秦山三厂冷冻机常见故障及原因

程同政

【摘 要】秦山三期核电厂在调试和运行过程中，冷冻机的跳机比较频繁，给调试和运行工作都带来不小的挑战。随着系统的改进和经验的积累，已基本消除了冷冻机跳机的故障，为核电厂安全稳定运行带来保障。

【关键词】冷冻机;跳机

中图分类号： TM623.4 文献标识码： A文章编号： 2095-2457（2019）06-0101-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.06.037

【Abstract】During the commissioning and operation of Qinshan Phase III Nuclear Power Plant，the water chiller trips frequently，which brings great challenges to the commissioning and operation.With the improvement of the system and the accumulation of experience，the failure of the water chiller jumping has been basically eliminated，which guarantees the safe and stable operation of the nuclear power plant.

【Key words】Water chiller;Trip

在调试和运行过程中，秦山三期核电厂冷冻机的跳机比较频繁，既有设备的故障，也有规程不合理，包括很多是对设备的认识不足而导致的。关于这些方面的原因很多，以下从之前的运行经验和关于冷冻机的相关资料中选取的几个方面来分析，也是冷冻机的安全稳定运行应该注意的几点问题。

1 冷冻机控制手柄经过“OFF”位置引发停机

在汽机厂房通风盘台73200-PL4010上的冷冻机操作手柄（67192-HS4011/HS4012/HS4013）有ON/OFF（RESET）/STANDBY三个位置。OFF位置在ON和STANDBY位置之间，即如果冷冻机在STANDBY位置自动启动后要放到ON位置连续运行，先要经过OFF位置，这样就会造成该冷冻机短时停运后再次启动（如果启动时间没有30分钟，则必须等30分钟后才可以再次启动）。为了让运行人员在切换开关的过程中达到无扰动，不影响已自动启动的备用冷冻机的运行。2003年已通过变更98-QY-71920-DMR-00085将通风盘台73200-PL4010的冷冻机操作手柄打到“OFF”位置需要有两秒的延时才触发停机信号。

这样在停运冷冻机过程中，将冷冻机操作手柄不管是从ON位置还是STANDBY位置置于OFF，都将需要有两秒的延时才触发停机信号。变更后虽然可以解决经过OFF位置停机的问题，冷冻机在STANDBY位置自动启动后，要放到ON位置连续运行，在经过OFF位置时还是有可能造成冷冻机停运，导致机组失去冷冻水。这就要求运行人员在将STANDBY位置自动启动的冷冻机放到ON位置的时候，通过OFF位置时不应停留。在停运冷冻机过程中，将冷冻机操作手柄从ON或STANDBY位置置于OFF，需要有两秒的延时才触发停机信号，此逻辑在冷冻机故障需要紧急手动停机时延误了故障切除。所以发生需要紧急手动停机故障（如剧烈喘振）时，如果操纵员离冷冻机本体很近的话，应直接按下冷冻机就地控制屏上的停机三位开关停机，以减少走到73200-PL4010的时间和在73200-PL4010上手动停机带来的2秒的延时。

2 冷冻机的TRIP信号引发停机

当运行冷冻机出现跳闸（TRIP）信号后，会产生一个备用冷冻机的启动信号，因此备用冷冻机启动;当运行冷冻机TRIP信号消失或者其操作手柄被置于OFF 位置时，备用冷冻机的启动信号会消失，处于备用状态下已经运行的冷冻机会停运。即备用冷冻机自动启动后，如果先将跳闸冷冻机的操作手柄由ON打到OFF，将导致备用冷冻机失去启动信号而自动停机，在运行人员进行故障处理的时候，往往会先停跳机的冷冻机，再把备用的放到ON位置，导致一下子两台冷冻机都失去，又因为冷冻机启动有30分钟的防止再次启动，即必须等30分钟以后才能重新启动该冷冻机。此时唯一的办法就是手动启动手动备用的冷冻机。因此，在冷冻机跳闸时的正确响应是先将备用冷冻机的操作手柄由STANDBY由OFF打到ON，然后再将TRIP 冷冻机的操作手柄打到OFF。

3 冷冻机的调节迟缓可能引发停机

冷冻机的负荷调节并不同于泵，其导叶的变化仅仅是一个起点，随着导叶的开度减小通过压缩机压缩气量的减少，冷凝器的压力降低，冷凝器的制冷剂量减少，冷凝器液位下降，为了控制冷凝器液位，电动调节孔板关闭，导致由冷凝器到蒸发器的制冷剂数量减少，蒸发器液位下降，与冷冻水因气化热交换数量的制冷剂数量减少，从而达到控制冷冻水温度的目的。此过程并不是检测到水温后马上能够达到调节水温的目的。因此相应较慢，而且每次采样冷冻水温后，需要全面调节结束后，才进行下一次采样。在以前的冷冻机运行过程中也多次由于调节的迟缓引发刚启动的冷冻机停机。由于冷冻机启动时间较长，启动后不是立即开始加载，且电厂机组处于运行状态，水温能较快上升，有可能会马上引起下一次低溫跳机。这样，冷冻机本可以稳定运行的变成间歇性的运行，而且温度波动比较大。另外，在冷冻机切换的过程中，如果在冷冻水温度波动最低点打开手动备用的冷冻机的出口电动阀，这是由于电动阀的对冷冻水的分流，流经运行的冷冻机的冷冻水降为一半，而冷冻机的负荷来不及变化，必然造成运行冷冻机出口水温的继续降低，也有可能引发停机。这也从另外一个侧面说明冷冻机的出口水温跳机值设置偏高，裕量不大。后来经过技术部门的变更，将冷冻水出口低温的跳机值有5℃改为4.2℃，提高了冷冻水出口低温停机的裕量。

4 冷冻机的喘振

喘振是在冷冻机运行的过程中，当冷冻机负荷小，而且用户的运行也不是很稳定时发生的冷冻机的运行声音突然增大，振动突然增大的情况。在制冷量大幅度减少时最容易发生。因为制冷量太小，冷凝器和蒸发器压差过小，气流不能均匀地流入叶轮各个流道，因而叶轮不能正常排气甚至制冷剂的反向流动，制冷剂从冷凝器经过压缩机流入蒸发器。当制冷剂回流入蒸发器时，冷凝器的压力降低，蒸发器的压力升高。这样压头减小压缩机开始将制冷剂压向正确的方向。但压缩机再次开始压送制冷剂时，冷凝器压力上升，同时蒸发器压力下降，机组又会发生喘振。喘振一般发生在机组负荷较低的情况下，一般单一的方法无法很好的控制喘振，三期冷冻机在调试和运行过程中也会较轻的喘振，一般不会影响机组的运行，但如果发生严重的喘振情况，应立即停运机组，防止机组振动剧烈而损坏。

5 冷冻水断流可能引起冷冻机损坏

在冷冻机跳机信号中有一个重要的信号即“冷冻水流量开关断开”，其目的是当发生冷冻水断流事故时，防止冷冻水在冷冻机蒸发器传热管中结冰而发生爆管事故。但在BECHTEL的工艺回路设计没有这个流量开关，而在YORK机组中，冷冻水的流动是启动冷冻机的必要条件，否则将无法启动冷冻机。通过查询逻辑图发现，实际的做法是将冷冻机出口电动阀位置开关全开触点以及两台循环泵任何一台的来自MCC开关的闭合信号作为冷冻机启动的前提条件，从循环泵的运行加上冷冻机出口电动阀的全开来间接反映冷冻水的流动。在实际运行中，出口电动阀关闭和循环泵停止运行并不能完全反映冷冻水的断流， 比如冷冻水入口手动阀误关，冷冻水管道有破口等。这给冷冻机安全运行和停机带来了较大的风险，比如在冷冻机满负荷情况下，突然失去冷冻水流量，这样没有直接信号触发冷冻机跳机，而从探测冷凍水出口温度低到跳机有一定的延时时间，导叶的调整也比较缓慢，加上堕转以及蒸发器内制冷剂继续蒸发，实际停机后的水温肯定会低于4.2℃。所以在实际运行中应该尽量避免这种情况的发生。

对于大型冷冻机来说，现在的技术还不能做到像家用空调冰箱那样的简单化运行，特别是系统化的冷冻水组合机组来说，运行和维修方面的技术和经验也非常重要，随着系统的改进和经验的积累，冷冻水系统的运行也越来越稳定，基本消除了跳机和被迫停机的情况，为核电机组的稳定运行提供了保障。

【参考文献】

[1]Chilled Water Supply System Flow Sheet，9801/9802-71920-1-1-OF-A1.

[2]Design Manual 98-71900-DM-400，Turbine Building Chilled Water System.

[3]Design Manual 98-71910-DM-001，Reactor Building Chilled Water System.

[4]Design Manual 98-71900-DM-701，Service Building Chilled Water System.

[5]Control Logic Diagram-Chilled Water，98-67192-4000-01-LM-B.