三门核电站凝汽器抽真空系统运行及特点分析

朱震峰

摘 要：凝汽器抽真空系统的稳定运行对于电厂运行的经济性十分重要。本文简要介绍了三门核电站该系统的组成，对系统的特点以及潜在风险作了一定的分析，提出相应的对策和改进措施。

关键词：凝汽器抽真空系统；风险分析；对策改进

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.14.093

1 前言

凝汽器抽真空系統用于在电厂启动、冷却和运行期间，抽出凝汽器中的空气，建立并维持凝汽器真空，从而为汽轮机提供合适的背压。

三门核电站凝汽器抽真空系统（CMS）包含三个相同的序列，每个序列包括一台水环式真空泵、前置抽气器、气水分离器、密封水冷却器、基座和相关管线、仪表等装置。

2 系统运行及风险分析

2.1 真空建立阶段

凝汽器真空在建立的过程中，CMS分为“快速启动”和“保持”两个运行阶段。

（1）“快速启动”阶段。在满足启泵条件后，操纵员启动第一台真空泵组。此时由于凝汽器至真空泵组入口阀关闭，导致阀后的压力下降很快，当小于12KPa时，发出信号自动打开凝汽器至真空泵组入口阀。通过凝汽器宽量程压力仪表确认凝汽器真空正在逐渐建立后，即可关闭所有凝汽器真空破坏阀，同时就地开启密封水阀，向真空破坏阀供应密封水，防止空气进入凝汽器，影响真空。之后操纵员以同样的方式启动另外两台真空泵组。

由此可见，在凝汽器真空建立的初始阶段，前置抽气器没有投入运行，利用真空泵吸气量大的特点，投入三台泵，在短时间内将凝汽器中的气体抽出，从而缩短机组启动时间，称为“快速启动”阶段。

（2）“保持”运行阶段。当凝汽器压力降到11KPa并且在操作画面上显示真空泵组运行时，系统发出信号将前置抽气器动力空气入口阀打开，旁路阀关闭，气水分离器中的气体在压差的作用下进入抽气器，作为动力空气，真空泵和前置抽气器处于联合运行方式，系统转到“保持”运行模式。

2.2 凝汽器真空维持阶段

汽轮机带载运行时真空泵组投入的数量由排入凝汽器蒸汽流量的多少和真空系统的密封性决定。在正常运行时，即凝汽器良好、机组及热力系统漏气正常时，采用一台真空泵维持凝汽器的真空。当备用真空泵入口阀上游的压力仪表>12KPa（即凝汽器真空度）且泵组启动条件满足后，备用泵组自动启动。

3 CMS系统特点

3.1 定期切换不会导致凝汽器压力波动或泵体过充

在真空泵组进行定期切换时，CMS通过在入口阀后安装逆止阀可以有效的防止凝汽器真空度出现波动甚至导致跳机。

当备用真空泵启动后，入口阀就会马上打开，在备用泵入口和凝汽器之间就会产生很大的压差。根据其它电站的事件反馈，此时从入口阀至真空泵这一段管道中的空气就会在压差的作用下全部进入凝汽器中，严重影响凝汽器的真空度。

而安装逆止阀后可以有效避免出现以上情况。当备用真空泵启动并且入口阀开启后，由于有逆止阀的存在，管道中的空气不会在压差的作用下返回凝汽器。

3.2 不会出现真空泵内部件腐蚀和盐结晶的情况

部分电站的抽真空系统密封补水的板式热交换器的冷却介质直接采用海水，虽然经过滤网过滤，但还是有很多杂物，导致换热器进水通道经常被堵塞。特别是夏天，海水温度本来就高，再加上流道堵塞，造成水环式真空泵抽气效率大大下降，严重时会导致机组降功率。而我厂凝汽器抽真空系统采用的是二回路闭式冷却水系统作为冷却介质，与海水隔开，海水只是作为最终冷却介质，因此不会产生上述情况。

4 潜在的运行风险分析及对策

4.1 启动真空泵前泵体内密封水液位检查

真空泵的密封水量会影响真空泵的正常运行。随着运行时间的增长以及二回路凝结水存在杂质，因此在气水分离器和真空泵之间的平衡管线中会逐渐产生腐蚀物质和杂质从而减小平衡管线的流通面积，造成当气水分离器达到液位定值关闭补水阀时，真空泵中的密封水没有达到泵轴的中心位置，使得真空泵密封水量不足影响泵的抽吸能力。

4.2 汽机轴封蒸汽供应中存在的风险及对策

当汽轮机在热态启动时，必须注意先投轴封后抽真空：由于此时转子和汽缸金属温度较高，如先抽真空，冷空气将沿轴封进入汽缸并流向下缸，因此汽机下缸温度急剧下降，使上下缸温差增大，汽缸变形，造成大轴弯曲和动静部件摩擦。

当汽轮机冷态启动时，根据运行经验，一般先启动三台真空泵建立一个-10kPa的微负压，然后马上供轴封蒸汽，防止真空泵过载。由于此时凝汽器的压力为大气压，如果此时凝汽器没有拉一个微小的负压，则向汽轮机供轴封蒸汽后，蒸汽会向上流动，汽轮机上下缸体金属温差大，可能造成转子热弯曲，汽缸产生“猫拱背”现象。

4.3 夏季时真空泵工作效率低

液环式真空泵的抽吸能力主要受其工作水温度的影响。由于我厂液环式真空泵的液环采用海水作为最终冷却介质，因此在夏季时，海水在正午时的温度可达30℃以上，加上叶轮与液环摩擦产生的热量以及凝汽器内气汽混合物传递的热量，使液环的温度很高，导致液环泵的抽吸能力严重下降，影响凝汽器的真空度。

5 结论和建议

（1）我厂抽真空系统采用水环式真空泵和前置抽气器联合运行方式，相比于其他电站的二级泵装置，具有设备简单，工作可靠，投资少等优点。（2）由于通过水质较高的二回路闭式冷却水来冷却泵的密封补水，海水作为最终冷却介质，大大降低了海水漏入真空泵的可能性，不仅保证了真空泵的工作效率，更减少了在运行以及维修阶段的工作量。（3）由于在真空泵入口管线上安装逆止阀，因此当泵组切换以及备用泵启动时，可以避免入口阀至真空泵这一段管道中的空气在压差的作用下全部进入凝汽器中，严重影响凝汽器的真空度。（4）建议在真空泵密封补水冷却器上连接中央冷冻水管线，通过手动切换，确保在夏季海水平均温度过高时保证真空泵以较高的效率运行，从而保证凝汽器的真空度。

参考文献：

[1]西屋CMS培训教材，Rev.0，Westinghouse.

[2]SMG-CMS-M3-M0001 SSD，Rev.5.

[3]SMG-MS18-VMM-GD001 真空泵运行维护手册[S]，Rev.1.

[4]SMG-MS18-V5-GD001 真空泵运行逻辑图[S]，Rev.2.

[5]SMG-CMS-GJP-M0001，Rev.0.

[6]二回路主要系统[S].田湾操纵员培训教材.

[7]仇如意，许厚明.水环式真空泵与射水、射气抽气器性能比较[J].