秦山第二核电厂厂房通风系统控制改进

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  摘要:以秦山第二核电厂通风系统为例,通过分析其试验时未按设计要求动作的原因,提出了控制系统改进的几种方式和现场应用反馈,为现场工程技术人员提供了一定的参考。
  关键词:通风系统;控制方式
  引言
  核电厂厂房都设计有通风系统,保证厂房换气,维持厂房内适宜的温度,防止灰尘集聚。由于核电站的特殊性,某些厂房有集聚放射性气体的可能,这些厂房除了设计有正常通风机维持厂房负压外,还设计有除碘过滤器的备用风机,用于在放射性气体集聚时将放射性颗粒吸附,防止放射性气体外泄。当发生某些事故时,备用风机接到启动信号后会自动启动,同时,备用风机回路上的压差式流量计达到定值发出信号使正常风机停运。通过这样的设计,可以保证厂房内空气都通过碘过滤器吸附后排出。
  1通风系统试验缺陷查找及处理
  在某次启动W厂房碘回路备用风机,自动停运正常风机试验中,发现正常风机未自动停运。随后运行人员和维修人员展开了一系列的检查维修工作。
  首先对压差流量计到机柜信号控制线和机柜到电气开关柜控制线进行了检查,通过测量信号发现线路正常。
  随后维修人员对压差流量计进行了校验,校验发现仪表正常,对引压管线堵漏进行检查,确认无堵塞,仪表压差流量计完好可用。
  之后维修人员在过滤器处安装真实压力表,启动风机测量真实压差,确定未达到压差流量计动作定值。
  运行人员对系统管线、阀门、设备在线情况进行了检查,发现状态与之前一致,然后对设备所在房间是否有漏气,过滤器是否漏气或堵塞等工艺进行了检查,均无异常,在启动风机同时测量启动电流和运行电流也正常。
  在几次试图查出原因没有取得结果后,运行人员对照设计图纸和现场布置再次排查,发现碘过滤器处的压差表指示为0,而碘过滤器是机组过滤器中最大的一组,不可能压差最小,经过与图纸对比,发现就地指示压差计与压差流量计共用负压侧引压管线。经两个压差计负压侧引压管分开后,测量压差流量计信号已经达到定值。经过对就地压差计检查发现仪表内部损坏,有轻微漏气,由于两个压差计负压侧相连,导致测量压差比实际压差小,因此信号始终未发出。更换压差计后,重新进行试验,结果符合设计要求。
  2控制方式改进
  针对此次故障处理,对于通过压差流量计触发信号方式分析得出几点缺陷。压差计装在过滤器两侧,在过滤器通风性好时,由于压差低,压差式流量计测出数值小,而当过滤堵塞时,压差大,压差式流量计测出数值反而大,这样在过滤器堵塞严重时,压差式流量计更容易发出信号,这与设计不符。而且压差式流量计由于定值漂移、引压管线堵塞容易导致失效。而此次系统的压差流量计引压管线横跨整个过滤器,长度较长,这增加了管线堵塞的可能性,而第一次对压差式流量计校验时发现其定值也略有偏差。查询其他通风系统,发现类似因差压式流量计故障导致信号不能发出的缺陷时有发生,而每次处理过程也都是先验证逻辑控制、再进行仪表校验,最后检查过滤器是否堵塞,处理缺陷过程也繁杂、漫长。结合本次缺陷及处理可考虑对类似通风系统进行改造。
  2.1将启动碘回路备用风机的信号直接送到正常风机
  系统控制设计是考虑当发生某些可能放射性外泄的事故时,保护信号首先送至碘回路备用风机,风机正常启动后停运正常回路风机。那么是否可以考虑当保护信号发出时,一路直接送至正常回路风机,使风机跳闸,不再需要压差式流量计来触发信号。这样就不存在通过碘回路风机启动来停运正常回路风机情况,减少了信号的反复传递,降低了故障的概率。由于秦山第二核电厂控制保护部分采用继电器联接,改造略微复杂。同时此种方法因为完全和备用风机启停无关,在备用风机未启动的情况下,将导致厂房彻底失去通风,放射性气体将会无序流动。这样也不会完全满足设计的需要。
  2.2将碘回路备用风机的运行信号送至正常风机
  系统设计考虑用压差式流量计触发信号,目的是为了表征备用风机启动。那此时可以直接将备用风机已启动信号送至正常风机,这样可以实现备用风机运行,正常风机停运的设计原则,同时也是大部分系统设备切换逻辑。此种方式需要通过开关柜送啟动信号增加一副触点,但此种方式需要对正常风机停运逻辑进行修改。因为在备用风机电源隔离情况下,其启动信号和停运信号均可能发出,这样就会导致正常风机停运,不满足设计要求和运行需要。如果采用这种方式可以考虑在停运正常风机信号中增加闭锁逻辑,即备用风机未启动与未停运信号,这样在电源隔离时可以实现正常风机运行。此种方法弊端就是需要对开关柜和控制逻辑进行修改,但好处是误发信号可能性极小,核电站很多设备运行信号都是通过这种方式送到控制中心的,运行良好。
  2.3备用风机出口逆止阀限位信号连锁
  备用风机启动时,在风机出口压力下逆止阀将会开启,而风机停运时由于阀门自重将会关闭。如果在阀门上增加一副限位信号,风机启动,阀门脱离关限位时将信号送至正常风机使之停运;而风机停运时阀门关闭,关限位信号触发,正常风机停运信号消失。这样阀门的限位信号完全可以替代风机运行信号,不用再考虑风机电源隔离后信号误发,同时改造相对简单。但根据实际运行情况,由于几个厂房的通风系统最终集中到一条管线排放,这样在某个系统切换时可能引起压力变化,此时风机逆止阀在压差作用下有可能轻微动作,这将导致正常风机停运。
  2.4将差压式流量计前移至过滤器前,并同其他仪表管线分开
  如果仍用流量计来表征风机是否启动,为避免差压式流量计误动,可以将其与其他仪表管线分离。同时将其移至过滤器前,减少了仪表管线长度,从而降低了管线堵塞的可能。而且此种方式还能考虑过滤器堵塞情况,当过滤器流通性好时,压差计也更容易动作。
  3现场实际应用反馈
  由于第一种方式与设计要求不完全一致,所以没有采用第一种方式。
  在电厂内最大的N厂房通风系统其控制方式采用了第二种方式,从投运至今并未发生以上缺陷。由此看来此种方式较为有利。
  某个小厂房通风系统采用了第三种方式,运行良好。由于所有通风系统出风口汇集到一起,在一个较大的K厂房通风系统应用此种方式时,发生过某个通风系统启停时由于压力波动导致逆止阀误动从而导致该厂房通风系统正常风机误停运,此种方式由于系统布置原因存在误动缺陷,不建议使用。
  目前,在W厂房通风系统将压差流量计已单独设置,目前来看运行情况良好。
  4结束语
  通过采用将仪表管线分开的方法,目前看来较为成功,但仪表本身缺陷无法避免。但综合以上几种方法,最好的方法仍然是通过第二种方法,即风机运行连锁控制。同时考虑将压差式流量计保留,用来检测风机风量,在风机运行时如风量不满足要求,则发出报警通知运行人员。建议其他通风系统参照此方式改进,这将使通风系统运行的更加有效率。核电站是一个庞大且复杂的系统,出于安全性的考虑设计了很多保护系统。而通风系统看似简单,但在防止放射性溢出方面也起着重要的安全功能,通过此种改进可以提高通风系统运行效率,从而提高核电站的安全、稳定运行。
  参考文献:
  [1]赵磊.外围设备间通风系统手册. 核工业第二研究设计院,2008
  作者简介:
  孙斌(1985-),男,工程师,从事核电厂运行维护工作。
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