王雨 卢晔
福建福清核电有限公司运行处 福建省福州市
摘要：本文通过对M310机组三废系统中的除气塔(TEP)曾经出现的三个典型问题进行深入的分析，以期提高设备运行稳定性，更好的为机组服务。论文分每一部分开头首先对设备功能及运行流程进行简介，接下来将每一个典型问题的前因后果及解决方法进行详细的描述，以求为读者处理类似问题提供一个良好的思路。本论文中的三个典型问题绝大部分已经得到彻底解决未再次发生，部分问题发生的频率显著降低。这些问题的良好解决不仅提高了设备的稳定性，而且极大缓解了现场人员操作设备的压力，提高了工作效率。
关键词：M310；除气塔；蒸发器；典型问题；分析处理
前言
M310堆型硼回收系统和废液处理系统是机组的重要组成系统，是核电装料前必须要完成各项试验的系统。TEP主要用来收集RCV下泄管线和RPE系统反应堆冷却剂排水槽来的含氢反应堆冷却剂，进行净化、硼水分离后，补充到REA系统复用。
核心设备，除气塔所属的除气单元，因为控制逻辑复杂，状态繁多，启动起来相对比较困难。
1.除气塔单元简介及典型问题处理
1.1.除气塔单元概述
TEP系统每个系列各有一套除气装置，它是由一台除气塔TEP001DZ、一台排气冷凝器TEP001CS、一台再生式热交换器TEP001EX、一台冷却器TEP001RF、一台输液泵TEP003PO和相应的仪表、阀门及管道组成的。
图一：除气单元流程简图
1.2.除气塔单元典型问题处分析与处理
2.2.1蒸汽调节阀TEP365VV控制方式
2.2.1.1问题描述:
福清核电3号机组硼回收系统1号除气塔在由状态6启动到状态5的过程中，将蒸汽调节阀365VV设置到自动状态后，发现顶部温度表3 TEP 115 MT温度下降到90度左右一直未有升高。检查顶部冷凝器压差表101MP压差为2Kpa.a左右，365VV的开度为100%，30分钟以后除气塔由于101MP压力低（5Kpa.a）返回状态6。
2.2.1.2原因分析：
定义：除气塔长期备用后启动是指除气塔处于状态6一个星期以上需要重新启动到状态5进行生产，短期备用后启动是指除气塔处于状态6一个星期以内需要启动到状态5进行生产。
1.TEP115MT下降
除气塔长期放到状态6备用期间底部的废液逐渐冷却到100℃左右，中部的水蒸汽和不凝结气体会下降到90℃以下，三层冷凝筛板（图二）冷却到90℃左右，但是顶部排气管线中的水蒸汽在不凝结气体和保温层的共同作用下保持在100℃左右。当除气塔由状态6启动到状态5的过程中强制循环泵3 TEP 003 PO启动，温度较低的废液由除气塔底部抽到顶部，经过中部的三层冷凝板冷却到100度以下，最终重新回到底部。在此循环过程中除气塔内部的气体被搅混起来，除气塔顶部排气管线中的气体与中部的气体混合，温度被不断地拉低，这也就是启动个过程中3 TEP 115 MT温度会先下降到90℃左右的原因。
2.365VV控制原理
除气塔启动过程中蒸汽调节阀3 TEP 365 VV(自动调节)的开度是靠3 TEP 101 MP和3 TEP 105 MP共同控制，最终的控制目标是101MP在12KPa.a左右，105MP在0.135Mpa.a左右，101MP+105MP在0.147Mpa.a左右。除气塔在状态6时105MP会保持在0.135Mpa.a左右，101MP保持在0KPa.a左右。启动过程中当进汽隔离阀3 TEP 363 VV打开，3 TEP 365 VV接收到101MP压力低信号（小于5KPa.a）会全开到100%开度，大量蒸汽进入到加热盘管。如果除气塔短期备用，底部料液温度105℃以上，365VV全开一分钟左右即可将料液大量蒸发使101MP压力升高到12KPa.a左右，随后开度下降到60%开度。如果除气塔长期备用，底部料液温度降低到100℃左右，并且经过三层筛板后温度进一步降低，3 TEP 365 VV全开后无法迅速将料液加热到105度以上，无法产生大量蒸汽和不凝结气体，因此3 TEP 115 MT无法迅速上涨。
3.冷凝液堵塞加热管
长期备用后3 TEP 365 VV长时间全开产生大量蒸汽，下游冷凝液排放管线来不及排放冷凝液。如下图三所示，SVA蒸汽进入到除气塔冷却盘管进行加热，冷凝水冷凝到011BA中，依靠大约3米左右的位势差最终排放到8 SVA 001 BA，进而循环利用。由于位势差很小加上8 SVA 001 BA正压，所以排水速度会很慢，一旦大量冷凝液过来会将除气塔加热盘管淹没，蒸汽无法通过加热盘管，废液得不到更多的热量，除气塔自然无法继续升温。
图二：冷凝液排放示意图
2.2.1.3解决方法：
1.长期备用后的控制方式
除气塔长期备用后启动需要将TEP 365 VV控制方式由自动切为手动并将TEP 365 VV开度设定为61%开度，根据101MP和105MP压力变化可以适当增减。
2.短期备用后的控制方式
除气塔短期备用后启动应优先将TEP 365 VV控制方式设为自动，由PI调节器控制该阀门的开度。自动调节反应速度快，可以避免手动调节过程中由于操作经验不足，365VV开度不合理造成的除气塔顶部压力高高等情况的发生。
2.2.2TEP 114SP压力低报警原因及处理
2.2.2.1设备简介
如图四，TEP 114 SP是一块位于除气塔含氢排气管线上的压力开关，其主要作用是防止下游含氢废气缓冲罐TEG 001 BA压力高高时除气塔启动造成缓冲罐较大的压力波动，避免膜压机的频繁启动。
2.2.2.2问题描述
福清核电4号机组2号除气塔启动过程中曾经出现由于4 TEP 114 SP(高报定值0.135Mpa.a)压力高报警一直出现导致除气塔无法启动的情况。
图三：114SP位置
2.2.2.3原因分析
4 TEP 114 SP为机械式压力开关，最常见的问题是引压管堵塞和高报定值漂移，但是经过仪控校验该表排除以上两种可能。经过询问当班值发现2号除气塔曾经出现过4 TEP 106 MP压力高报警和4 TEP 114 SP压力高报警，当根据除气塔泄压操作票将除气塔压力调整到正常范围之后仍然存在4 TEP 114 SP压力高报警，并且无法消除。查看8 TEG 001 BA的两个压力表8 TEG 001 MP和8 TEG 002 MP分别为0.119 Mpa.a和0.120Mpa.a。
综合以上现象初步分析可以得出是此块仪表回差过大造成的高报定值无法消除，具体原因分析如下:
1.如图五，4 TEP 114 SP引压点在除气塔顶部废气排放管线和TEG缓冲罐之间，当除气塔压力由于操作不当造成顶部排气压力高时会同时导致同一条管线上的114 SP(高报定值0.135Mpa.a)压力高报，除气塔返回状态6。含氢排气管线隔离阀关闭之后，114SP的压力就和同一条管线上的001BA压力一致，由于001BA压力在0.12Mpa.a，因此高报消抱定值在0.12Mpa.a以下。\
图四：除气塔排气流程简图
2.经过仪控重新校验发现仪表动作值为37Kpa.g,回复值为18Kpa.g,也就是说这块仪表回差达到19 Kpa.g。当8 TEG 001 BA的压力不低于0.118 Mpa.g时该表记就不可能自动消除高压报警。
2.2.2.4解决方法
经过与设备管理处和维修仪控讨论决定，将这两块表记换型，换型后的仪表回差控制在10Kpa.a以内。经过接近半年的观察换型后的仪表没有再出现过类似情况，此问题得到很好处理。
2.2.3TEP105MP压力超量程的原因及处理
2.2.3.1问题描述
福清核电四个机组的除气塔多次出现TEP 105 MP（以一号除气塔为例）压力高超量程故障导致除气塔不可用事件，现场查看此压力表显示“xxxx”，并且除气塔无法由状态6启动到状态5。
2.2.3.2后果分析
压力表超量程触发高压力报警，根据逻辑关系，除气塔禁止启动。根据技术规范功率运行机组TEP除气塔不可用时叠加头箱液位高二会产生第一组IO，8小时内机组开始向NS/SG模式后撤，严重影响机组稳定运行。
2.2.3.3原因分析
TEP 105 MP在KSN上显示为“XXXX”的故障，经过分析发现此问题的产生有多种原因，包括设计、管线布置、运行操作等原因。TEP 105 MP在KSN上显示为“XXXX”故障，经过查询曲线，发现压力变化为逐渐升高并超过TEP 105 MP的上限值（0.153Mpa.a）导致的。根据曲线的压力变化的现象，大致可以分析存在以下原因：
1.供氮阀门内漏
图五：RAZ 415 VZ供气关系
TEP 105 MP位于排气冷凝器TEP 001 CS与排气管线隔离阀之间，氮气吹扫管线隔离阀TEP 415 VZ与排气冷凝器TEP 001 CS相连，与TEP 105 MP之间没有其他阀门隔离。
如果TEP 415 VZ存在内漏，氮气会通过TEP 415 VZ沿着管线直接进入除气塔(TEP 001 DZ)和排气冷凝器（TEP 001 CS）中，TEP 415 VZ所在管线压力为0.25Mpa.a大于TEP 105 MP的量程上限值0.153Mpa.a，会出现“XXXX”的现象，调取压力表曲线图发现压力缓慢上升图形平缓。
另外此阀门内漏后TEP 101 MP在启动过程中一直为零，整个过程变化不大。除气塔强制循环泵TEP 003 PO出口流量表TEP 101 MD流量高报警。如果满足以上现象基本可以判定是氮气管线内漏导致的TEP 105 MP超量程。
2.运行停运时导致
除气塔实际运行过程中当操作人员将蒸汽调节阀365VV置于手动并且开大阀门到70-100%开度后，除气塔产生大量蒸汽超过立式冷凝器001CS的冷却能力，105MP压力会很快超过0.153Mpa.a直至“XXXX”，除气塔反馈状态6。
3.除气塔自动停运
除气塔处理完料液之后当前置贮存槽液位低报之后会自动触发一个除气塔停运信号，除气塔由状态5进入状态8进行15分钟吹扫，吹扫完之后自动进入状态6备用。在状态8吹扫完成之后由于含氢管线上的气动隔离阀TEP429VY会早于TEP415VZ关闭，因此氮气无法完全排出滞留排气管线中导致105MP超量程。
2.2.3.4解决方法
1.检修氮气隔离阀
氮气管线阀门内漏一般只会在刚启动阶段发生，当阀门重新检修之后一般不会再内漏，这里不做过多介绍。
2.U型管排水
U型管道积水问题可以采取打开RPE疏水阀（RPE763VA）排水的方法来解决。
图六：疏水示意图
3.采用手动停运
由于自动停运会经过状态8氮气吹扫很容易导致105MP超量程，经过研究逻辑，采取手动停运的方式，让除气塔由状态5直接进去状态6，不经过状态8，很好的解决了由于自动停运导致的105MP超量程。
2.总结
(1)本文主要是对M310堆型硼回收系统除气塔在实际运行过程中出现的问题做出了分析。这些问题既有设计上的原因也有设备及操作上的原因，因此在以后的工作中还要不断地分析与总结才能使两种设备运行稳定性越来越好。
(2)本文主要从工艺系统的角度对典型问题进行剖析，对于特定问题未采用计算的方法进行分析。例如，365VV控制方式这个问题，可以计算每个小时冷凝液排放量与蒸汽冷凝水量，通过比较得出最终结论。
参考文献：
[1].福建福清核电厂中级运行培训教材 福建福清核电有限公司2012年8月
[2].福建福清核电硼回收系统运行手册 中国核电工程有限公司 2008年10月
[3].樊鹏飞、吴林飞 TEP除气装置液位控制及故障分析 科技与创新 2015年2期 80页
论文作者:王雨,卢晔
论文发表刊物:《防护工程》2018年第14期
论文发表时间:2018/10/17
标签：压力论文; 状态论文; 管线论文; 福清论文; 量程论文; 蒸汽论文; 核电论文; 《防护工程》2018年第14期论文;