福清核电主泵密封水系统的运行和优化论文_孙明臣

福清核电主泵密封水系统的运行和优化论文_孙明臣

中核福建福清核电有限公司

1密封水系统功能及流程:

反应堆冷却剂泵又称主泵,它是反应堆冷却剂系统中唯一高速旋转的设备。在主泵正常运行期间,必须引一股高压水,作为主泵的密封注入水,其主要功能有:抑制反应堆主冷却剂向上流动;提供泵下导轴承的润滑;流过轴封,逐步降压,提供轴封的冷却水流。

1.2 主泵密封水的注入流程:

在机组正常运行时,主泵密封室内,注入水流分成三个主要支流:注入水的一部分以1115L/h的流量向下流经第一级密封组件外壳和下导轴承,可以冷却和润滑泵径向轴承,同时阻止反应堆冷却剂向上流动,以防止损坏主泵轴承和轴封。

注入水的第二部分通过节流管路,压力降到10.4MPa,以400L/h的流量进入第二级的密封腔冷却第二级密封。注入水的第三部分通过节流管路,压力降到5.4MPa,以400L/h的流量进入并冷却第三级密封。

2密封水系统的运行

为保证反应堆冷却剂泵的正常运行,按照设计要求设置有两路密封注入水,分别是正常密封注入水和应急密封注入水。

2.1 正常密封注入水:

正常注入水从RCV系统的上充泵出口经过过滤器,一直连接在泵的高压冷却器前,只要RCP系统没有完全降压就要维持密封注水,以防止RCP冷却剂通过密封向上流动。当RCP系统降压后,上充泵停运而下泄流经RCV-RRA连接管线返回RCP系统。此时由容积控制箱依靠重力供给密封水,容积控制箱的压力维持在0.3MPa.a,提供最小的密封注入流量,并且应手动隔离密封水回水管线。

2应急密封注入水

为了防止在密封水注入失败时对主泵造成损害,主泵设置了一个密封注入水再循环系统,有2个密封水注入再循环阀,以1号主泵为例,其中一个在RCP泵运行期间工作(RCP906VP),另一个在RCP泵停运或者备用期间工作(RCP912VP)。

在主泵运行期间,当主泵密封水注入流量小于1.35m?/h,延时10s,密封水注入再循环阀1(RCP906VP)自动开启。这种运行模式要求主泵泵轴在旋转状态,会产生1.32m?/h以上的再循环注入流量。

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3当前设计缺陷

福清核电1-4号机组RCP系统设计要求,在主泵正常运行期间,当密封注入流量低2(1.35m?/h)触发后,延时10s,密封水注入再循环阀(RCP906VP)自动开启;同时当密封注入流量低4(1.2m?/h)触发后,延时11s,且RCP906VP仍在关闭状态,高压泄漏隔离阀(RCP901VP)保护关闭,切断主泵密封的回流管线。在没有CIB(反应堆安全壳B阶段隔离)信号的情况下,当高压泄漏流流量小于200L/h延时4S,主泵自动停运。

根据现场的实际运行经验,在出现RCV系统上充泵故障停运等情况下,主泵密封流量会突然丧失,密封注入流量低2和低4报警,几乎同时触发,延时10s密封水注入再循环阀开启命令触发,1s的时间差并不足以使得密封水注入再循环阀完全脱离关限位。导致在RCP906VP开启,应急密封注入已经建立的情况下,因为RCP901VP误关,发生主泵自动停运,反应堆紧急停堆。

4密封水系统设计优化与分析

为了解决因设计不足,在正常密封突然丧失的情况下,引起误停主泵、误停堆的问题,进行以下优化:

1) 修改主泵高压泄漏隔离阀延时关闭逻辑,由11秒修改为30秒;

根据对密封水再循环阀的行程试验结果,阀门全开时间约为12s,再加上开启命令自身的10s延时,其整个动作时间约为22s。因此将高压泄漏隔离阀的关闭延时时间改为30s,可以避免再循环隔离阀的动作过程中,高压泄漏隔离阀误关,并保证7-8s的时间裕量可以检查再循环隔离阀是否触发全开。

2) 增加主泵密封再循环阀门未全开报警逻辑。

在轴封注入流量低4(1.2m?/h)报警触发30s后且主泵再循环阀门未全开的话,增加报警(RCP936/937/938KA)可以提醒操纵员。

5总结

通过对主泵密封水系统部分逻辑进行优化,可以防止正常密封水突然丧失情况下的故障影响进一步扩大,满足主泵的安全运行要求,同时保证反应堆的安全稳定运行和机组经济效益。

参考文献

[1]福清核电厂中级运行教材 Fuqing nuclear power plant intermediate operation teaching material

论文作者:孙明臣

论文发表刊物:《中国电气工程学报》2019年第2期

论文发表时间:2019/4/24

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