核电站辅助给水系统除气器的跳闸原因分析与处理

核电站辅助给水系统除气器的跳闸原因分析与处理

曹洋 王冬冬  申小龙

大亚湾核电运行管理有限责任公司；广东 深圳 518124

摘  要： 核电站辅助给水系统的除气器利用热力除氧的方法降低除盐水的氧含量，由核岛除盐水或常规岛除盐水向反应堆硼和水补给系统大罐以及辅助给水系统大罐供应氧含量合格的除盐水。

关键字： 除气器 除盐除氧水 跳闸 处理。

引言

当核电站一回路系统发生失水事故或二回路的汽水回路发生破裂或失效时，为了确保堆芯热量的排出和安全壳的完整性，限制事故的发展和减轻事故的后果，核电站设置4大专设安全设施，而辅助给水系统就是其中之一。

其安全作用表现在主给水系统的任何一个环节发生故障时，辅助给水系统系统作为应急手段向蒸汽发生器二次侧供水，使一回路维持一个冷源，排出堆芯剩余功率，直到余热排出系统系统允许投入运行为止。在此阶段，堆芯导出的热量通过蒸汽发生器产生蒸汽，蒸汽排入冷凝器或向大气排放。

1.1 辅助给水系统除气器的功能概况

除氧装置是两个机组共用的设备，主要用于：

(1)对来自常规岛除盐水的除盐水进行除氧，供辅助给水贮水箱充水和补水；

(2)对来自核岛除盐水的除盐水进行除氧，供反应堆硼和水补给系统贮水箱补水；

辅助给水系统除氧器（也称除气器）采用热力除氧法，除气因子（输入含氧量／输出含氧量）为800。常规岛除盐水或核岛除盐水的除盐水首先进入再生热交换器预热，离开热交换器时温度为88.5～96℃之间，水从除氧器顶部喷出雾化。由除氧器水位信号控制流量调节阀开度，维持除氧器内的水位。通过调节加热蒸汽的流量来保持除氧器的工作压力为1.2bar。不凝结性气体从除氧器顶部排出，排气量为60kg/h。经过除氧后的水约105℃，由循环泵经再生热交换器排向相应的水箱，其水温在50℃以下。

1.2 除气器工作流程

除气器在整个运行过程中要经历五个状态：

状态0：短时间停运或应急停运，自动控制的阀门全部关闭，三通阀160VD在100%再循环位置，所有的泵停运。

状态1：加热，辅助蒸汽供应阀开启，冷凝水罐排气阀开启，冷凝水排放阀开启，再循环阀和常规岛除盐水供水阀开启。至少有一台泵在“闭式回路”打循环。

状态2：除氧，在除气器温度加热到80℃后，由一个时间继电器控制除氧过程17分钟。

状态3：生产，在完成除氧后，三通阀由100%再循环位置转至100%生产位置。再循环阀关闭。

状态4：长期停运，氮保养，在除气器需要长期停运时，应该对除气器进行氮保养：在状态0时，手动开启氮气供应阀，给除气器充氮气至3 bar.a后关闭。

1.3除气器水位和压力的运行控制

1.3.1除气器水位控制

水位控制系统用003MN实测的除气器水位来直接调节核岛除盐水或常规岛除盐水供水流量调节阀153VD的开度，达到控制除气器水位的目的。我们也可以在现场控制柜上直接通过005RC调节除气器的水位。

1.3.2除气器压力控制

除气器的压力控制是通过辅助蒸汽分配系统蒸汽流量调节阀来实现的，该阀门的调节信号来自压力变送器，在就地控制柜上通过控制器直接控制除气器的压力。

冷凝水罐水位控制：冷凝水罐的水位由水位变送器测得，并通过凝结水排放调节阀调节冷凝水罐的液位。在就地控制柜上也可以通过控制器手动调节002BA液位。

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2.1除气器的冲洗

为了保证除气器启动后制水水质合格，在除气器长期停运之后，一般需要用核岛除盐水除盐水对其冲洗2次后，一方面可以减少管路中残存或生成的各种无机矿物质、另一方面也可以尽量减少氧体积，而且在冲洗后要经过化学分析合格后才可以继续下一步的生产。

同时在除气器启动过程中，为了确保补充到REA水罐的氧含量合格，在除气器再循环和生产阶段需要实时在线检测管路中的氧含量。

2.2除气器的启动

2.2.1除气器启动过程中常见异常分析及处理：

查阅最近10年岭澳一期历史主控日志记录，除气器跳闸原因集中在除气器高液位以及低液位两种，同时因除气器压力低导致跳闸的情况也偶有出现，但次数不多。

2.2.1.1   L9ASG控制柜存在高液位报警

在启动除气器之前，要消除控制柜上所有报警。常见的有凝结水箱以及除气器除气器液位高报警，我们可以分别开启疏水阀疏水，直至以上两个液位高报警消失，需要在就地盘面进行复位报警才会消失。

2.2.1.2  液位导致的除气器跳闸

现象：控制柜上显示除气器液位高报警

原因分析：1、系统内存在一些气体，在泵启动时使除气器水位下降很快，除气器供水流量增加。但是在除气器液位达到正常值后，供水阀响应速度较慢，使除气器的液位维持在较高液位。2、在开始生产时，除气器内的水温很低，经过辅助蒸汽分配系统蒸汽加热后，除气器内的水会受热膨胀，从而导致除气器内的液位升高，触发液位高信号，引起除气器跳闸。

预防或避免措施：保持除气器初始液位在64%，在启动除气器之后初期时，要关注除气器液位和供水阀的调节，必要时可将供水阀置手动调节或开启排水阀适当排水，维持除气器液位在高液位以下，避免由于除气器液位高引起除气器跳闸。

2.2.1.3除气器冲洗不合格：

原因：1、冲洗方法有误；2、系统检修后本身比较脏，杂质较多；3、冲洗水未完全排放；4、冲洗过程中，循环泵运行时间不足；5、冲洗完成后，距离取样化验的间隔时间较长。

2.2.1.4 启动过程中出现除气器压力高报警

由于除气器压力高并没有跳闸信号，待除气器压力降下来复归即可。

2.2.1.5  控制柜上水位高无法复位

制水结束后，因补水水箱水位高导致除气器跳闸后，无法立即在控制柜控制柜上利用就地控制按钮复位“补水水箱水位高”报警信号。只有关闭除气器向补水水箱制水的隔离阀，或者关闭核岛除盐水向除气器的补水隔离阀，才可利用就地控制按钮确认报警。

结论

3.1 冲洗时水位控制

充水时，153VD可以手动开到20％的开度，再开166VD补水，实际一般以60％水位为正常水位，可以在水位为30％时关闭166VD，由于166VD响应时间较长以及管道内残水，水位可以涨到65％左右，用此数据作为充水时的参考。

3.2 启动时压力控制

因为443VV是控制进入001DZ的辅助蒸汽分配系统加热蒸汽的，启动前建议将443VV置于“MANUAL”关闭位置，然后紧接着手动调节443VV差不多到15%开度后也置“AUTO”，这样，既避免了除气器启动初期，蒸汽进汽阀由于除气器内部压力低而大幅度开启造成热冲击，又避免了阀门开启不及时造成压力低跳闸。

3.3 启动时水位控制

首先，我们要对除气器内部水由于加热而膨胀，导致水位上涨的物理现象有个预期，其次，也要理解除气器循环泵启动之后，将水抽至管道中会导致液位下降，所以经过理论分析与现场操作论证，启动前如果除气器处于正常水位，那么我们将153VD置于“MANUAL”关闭位置，待004PO 启动后缓慢手动开启153VD到15%的开度后置于“AUTO”来自动调节除氧器水位，可以保证除气器水位在正常范围内，并且不出现大幅度波动，在刚刚启动后要密切关注水位的变化，这时水位会比较快的下降，下降过多时可以开启153VD补水，以避免液位低而跳闸。153VD开启补水后要立即关闭以避免高液位跳闸。

参考文献

[1] 陈济东《大亚湾核电站系统及运行》

[2] 广东核电培训中心《900MW压水堆核电站系统与设备》

[3] 马晔《L9ASG001DZ启动与控制》

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