田湾核电站消防泵房稳压系统调试及应用

王晓强，赵联瑞，赵记峰

（中建电力建设有限公司，广东 深圳 518034）

田湾核电站消防泵房稳压系统调试及应用

王晓强，赵联瑞，赵记峰

（中建电力建设有限公司，广东 深圳 518034）

通过分析田湾核电站3号机组消防泵房稳压系统加压原理，提出了在核电领域消防系统设计阶段、施工阶段、调试阶段中应注意的事项及建议，重点提出了在设备元件选型上压力反馈信号和液位报警信号对准确度和灵敏度的建议，从而更合理地实现消防稳压系统自动化运行，在保护设备延长使用寿命的同时，也起到优化消防系统性能的作用，以确保消防系统能安全达标、平稳运行。

消防系统；稳压系统；自动化；加压原理；性能作用

我国消防工作的方针是 “预防为主、防消结合”，公众对消防的重要性已有足够的认识和依赖，消防系统的稳定运行是安全生产的保障，近年来出台的消防系统工程师也能体现出国家对消防的重视程度，尤其在以 “安全为天”的核电领域内，消防系统的稳定运行更是重中之重。核电站消防泵房是全厂消防管网的供应源头，较常见的是因消防主管网少量的水量漏失及火灾初期较小的灭火用水时导致管网压力不稳定及消火栓喷射距离不足。另消防系统属于安全保障系统，必须长期投运，但必须保证在自循环工况下系统性能稳定，这就需要一套可靠的消防稳压系统来加压维持整个消防管网的系统压力。

1 稳压加压系统

1．1 稳压加压系统作用

消防系统主要由消防水生产系统、稳压加压系统及灭火系统组成。其作用是通过稳压设备调节加压后供给核岛USP厂房、核岛室外及常规岛区域的各BOP子项及室外消防用水。稳压加压系统功能是长期维持厂区消防管网系统的压力稳定，补充系统漏失的水量及消防时提供火灾初期的灭火水量。

1．2 稳压加压系统运行原理

稳压系统主要由稳压罐、补气罐、补气泵、补水泵、压空机等设备组成，采用独立的内循环方式进行补充气体。在设备正常运行过程中，补气泵吸空补气罐内的水，造成补气罐内真空，从外界吸入空气，利用气压罐内水回流将补气罐内的空气压进气压罐体，从而补气。补水泵利用外界水源向系统补充漏失水量，在正常工况下，补水泵只补充设备所储存的稳压水容积的水量；在消防工况下，消防泵启动后，补水泵即可停止，稳压系统优先补水，当设备水量满足系统设计要求，但系统压力低于设定值时才需要进行补充气体。首次投运应先通过压空机给气压罐补充气体，然后再启动补水泵补充系统所需水量，系统水量达到设计值后启动补气泵加压，保证系统压力稳定 （见图1）。

图1 稳压加压系统流程图Fig．1 Pressure stabilized pressurized system flow chart

1．3 稳压系统主要设备参数

表1给出了稳压系统主要设备参数。

表1 稳压系统主要设备参数Table 1 Main equipment parameters of the regulater system

续表

1．4 稳压系统功能简述

在正常工况下维持厂区水消防管网的压力，使之经常处于1．03～1．07MPa。设备投入正常运行后，在其水位控制器和电气控制柜作用下，保持气压罐中的水位在最高工作水位h4和某一设定水位h3之间变化。因设备和管路系统渗漏，消耗气压罐内的水量，从而使气压罐水位下降。当水位降到设定工作水位h3时，补水泵开始向罐内补水；当水位升高至设定的最高水位h4时，则补水泵停止补水。设备在气压力控制器和电气控制柜作用下，通过补气系统向管内补气，直到达到要求的工作压力。在罐体内水位达到设定值h4的前提下，当气压罐内的压力降至某一设定压力值P3时，补气系统开始向罐内补气；当压力达到最高设定压力值P4时，停止补气。消防工况时，四只气压水罐共提供消防初期18m3数量，此期间随着罐内水量逐渐减少，气压罐内供水水压逐渐降低，由1．07～1．03MPa降至0．96MPa时，第一台消防泵启动，此时消防泵启动信号传至稳压系统，补气补水泵停止运行。消防工况结束后，因稳压设备参与了消防运行，罐体内气体并未外泄，只是罐体内水位下降，所以需将系统切换至手动启动补水泵，对稳压系统进行补水，水位达到上限后切换至自动运行状态，系统将自动启动补气泵进行加压，并恢复正常运行工况。稳压系统控制柜可将设备运行状态信号送至中控，以便监视管理，同时也具备报警信号显示。稳压系统采用双电源供电方式，并带有自动切换功能，一但设备故障，即能发出声光报警信号，同时自动投入备用装置 （见图2）。

2 稳压系统调试

稳压系统设备管道在现场全部安装完成后，稳压系统必须进行整体水压或气压试验，对系统内所有连接位置进行全面检查。因稳压系统内含汽水混合介质，对系统严密性要求更高。由于气体的可压缩性，气压试验存在较大的危险。气压试验一旦发生意外，不仅会释放集聚的能量，而且会以最快的速度恢复在升压过程中被压缩的体积，破坏力极大，相当于爆炸时的冲击波，所以出于安全考虑，一般对非毒性介质的容器采用水压试验。水压试验完成后还要对系统管道及设备进行冲洗检查，确保系统清洁合格。

图2 单罐水位压力图Fig．2 Single tank water level pressure

（1）稳压系统压力设定值

将电接点压力表指针按暂定值调节到系统稳压系统工作压力下限P3（1．03MPa）、系统稳压工作压力上限P4（1．07MPa）。

（2）稳压系统运行前充气

在消防管网充满水的前提下，对稳压系统进行充水和充气。首先关闭稳压系统与主管之间的隔离阀，利用压空机或外部空气气源对系统进行充气，充气接口连接至液位计下部，在空罐状态下先进行充气，当充气压力达到0．73MPa起始工作压力时停止充气。

（3）稳压系统运行前充水

将控制柜面板上的手动／自动选择开关转向手动位置，补水泵选择开关转向对应的1号或2号均可，手动将1号或2号补水泵选择开关转向ON位置，则1号补水泵或2号补水泵即可启动运行，向罐内充水，当液位达到液位计管的第二档液位时，需要手动停止1号或2号补水泵的运行，此时压力表显示数值应当是1．07MPa。当罐体的水位和压力达到设定值后，应当将设备转化为自动运行工况，进行调试，调试结果符合设计要求后，即转入自动运行的正常工况。

（4）稳压系统调试运行

当稳压系统水位和压力均达到设计值时，即可进行调试运行。通过罐体底部泄水阀门放水，当水位降至液位计显示的第三档时，1号或2号补水泵应当启动；当水位升至就地显示管的第二档时，1号或2号补水泵应当停止；通过罐体液位计充、放气阀放气，当压力表指针指示到1．03MPa时，补气泵开始启动，约15～30min后，补气泵停止运行，此时罐体内的水将回流至补气罐，同样大约15～30min后，补气泵再次启动，如此往复直到电接点压力表指针指示到1．07MPa时，补气泵停止运行。模拟火灾、补水泵故障、补气泵故障、罐体高低液位等情况，检测各种状态下的运行及信号输出情况，当一切正常后，设备即可在自动运行工况下转入正常稳压运行模式 （见图3）。

图3 液面档位图Fig．3 Liquid surface level

2．1 调试中发生的问题分析

稳压系统调试试验过程中发现，系统状态投入自动工况下，当系统压力没有变化时，补气泵设备频繁误动作，难以在系统压力略有波动情况下正常启停，频繁启停影响补气泵设备使用寿命，PLC画面显示信息见图4。当系统内液位下降时，四台气压罐液位计显示不同步，不能准确给出补水泵触发启动信号，可能会导致稳压系统失效。在调试试验时还发现，当系统压力超过了设计系统保护压力1．3MPa时，泄压阀初期可以开启泄压，动作几次后系统压力达到1．4MPa时，泄压阀仍然不动作，系统安全隐患较大。根据上述调试问题分析如下：

1）电接点压力表精度不够及补气泵启停定值刻度之间间距过小，就会造成补气泵接收信号不准确，频繁启动，系统不能正常运行。

2）玻璃管液位计内浮球容易吸附铁锈及渣粒而导致卡涩，就会造成液位报警信号无法触发，导致控制失效。另外，浮球卡涩还可能会造成四台罐体液位显示不一致，液位计高／低位开关信号不准确即会发生补水泵误启停现象。

3）系统带压情况下泄压阀不能正常开关，开关动作时好时坏，对系统存在安全风险。

2．2 调试优化建议

1）建议在主管道增加疏水点，便于切换小范围检修系统隔离，避免因小范围故障而影响到大系统，也可以作为应急泄压排放口。

图4 PLC画面显示信息Fig．4 PLC display information

2）水泵的吸入端建议管顶平接，防止泵腔发生气蚀现象；吸水口建议采用自灌式，防止介质供给不足；泵进出口建议设置橡胶软接，以消除设备运行时振动及管道自重带来的应力集中，防止到联轴器同轴度，导致设备运行参数超标或损坏。

3）压力表精度范围建议选取0．25～0．5级数显电接压力表或超声波压力变送器，考虑到系统压力启停定值设定在0．01～0．04MPa范围之间，指针电接点1．6级压力表精度无法满足，会因信号不准确引起补气泵频繁误启停，导致系统不能稳定运行。

4）液位报警信号是触发补水泵启停的指令，因消防系统水质较差，管道中产生的锈渣容易造成液位计卡涩，建议选用电容式液位计或超声波液位计控制，以确保四个液位计定值动作一致。

5）泄压阀的作用是确保系统内压力保持工作压力，当出现压力不稳定超压时通过自动打开泄压阀进行排水泄压，压力泄至工作压力时立即关闭。但值得注意的是系统泄压阀后管道内积水应排尽，管道内不能存水，尤其是水柱低点泄压至高点的回收水管道，水柱高差越大，背压越高，水柱背压会迫使泄压阀不能正常启停，危及到系统设备安全，故建议取消泄压阀后管道或增加管低点排水阀。

3 维护保养事项

1）稳压系统设备在使用中必须采取可靠的防冻措施，一旦发生冰冻，不仅设备功能立即失效，而且系统内的感控器件也将冻裂损坏。

2）气压水罐内的压力将会随着环境温度的变化而变化，其随稳固的急剧变化其罐内压力也将有较大的变化，所以应防止阳光直射或外界热源的不稳定加热。

3）电气控制柜安装环境应确保无可燃性、无爆炸性、无潮湿性、无粉尘物等。

4）为实现减振效果，补气泵、补水泵设备底座设计加橡胶垫板，但橡胶材质容易老化失去弹性或开裂，建议每周检查一次，确保设备正常运行。

4 结论

稳压系统在调试中发现的压力反馈信号、液位报警信号及系统超压等问题，在经过系统优化改进后，成功在田湾核电项目BOP子项消防泵房中得到了应用，在后期的调试过程中正常通过了系统试验验证，系统运行达到设计要求，并且取得了很好的效果。自2015年12月投运以来，未发生因系统故障而导致停运的事件。

［1］GB50275—2010，风机、压缩机、泵安装工程施工及验收规范 ［S］．

［2］GB 50974—2014，消防给水及消火栓系统技术规范［S］．

［3］GB 27898．1—2011，固定消防给水设备中华人民共和国国家标准 ［S］．

［4］GB 50235—2010，工业金属管道安装技术规范 ［S］．

［5］QJB 7．3／18－HY，南京消防器材股份有限公司，消防气压稳压系统安装、调试手册 ［R］．

Commissioning and Application of Fire Pump Room Regulated System in Tianwan Nuclear Power Station

WANG Xiao－qiang，ZHAO Lian－rui，ZHAO Ji－feng
（China Construction Electric Power Construction Co．，Ltd．，Shenzhen，Guangdong Prov．518034，China）

Through analysis on the pressurization principle of pressure stabilizing system in the fire pump room of Unit 3of Tianwan nuclear power station，precautions and suggestions for the fire control system in the nuclear power field in the design，construction，and commissioning stages are put forward．The accuracy and sensitivity of the pressure feedback signal and the liquid level alarm signal in the equipment and components selection are mainly focused on．Thus，automation operation of pressure stabilizing system is more reasonably achieved While protecting the equipment and extending their service life，the performance effect of the fire control system is also optimized．The safety standards are met，and smooth operation of the fire control system is ensured．

fire protection system；pressure regulation system；automation；operation principle；performance effect

TM623 Article character：A Article ID：1674－1617 （2017）03－0380－05

TM623

A

1674－1617 （2017）03－0380－05

10．12058／zghd．2017．03．380

2017－06－17

王晓强 （1985—），男，山西太原人，助理工程师，现从事工业设备及管道安装、调试工作 （E－mail：466268215＠qq．com）。

（责任编辑：白佳）