主热传输泵轴封过滤器更换中典型问题分析及应对措施

2022-04-09唐宇琨

科技视界 2022年9期

唐宇琨

（中核核电运行管理有限公司运行五处，浙江嘉兴 314300 ）

1 主热传输泵轴封过滤器更换

1.1 主热传输泵轴封过滤器简介

核电厂的主热传输泵对于反应堆的运行十分重要，主要用途是给反应堆提供冷却剂，实现冷却剂在一回路系统内的循环，以便将反应堆的热量带至蒸汽发生器加热二回路工质。电厂的主热传输系统的主热传输泵都是在高温、高压、高辐射的环境下运行的，所以每台主热传输泵都设计了一套包括三道机械密封和一道备用密封的装置防止冷却剂泄漏，一回路机械密封为压力边界的一部分，是核安全一级设备。而当主热传输泵高速转动时机械密封的各个部件之间会相互摩擦发热，所以需要有主热传输泵轴封注入系统向主热传输泵机械密封和轴承等部件连续注入干净、低温的冷却水进行冷却和润滑来防止这些设备的损坏。主热传输泵轴封注入系统的轴封注入流来自上充泵出口的低温重水，分别经过三个节流装置，经过轴封系统过滤器后分四路供给四台主热传输泵。进入每台主热传输泵的轴封注入流分别经过降压盘管、轴封注入流量计、轴封热交换器后又分成两路，50%的注入流经过主热传输泵辅助叶轮、主热传输泵轴承后进入主热传输泵泵腔后回到主系统，另50%的注入流分别通过3道主热传输泵的机械密封和轴封回流阀后回到重水储存箱中。

由于主热传输泵机械密封承受的压差很大，同时主热传输泵的转速高，所以即使很细小的杂质颗粒都会对机械密封造成损伤，并可能引起冷却剂泄漏。为此，冷却水进入主热传输泵轴封前首先通过2个100%容量的主热传输泵轴封过滤器进行过滤。正常运行时，一列投运，另外一列备用。每个过滤器的设计流量为5.3L/s，通常系统的正常运行流量只有0.8 L/s。当过滤器两端的压差达到要求值或者过滤器出口的悬浮物超标时，就表示需要更换过滤器滤芯了，这种情况下就需要根据规程进行主热传输泵轴封过滤器的更换操作。

1.2 主热传输泵轴封过滤器更换流程简介

以1＃过滤器更换为例，首先对处于备用状态的2＃过滤器进行充水排气，其后将过滤器切换到2＃过滤器。确认系统状态正常后隔离1＃过滤器进行疏水操作，疏水完成后执行过滤器更换，更换工作结束后对1＃过滤器进行充水排气，置于备用状态。详细流程如图1所示。

图1 主热传输泵轴封过滤器更换系统简明流程（以1#过滤器更换为例）

2 主热传输泵轴封过滤器更换过程中典型问题分析

2.1 问题一分析及解析

执行主热传输泵轴封过滤器更换操作过程中，在更换的节点投入备用过滤器中，可能会引起主热传输泵轴封流量下降，导致热传输泵振动短时间内增加。

原因分析：

主热传输泵轴封过滤器切换过程中，破损滤芯或者滤芯更换时带入的异物可能进入系统，如果这些异物进入降压盘管或者顶部倒U型管线气塞都可以导致轴封流量快速降低，而引起主热传输泵水导轴承的水膜刚度降低造成了主热传输泵振动短时间内加剧。主热传输泵轴封流量的快速下降可以通过调节相应的轴封回流阀的开度来恢复主热传输泵轴封流量，防止主热传输泵轴封流量低于运行要求的下限。

2.2 问题二分析及解析

执行主热传输泵轴封过滤器更换的节点过滤器充水排气、冲洗等过程中，现场阀门开度过大，可能会引起疏水至重水回收系统液位上升过快，导致重水回收系统的满溢。

原因分析：

（1）因主热传输泵轴封过滤器的疏水阀到窥视窗位置高度较低，且上充泵出口压力大，重水回收系统为微负压状态，导致阀门两侧的压差很大，根据伯努利方程可知即使阀门打开的开度很小，其流量也会很大。因此主热传输泵轴封过滤器的疏水阀打开一点开度后管线水就接近满管，由于管线较短现场满管后是没有气泡现象的，因此经验不足的人员很难通过窥视窗观察到水流情况，容易引起人员的误判。

（2）重水回收系统疏水速率较大，即使两台疏水泵同时运行时也有可能使重水回收液位上升过快。

（3）缓慢打开主热传输泵轴封过滤器的疏水阀阀门至手轮半圈开度时对应主热传输泵轴封注入流量下降，因此在进行主热传输泵轴封过滤器充水排气时，应该密切监视主热传输泵轴封流量。

3 主热传输泵轴封过滤器更换过程中应对措施

3.1 典型问题一

主热传输泵轴封过滤器更换过程中，可能引起主热传输泵轴封注入流量异常下降的问题。该操作的风险在投入备用过滤器、新的主热传输泵轴封过滤器投入热备用的过程中。投入备用过滤器的主要风险在于异物和气塞，新的主热传输泵轴封过滤器投入热备用过程中的主要风险在于注入流旁路部分轴封注入流导致主热传输泵轴封注入流量下降。

（1）加强主控室参数的监视。更换过程中在主控室建立主热传输泵轴封流量、重水回收系统液位、主热传输泵振动等参数的趋势，并确定干预值，将干预值固定在运行手册中，以方便主控室操纵员进行监视。

（2）操作过程中，现场值班员在主热传输泵轴封流量调节阀处待命。在主热传输泵轴封注入流量低于限值时安排现场值班员通过开大主热传输泵轴封流量调节阀的方式调节注入流量到正常范围，调节过程应该缓慢，避免轴封流量的大幅度波动。

（3）更换过程的节点：投入更换完滤芯的过滤器的过程中，缓慢开大轴封过滤器入口隔离阀时，主控室与现场保持热线联系，每次缓慢开微小的开度，听到水流节流声后，立即停止操作，维持阀门现有的开度，减少主热传输泵轴封过滤器注水对主热传输泵轴封注入流的影响。

（4）切换主热传输泵轴封过滤器过程中，缓慢打开备用轴封过滤器出口隔离阀，将备用的过滤器投入运行，并密切关注主热传输泵轴封注入流流量的变化，如果操作期间主热传输泵轴封注入流流量发生异常变化，超过干预值，应该立即停止操作。

3.2 典型问题二

针对疏水前打开轴封过滤器排气阀和充水前打开过滤器入口隔离阀可能导致重水收集系统的液位上升速率过快。

（1）通过多种途径确认疏水情况。在微开主热传输泵轴封过滤器入口隔离阀时，因过滤器是疏空状态，有个充满水的过程，因此需要判断是否有水流过，阀门的打开过程需要缓慢操作，而不能一下子开度很大。确认可以通过用以下方式确认：

第一，现场有水的节流声和管道轻微振动；

第二，主控室监视轴封注入流是否缓慢下降；

第三，现场可以通过就地液位变化辅助判断。

充水操作的经验数值为在入口阀开度约1/12圈时，约1分钟后过滤器会充满水。由于房间噪音本底较大，可以在主热传输泵轴封过滤器充水的过程中，短时停运对应区域的就地冷却风机，现场工作人员就可以比较清晰地听到节流的声音，辅助判断充水情况。

过滤器冲洗的过程中，疏水阀的打开可能导致主热传输泵轴封注入流异常下降和重水收集系统液位上升过快。在打开疏水阀对出口管线进行冲洗时，通过现场阀门有节流声和重水收集系统液位是否上涨来判断是否有水流过。确认有水流过后可以在主热传输泵轴封流量不变的情况下适当开大疏水阀，若主热传输泵轴封流量出现减小的趋势，应立即停止开大疏水阀。

（2）加强窥视窗水流的判断的学习：第一，用手电筒从窥视窗背面斜照，开始前窥视窗无水，光线明亮，壁面可能有残余水滴。在排气过程中有夹带气泡的水流。有稳定水流时窥视窗内部更清澈，光线有折射感，满管水时壁面看不到水滴，偶尔会有微小的气泡。第二，测温仪比较前后温差，开始前温度约20℃，满管后来自上充泵水约30℃疏水后的温度会上升10℃左右。

（3）执行充水以及备用过滤器排气的过程中时，主控室与轴封过滤器入口阀和排气阀操作人员联系，以便在出现异常情况时及时关闭响应阀门。

（4）执行操作前，先验证重水回收系统两台泵打水能力满足设计要求，在执行充水操作时将两台泵置于自动打水模式。

（5）根据运行经验总结在过滤器冲洗过程中重水回收系统液位上升的经验值并将相对应的经验值固化在运行手册上。