秦二厂压缩空气系统运行及事故分析

崔晓

【摘 要】本文简要介绍了秦二厂空气压缩机的结构、工作原理、运行参数以及运行方式，着重对秦二厂1、2号机组仪表用压缩空气丧失事故进行了分析，针对事故对不同部分的影响以及不同位置丧失仪表用压缩空气的应对策略进行了深入的探讨，明确给出了在丧失压空后的处理措施，并结合实例，总结了压空系统检修工作存在的风险及应对措施。

【关键词】空气压缩机；工作原理；压空丧失；事故处理

秦二厂的压缩空气生产系统主要是生产所有的气动设备用压空以及检修用压空，核电厂无论在正常运行还是停机检修，压缩空气都是必不可少的，因此压空系统的运行状态对核电厂的安全稳定运行具有非常重要的意义，一旦机组失去压缩空气，会对机组的安全产生严重威胁。鉴于压空系统如此重要，有必要对压空机的原理及运行参数有更多的了解。

1 压缩空气生产系统的功能和工作原理

压缩空气生产系统由主压缩空气生产系统和应急压缩空气生产系统组成。主压缩机是ZR250型空气压缩机，是一种由电机驱动的二级螺杆、无油润滑、水冷式压缩机，输出的压缩空气无油、无脉动。压缩机整机放置在一个隔音的机柜中，主要由空气进口过滤器、压缩机的低压部件、中间冷却器、压缩机的高压部件、后置冷却器、驱动装置、齿轮箱、疏水器、安全阀和控制系统组成。而应急空气压缩机为风冷无油螺杆式的空气压缩机。

主空气压缩机的简图如图1：

1.1 空气流程

常温常压的空气经空气过滤器除去灰尘后被压缩机低压缸吸入，经过压缩后压力升高到1.9-2.2Mpa后排出低压缸；然后进入中间冷却器和阻湿器冷却并分离冷凝水，再进入高压缸被压缩到与管网平衡的压力后进入后冷却器和阻湿器冷却并分离冷凝水；最后排出压缩机汇集到压缩机出口母管。压缩空气进入干燥机的工作塔后被干燥剂吸附了水分后排出工作塔。干燥的压缩空气分为两部分，一部分（15%）经过减压后进入再生塔再生干燥剂，另一部分进入出口母管流到SAP储罐和SAT储罐，经过储罐进入SAP和SAT管网。

空气在压缩机内的流程如图2：

1.2 润滑油系统

润滑油主要用于压缩机的润滑，它经油泵增压后，从齿轮箱的油池循环流过油冷却器和油过滤器，再流向压缩机轴承和同步齿轮。如果油回路压力过高时，旁通阀将开启，油回路的部分油直接进入油箱。

1.3 冷却水系统

冷却水对润滑油、压缩机部件及压缩空气进行冷却，冷却水主要分为两个回路。一路冷却油，另一路冷却压缩空气。从压缩机出来的冷却水最后汇集在一起经过管道流到冷却塔顶部，然后从冷却塔的填料上淋下。冷却水中少量的水汽化进入空气中带走了热量冷却水的温度得到了降低。被冷却了的水流到冷却塔的集水池后被水泵泵出后分为两部分，一部分进入冷水机组另一部分从冷水机组旁路流过，这两部分冷却水汇流在一起进入压缩机构成循环。

1.4 压缩机运行参数

压缩机运行参数

——最大工作压力10bar； 正常工作压力9bar；

——空气过滤器的压差低于0.044bar；

——中间冷却器的压力 1.9-2.2bar；

——冷却水输入温度：低于40℃；

停机定值

——油压：2-2.5bar ，低于1.2bar自动停机；

——油温： 高于70℃自动停机；

——低压转子出口温度：正常160-180℃，高于235℃自动停机；

——高压转子出口温度：正常140-175℃，高于235℃自动停机；

——高压转子进口温度：大约25℃，高于70℃自动停机；

2 压缩空气的分配及供气方式

2.1 供气方式：

（1）由0SAP系统通过1/2SAP069VA向每台机组的SAR管网供气；

（2）每台机组各有两台应急空压机，向本机组的SAR管网供气；

（3）通过0SAP400VA，由擴建机组的压空系统向1、2号机组的SAR管网供气；

（4）通过开启1SAR111VA、2SAR1000/111/000VA，一台机组可由另一台机组供气。

（5）两台机组的SAR管网可通过联通阀9SAR669VA相连，向电气厂房和核辅助厂房的公用用户供气。

2.2 SAR管网可分为三部分：常规岛及BOP管网、反应堆厂房内管网、反应堆厂房外核岛管网。

2.2.1 反应堆厂房：

SAR003BA：

设计容量4m3，能确保下列控制阀正常运行24小时（对RCV02/03/07/08/09/310/082VP各操作两次和对RCV227VP操作150次，以确保24小时内机组从满功率降至冷停堆工况）

-RCV下泄管线上RCV002/003/007/008/009VP；

-RCV与RRA连接管线上RCV310/082VP；

-稳压器辅助喷淋管线上RCV227VP。

SARO03BA上安装有一压力开关，如果SAR失效时，将在主控室触发SAR001AA（DEC报警）。

2.2.2 常规岛厂房：

SAR101BA/102BA：设计容量11.78m3，确保常规岛调节阀能正常运行2小时（即两小时内压力不会从0.68MPa.g降至低于0.4MPa.g）。

SAR103BA： 设计容量1.2m3，能确保GCT-C系统的调节阀正常运行2小时。

2.2.3 电气厂房：

SAR016BA： 设计容量1.5m3，可确保在失去气源情况下GCT大气排放系统阀门和LLS001VV正常运行24小时，使反应堆达到冷停堆状态。另外，每个系列的GCT大气排放阀都有三个自备的空气缓冲罐GCT001BA/002BA/003BA/004BA/005BA/006BA，设计容量2.5m3，保证6小时内操作每列GCT-a的排放阀全开或全关至少10次后，压力不低于0.34MP.g。

2.2.4 连接厂房：

SAR023BA/024BA：设计容量3.9m3，供应给ASG汽动泵对应的辅助给水流量调节阀，可保证6小时以上操作的用气量。

2.2.5 核辅助厂房和燃料厂房：

SAR002BA和9SAR004BA：设计容量各1m3，能承受短期的SAR丧失。

SAR017/0l8/019/020/02l/022BA：可保证下游阀门两次全开和全关操作的用气量。

3 功率运行时SAR管网压力下降的现象及响应

机组功率运行时，当发现SAP管网压力持续下降时，应立即密切监视机组参数，要求现场启动备用的压空机，停止所有的检修用气并安排查漏。当SAP001MP降至0.66MPa.g以下时，要求现场确认两台应急空压机已启动且运行正常。如压力不能维持，应立即通知扩建机组启动一台备用空压机，通过0SAP400VA给0SAP管网供给压空。如果压力继续下降至0.58MPa.g， SAP067VA将自动关闭，主控出现SAP007AA（DEC报警），进入DEC规程，由DEC规程引导进入I SAR 1规程（安全壳外压缩空气系统故障）。在确认SAP067VP关闭以后，为避免由于ARE阀门失气关闭触发蒸汽发生器液位低低而导致反应堆紧急停堆，应立即使汽机跳闸。由于GCT-C压缩空气有一定的保持时间，这一瞬变既不影响GCT大气排放也不会影响VVP的安全阀。如果此时管网压力开始回升，说明故障发生在常规岛SAR管网上，背压控制阀SAP067VA开度会随上游压力波动。为了保护SAR管网其它部分，应关闭SAP067VA上游手动阀SAP065VA，隔离常规岛SAR管网，操纵员根据规程将机组稳定在热停堆状态。

如果在SAP067VA关闭以后，管网压力继续下降，说明故障部分在核岛，具体是在壳内还是壳外，可通过以下三点来判断：安全壳压力持续上升、进入安全壳的SAR流量大于60m3/H、SAR001AA报警出现，如果有一个条件符合，说明故障在壳内，否则在壳外。如果故障在壳内，进入I SAR 2规程（安全壳内压缩空气系统故障）；如故障发生在壳外，RCV046VP/061VP会失气开启，RCV010VP会失气关闭，从而导致RCV002VP/003VP/007VP/008VP/009VP自动关闭，这样只有上充没有下泄必将导致稳压器满水，所以此时应立即关闭RCV050VP，隔离上充，并要求现场调节主泵轴封注入流量至1.8m3/h.台，维持稳压器水位在零功率水平。将上充泵吸入口切换至PTR水箱，并对一回路直接硼化至热停堆要求浓度。一回路压力通过稳压器加热器和辅助喷淋（现场手动打开RCV046VP一定开度）稳定在达到的值。如果预计失气时间超过6小时，则停运一台主泵（RCP002PO），减少ASG的耗水量，但保持RCP001PO运行以维持连续喷淋，向后备状态过渡。由二回路以不大于28℃/h的速率冷却一回路，此时一，二回路操纵员应密切联系，防止冷却速率过快而导致一回路过冷，稳压器水位由于收缩而下降过快。一回路压力通过稳压器加热器和辅助喷淋控制在P-T区域内，稳压器水位通过调节主泵轴封水的注入流量来稳定，在降温降压过程中应注意闭锁安注信号，防止意外安注。

如果由SAR001AA报警进入DEC规程，则直接进入I SAR 2。判定后立即以30MW/min的速率降负荷，然后手动停机并快速进入热停堆。关闭SAR432VA以隔离安全壳内、外管网，避免安全壳升压。此时可通过RCV002/003VP的意外关或是RCV310VP的意外开来判断壳内应急供气网路（SAR003BA）是否可用。

4 实例分析

4.1 为处理0SAP冷却水回路流量低问题将0SAP全部停运

0SAP系统冷却水流量正常应该在90-100m3/h左右，而目前流量只有75m3/h ，导致空压机冷却水流量不足，需要将备用空压机的冷却水回路阀门关闭保证运行空压机的冷却。107大修准备全停0SAP系统，对冷却水泵入口管线的相关阀门进行检修，1/2号机组压空需要由扩建机组压空机供给。

该操作最大的风险就是当1/2号机组压空切换到扩建机组供气后，扩建机组压空机出现故障或其他原因导致管网压力无法维持时，将影响2号机组的正常运行和一号机组乏池水闸门的供气以及DVL/DVF/DVC等通风系统风阀的误动作，所以在试验前一定要确认：（1）扩建机组三台压空机运行正常且无检修，并进行供给压空匹配试验，确保能够保持管网压力的稳定；（2）1/2号机组的应急空压机处于正常备用状态，且已做完一个小时的带载试验，试验合格；（3）停止所有正在使用的检修压空；（4）确认乏池补水管线可用；（5）检修工作尽量迅速完成，工作完成后立即切到正常压空机供气。

4.2 为处理1号机组应急压空相关阀门缺陷，1号机SAR管网由2号机SAR管网供给

107大修为处理1SAP077/087/040/216/218VA阀门缺陷，需将1SAP001/002CO隔离，1号机SAR管网需由2号机SAR管网供给。

供气简图如图3：

此工作的风险也同样在于管网压力无法维持时，将影响2号机组的正常运行和一号机组乏池水闸门的供气以及DVL/DVF/DVC等通风系统风阀的误动作，所以一定要注意一下几点：

（1）2SAP693VA保持关闭，防止下游管网故障时，不能保证核岛的供气；

（2）确认9SAR669VA开启，保证DVL/DVC/DVF等通风系统正常运行；

（3）停止所有正在使用的檢修压空；

（4）1号机定期对乏池水闸门压空压力进行巡检，密切监视乏池液位。

（5）密切监视2号机组管网压力，在发现管网压力降低较快时，立即派人启动第三台空压机，必要时停止2号机向1号机的供气。

5 结束语

核电厂全部失去仪用压空事故虽然发生的概率比较低，但是部分区域失去仪用压空事件发生的可能性还是非常大的，并且一旦发生后果比较严重。所以在机组正常运行时要采取各种手段来保证仪用压空系统运行和设备的可靠性，提高日常检修和维护的质量，加强对主控和现场运行人员的培训和以提高运行人员的事故处理能力以确保机组安全。

【参考文献】

[1]核二院 压缩空气生产系统手册.

[2]Atlas Copco Instruction Book of Stationary Air Compressors.

[3]秦二厂 安全壳外的压缩空气系统故障 （I SAR 1）.

[4]秦二厂 安全壳内仪用压缩空气系统失效（I SAR 2）.

[责任编辑：朱丽娜]