设备可以正常使用。

2 设备维护保养范围

一般来说，调试期间涉及到的设备维护保养一般包括容器类、机电设备、阀门和现场仪表等。

2.1 容器类设备的维护保养

容器类设备包括各种容器、热交换器、管道、泵体和阀门阀体等机械设备的盛水部分。调试期间，只要设备、系统符合保养先决条件并预计停用时间超过1个月的，应尽快使设备、系统处于良好的保养状态；对于不同设备，维护保养的方式也有差别。

（1）原则上碳钢材料采用湿式保养，不锈钢材料采用干式保养。对已生锈的表面应及时除锈并采取合适的保护措施。

（2）除了设备、系统进行试验、定期检查外，一般不允许退出保养状态，除非有数据和经验表明，在系统设备退出保养一段时间内，不会发生腐蚀或其腐蚀程度极其轻微，在可以接受范围内。

（3）湿保养通常采用pH值为10～10.5的碱性溶液，化学添加剂采用联氨、氨溶液等，并根据系统、设备的特点进行配置。所有湿保养应定期对其介质溶液进行取样分析，检查其介质浓度、pH值是否满足规范要求，超出标准时应进行补充或更换。

（4）对于充氮气保养的系统设备周围应加强空气中的氧浓度监测，防止氮气大量泄漏和氧浓度过低，应加强和保持通风状态。并对其压力进行监测，若发现压力降低，应及时补气。

（5）对于采用固体药剂加气体的干保养应定期对固体药剂进行检查，确认其是否有效并及时予以更换。

（6）对室外或室内温度＜0℃的充水设备和管道，应采取防冻措施。

2.2 机电设备的维护保养

（1）有环境要求的机电设备，应采取措施，保持其周围环境温度、湿度在要求的范围内，避免腐蚀性气体和灰尘的侵入。必要时采取安装临时空调、临时遮蔽等措施。

（2）定期检查和保持设备外表面的清洁和完整，对金属部件裸露部分应采取防锈保护措施（涂抹防锈类油脂等）。

（3）转动设备（泵、风机等）采取定期运转的保养方式，若无法进行定期运转，则定期盘车。

（4）机电设备的转动或传动部分（变速箱等）需要润滑，应检查润滑情况，频度每月一次，并定期添加和更换润滑剂。

（5）机电设备的动力驱动部分按电动机进行保养，应定期检查电机绝缘水平、直流电阻，频度每年一次；若有自带电加热器应及时投入，并定期检查电加热器直流电阻与绝缘电阻，频度每年一次；有加油嘴的应定期进行电机轴承润滑，频度为连续运行情况下3个月1次，切换运行情况下6个月1次。

（6）针对电动主给水泵润滑油及调节油系统、循环水泵润滑系统、6.6 kV交流应急配电等系统以及机组中6 kV以上泵（主泵、重要厂用水泵、上冲泵、安全壳喷淋泵、启动给水泵、设备冷却水泵、闭式冷却水泵等等），应定期对系统内或泵内油进行取样分析。若取样分析结果不合格，则要对其进行油冲洗、滤油或者换油工作。

2.3 阀门的维护保养

阀门保养通过现场排查方式实施，主要通过目视分系统对阀门的外观完整性、腐蚀、润滑进行检查。检查的内容一般包括阀门各部件是否有可见缺陷，生锈是否，对其表面涂防锈油；检查阀门铅封、盖帽、标牌、阀位指示、气动附件等齐全完好；检查螺栓、螺母处是否松动，若有对其进行紧固；检查阀杆等传动部件表面是否有污物，如有对其进行擦拭，达到表面清洁干净。对于电动阀、气动阀，还要检查阀门接线是否牢靠，气动附件是否齐全、完整。

2.4 现场仪表的维护保养

现场仪表的维护保养工作包括检查仪表零点示值是否满足误差要求，若超差则重新调整并校验；校验仪表示值是否满足误差要求，若调整后仍不满足则对其进行同型号更换；检查开关类仪表动作值及回差是否满足要求，若不满足则对其调整直至满足要求；检查热电阻类仪表是否满足绝缘性能要求，及时排除探头内老化故障。

3 特殊设备的保养

在核电机组中，像发电机、汽轮机等大型设备在调试期间也要进行维护保养工作。由于设备结构复杂，因此在保养方式上也存在较大的不同。

3.1 发电机保养

以四级半转速同步发电机为例，其由定子、转子、端盖及轴承、油密封装置、冷却器及其外罩、出线盒、引出线及瓷套端子、内部检测系统等部件组成。其保养分为定子线圈、转子、机壳和定子铁芯3个部分分别开展。定子线圈的保养要在外部管路冲洗合格后，发电机进水循环，电导合格后停运系统再执行。首先开启定子冷却水最低点的放水阀将发电机内残水排放干净、用压空吹扫干净后关闭。之后发电机定子冷却水系统水箱及发电机定子线圈内部通过氮气瓶供氮用氮气覆盖，密封保存，压力保持在5～10 kPa（表压）。同时要每周检查氮气压力，当氮气压力＜3.5 kPa时，应及时补充氮气。使用除湿机连续除湿；发电机转子的保养体现为跟随汽轮机大轴定期进行盘车，大轴停止时保证与原先位置180°的翻转即可；发电机机壳和定子铁芯的保养要通过发电机氢气冷却系统进氢隔离阀向发电机内部连续供给洁净干燥的仪用压缩空气，发电机密封油系统停运，压缩空气通过发电机两端密封排至环境，以保证发电机内部的微正压。

3.2 汽轮机及凝汽器的保养

在调试期间，由于机组长时间停运，在潮湿的环境下汽轮机动静汽机叶片和凝汽器等设备会产生以电化学反应为主的腐蚀现象。腐蚀会随着时间的发展慢慢向着蒸汽发生器迁移，同时在机组功率运行期间会成为源点继续腐蚀，从而影响机组的正常运行。为了防止该现象的出现，对汽轮机及凝汽器采用干风保养，可以通过干燥的空气长时间的吹扫以保证金属表面不形成液膜，从而阻断形成电化学腐蚀的两个必要条件之一（电解质溶液），有效地防止重要设备和管道的腐蚀。

当实施干风保养时，凝汽器要保持无水状态，凝汽器热阱人孔打开并用防护网封闭，干风保养装置通过临时管分别与低压缸人孔相连，每台低压缸人孔分别用软管接至除湿机；两台转轮除湿机运行时进入低压缸的热空气，通过低压缸对侧安装了防护网人孔排出，这种工况运行仅在凝汽器热阱充水情况下运行；待凝汽器热阱排水完毕后，将2台凝汽器热阱人孔打开，封闭安装有防护网的低压缸人孔，热空气从两台凝汽器热阱人孔排出。如蒸汽除湿再热器或高压缸正在施工，可暂时不纳入保养范围。如蒸汽除湿再热器或高压缸及附属管路已经安装完工，则按常规岛保养系统空气干保养的方法。将两台转轮除湿机通过临时可拆卸风道和移动式空气干燥器分别与汽水分离再热器A和B的人孔门连接。

干风的流程：干风从蒸汽除湿再热器人孔进入后分为3路：一路进入高压乏汽管道，再经高压缸并通过汽机主蒸汽阀到主蒸汽母管，然后经旁路管道进入凝汽器；一路进入低压缸，并通过低压缸进入凝汽器；一路进入低压缸，通过抽气管道进入各低压加热器的蒸汽空间和疏水管进入凝汽器

对汽轮机和凝汽器实施干风保养时，其相对湿度期望值≤50%、限值≤60%。干风保养开始时要对其每天持续测量3 d，直到湿度≤60%。这之后要接着每周测3次，确保湿度合格。

3.3 海水系统的保养

海水系统具有较大的特殊性：海水腐蚀性强，容易造成设备锈蚀；循环水系统泵容量大，启动一次非常费时费力；海水浸泡的沟壁及设备内壁易长海砺子。为此，海水系统的保养可以同时采用“湿保养”和“干保养”2种方式，即保持鼓网、循环水泵泵壳间保养期间均处于海水浸泡状态、凝汽器钛管处于无水状态；对于已先投运的重要厂用水系统可在加氯框按正常程序加药；从海水进水闸门、海水过滤系统、鼓网（或旋转滤网）到循环水泵泵体之间均处于海水浸泡状态，可在循环水管沟人孔加药，次氯酸钠浓度按（1～3）×10-6进行调整，每半月1次对浓度进行监测；从凝汽器循环水入口至循环水系统海水排出口采用干保养方式；由于海水系统大部分管道和设备都预埋在地下或浸泡在海水中，无论是在运行或保养期间，都必须投运阴极保护系统，定期监测其外加电流并记录。

3.4 蒸汽发生器二次侧保养

作为特殊重要设备，蒸汽发生器（SG）在停止工作期间，必须要严格控制其含氧量，以防出现局部腐蚀。在SG安装之后的任何状态到进水之前这个阶段，一般采取冷态干保养的方式，用氮气将SG中所有空气排出，确保其氧含量为最低值。当热态功能试验结束之后，SG在非核蒸汽冲转之后到一回路正式调试投运升温升压期间，由于SG中热分解可能会导致联氨浓度不足，热对流不足以保证水中化学试剂均匀，所以采用经化学处理的除氧水向SG充水（含氧量＜0.1×10-6），并将SG置于氮气保护下，成为冷态湿保养。

3.4.1 冷态干保养

在对SG进行冷态干保养之前，必须要求与其相连的主蒸汽系统、汽机旁路系统、主给水流量控制系统辅助给水系统、核取样系统阀门可用。核岛氮气分配系统可用。SG二次侧通过真空泵进行抽真空操作，当压力达到5 kPa时，隔离真空泵。然后打开SG氮气供应阀。当SG压力达到0.07 MPa时，对SG内空气进行取样。若氧含量＞0.2%，则进行氮气置换，直至氧含量＜0.2%为止。充气过程中，保持氮的超压≥20 kPa，这一限值既可以阻止空气进入SG，又可以避免核岛氮气分配系统产生低压报警信号。

在SG执行冷态干保养期间，要定期进行湿度检查。使用的湿度计必须适合测量的湿度，不能使用在相对湿度低于20%时测量不精确的空气湿度计。在干态保养期间，必须按下述进行湿度检查：如果SG打开，每天检查1次；如果SG关闭，每周检查1次。如果以开式回路向SG供气，则湿度计应放在蒸汽发生器的二次侧；如果以闭式回路向SG供气，则湿度计应在从SG空气出口通向干空气源吸口侧的返回管线上测量；空气源出口处的湿度应每周测量1次，以确认系统在正确地运行。

3.4.2 冷态湿保养

（1）技术要求。①在60℃左右进行（非核蒸汽冲转后），这时蒸汽发生器或已排空，或者虽然部分或全部地充满水，可以实施冷态湿保养。②要求蒸汽发生器在充以氮气前完全排空，而且二次侧处于绝对压力为5 kPa的真空之下。在抽真空之前，必须手动关闭相应SG和相连管道的仪表管线（压力、水位和流量）上的隔离阀。③蒸汽发生器必须在氮气过压至少2 kPa表压的情况下充水。④蒸汽发生器冷态湿保养期间超过一个月时，应每月进行两次搅混和取样操作。为了使蒸汽发生器内溶液均匀化至少要有35 m3STP的氮气要注入蒸汽发生器。湿保养的水应在每月两次取样之前或在向SG给水添加化学剂之后进行搅混。⑤通过蒸汽发生器排污系统排污管上临时接管，核取样系统可用于SG水取样。⑥在湿保养期间，蒸汽发生器中水位必须保持下列限值之内：最小值，对于少于1个月的保养，水位应至少高出蒸汽发生器管子30 cm，以防管束露出（水位在控制室内宽量程通道上读出：90%或1.6 m）。超过1个月的保养，为了使得水可以通过循环搅混，水位应至少高出旋流叶片式汽水分离器顶部30 cm（水位至冷态标定的窄量程水位指示器上就地读出：主给水流量控制系统064，065号就地液位测量仪表：100%或1.74 m）；最大值，不管保养期间多长，水位应最少低于蒸汽发生器出口管嘴1.20 m。为了防止水位超出水位指示器量程以外，操纵员应当在冷态下标定的就地指示器上读出水位为80%～100%时（主给水流量控制系统064，065号就地液位测量仪表）隔离给水。⑦在湿式保养期间，氮气过压必须≥20 kPa。这一限值足以阻止空气侵入。如果压力降到低于这一限值，应对蒸汽发生器水取样。如果氧量超过规定值，应添加联氨浓度回到正确的水平上。

（2）冷态湿保养操作细则。①关闭相应的控制阀，用相应的阀门控制水位升高时，同时为湿保养注入所要求数量的联氨和氨水；②将软管接到蒸汽发生器排污系统上随即对SG搅混；③通过蒸汽发生器排污系统用氮发泡以保证SG中溶液均匀；④对SG水取样分析：如果水的化学性质不符合技术规定（表1），则添加更多的药剂，然后通过蒸汽发生器排污系统用氮气发泡；⑤重复上述操作，直到水的化学性质符合技术规定的要求。