秦二厂冷冻水压力异常原因分析

【摘 要】电气厂房冷冻水系统作为通风系统的冷源，在核电厂整个运行过程中，起到重要的作用，维持厂房温度在20-35℃区间。本系统在运行过程中冷冻水压力一直不稳定，从而导致运行人员经常需要对本系统进行泄压与补水操作，频繁的手动干预对系统的稳定运行带来威胁。本文通过对系统冷冻水压力异常原因细致分析，对系统压力维持稳定运行提出自己的建议措施。

【关键词】冷冻水机组;压力;措施

中图分类号： TM623.4 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）04-0291-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.04.114

1 電气厂房冷冻水系统功能简介

电气厂房冷冻水系统主要是对主控室空调系统、电气厂房主通风系统和电缆层通风系统的冷却盘管提供7℃的冷却水。

本系统为一封闭的冷冻水系统，由两列冷冻水机组（包括冷冻水泵）、一台储存有冷冻水的缓冲罐001BA、一台冷水储存罐002BA以及相应的管道和冷却盘管组成。冷冻机组额定功率下的冷冻水流量为134m3/h。系统流程示意图如图1所示：

在冷冻水机组不能使用时，15分钟内冷水储存罐DEL002BA向主控室中的冷却盘管提供冷却水。两个系列不能自动的互为备用，但通过阀门012VD可以进行切换，交叉运行，例如冷冻水泵001PO可以和002GF一起运行。

冷冻水由除盐水SED系统的水来提供，通过一个加药系统SIR加入磷酸三钠，调整PH值在11.5至12的范围之内。正常运行时保证波动箱的压力在2bar左右，低于此值，应及时补水，弹簧式安全阀004VD和404VD会对超压进行保护。

2 失去冷冻水的危害

本系统为非安全相关系统，但由于其停运会造成电气厂房的温度升高，最终导致机组停运，故它间接地对核电厂的运行安全性有贡献。技术规范规定如果机组处于功率运行、热备用、热停堆或正常中间停堆（RRA切除），在电气厂房相关房间温度超过设备运行环境温度限值（10℃<T<35℃）时，应开始执行向退防状态过渡。所以保证本系统的正常运行和长期可用性是非常重要的。

电气厂房冷冻水冷冻水故障，将导致通风系统失去冷冻水，从而导致电气厂房内各机架、配电柜内结露，可能造成线路板或线间短路损坏设备， 同时对主控室计算机系统带来很大的安全隐患。

计算机对温度的变化范围要求较高。温度不宜过高、过低，更不能有剧烈的变化，即温度的变化率减至最小。在我国《计算机场地技术条件》国家标准GB2887-89中开机时对机房内温度的要求见表1，停机时对机房内温度的要求见表2。

从上可知电气厂房冷冻水故障，对系统带来很大的安全隐患。系统的稳定运行，需要将系统中的缺陷消除，这样才能尽可能将系统保证其稳定运行，而我厂DEL系统长期存在冷冻水压力异常问题，下面详细介绍DEL系统冷冻水压力异常原因及建议措施。

3 系统压力异常原因

本文只分析冷冻水压力的异常，前面提到电气厂房冷冻水冷冻水压力不稳定，导致目前需频繁进行补水和泄压操作。冷冻水基本每班要手动补水一次，冷冻水压力的不稳定，势必导致本系统不能长期有效的安全稳定运行，下面就压力异常的因素归纳一下。

3.1 压力变大因素

压力变大无疑为系统接口的外源泄漏导致。大致两点，其一，系统膨胀水箱，此水箱全体积0.4m3， 而有效体积为0.1m3（水侧），该水箱的补水阀003VD为手动截止阀，且只有一个补水阀。截止阀的密封性能较好，但是该阀门由于频繁操作，势必造成密封性能降低，从而有内漏的风险，这样就会导致SED的补给水给冷冻水增压。

其二，加药系统给电气厂房冷冻水添加磷酸三钠时也会导致压力变大。该过程一般在机组启动前，由于大修时系统水排空后充换过新水，系统重新启动前要求加药，来调整PH值，这个过程存在系统压力变大风险。

3.2 压力变小因素

压力变小是由于系统中的存在泄漏，为系统中向外泄漏导致压力下降，系统较容易的地方有以下三点：

（1）各用户冷却器的疏水阀。这些阀门在机组启动前要对热交换器进行排气，在关闭该阀门，有关不严的风险，从而导致外漏;

（2）各用户的热交换器与系统连接为软连接，此处用法兰连接，其垫片的磨损会导致冷冻水的泄漏;

（3）热交换器的传热管破损等其他因素会导致系统泄漏。上面总结了一下系统压力异常的主要因素，为什么系统一些小的泄漏会导致压力异常变化，而在系统中小的泄漏是不可能避免的，这就要从本系统的设计上找答案。

3.3 电气厂房冷冻水膨胀水箱设计

电气厂房冷冻水膨胀水箱在系统运行时，起到缓冲系统冷冻水压力的作用。其工作原理：电气厂房冷冻水膨胀水箱上部为加压氮气（0.25-0.3Mpa），隔膜内为冷冻水，隔膜上部有一个限位板，隔膜的拉断强度为18MPa。当压力上升时，隔膜向上膨胀，为防止隔膜损坏，加装限位器，此时压力继续上升至0.35MPa时，罐子的安全阀动作;当压力下降时，储能的氮气向下释放能量，减缓系统压力下降。而真实是该罐子上部是没有充氮气，上部空间为空气，且没有加压，导致系统只能靠隔膜的弹性来缓冲系统压力，导致系统的压力稳定性降低。

4 对压力异常的建议措施

对于压力变大因素，可以在电气厂房冷冻水膨胀水箱的补水阀前再加一道隔离阀，且可用密封性能较好的隔膜阀，这样就可以降低内漏风险;而对于加药系统给电气厂房冷冻水系统加药，应严格按典型操作票要求，现场人员监视电气厂房冷冻水膨胀水箱压力，通过开关电气厂房冷冻水膨胀水箱疏水阀维持压力在0.2MPa，有效利用防人因工具避免系统超压。

对于压小变大因素，我们应该从哪些方面改进来完善系统。我们在执行规程启动时，应该对冷却器充水排气时，认真确认每个疏水阀关闭到位;对于易磨损的设备，应该建立台账，定期进行检查和更换。而电气厂房冷冻水膨胀水箱设计中存在的问题，尤为需要改进。

对于膨胀水箱的缺陷，可以有以下三种改进措施。

其一、对电气厂房冷冻水膨胀水箱上部空间进行充氮加压，可以在大修期间进行试验，已验证其稳压效果;

其二、也可以考虑更换成开式高位水箱，如DEG的高位缓冲水箱，这样就可以增加系统的水装量，自然系统的压力缓冲能力也相应增加。

其三、对电气厂房冷冻水膨胀水箱换型，可以将隔膜式缓冲罐更换成胶囊式缓冲罐。囊式气压罐工作原理：囊式气压罐是由钢质外壳，橡胶囊内胆构成的储能器件，橡胶囊把水室和气室完全隔开，当外界有压力的水充入囊式气压罐的内胆时，密封在罐内的空气被压缩，气体受到压缩后体积变小，压力升高并储存能量，压缩气体的膨胀将橡胶囊内的水挤出气压罐，输送至管网。

5 结论

电气厂房冷冻机组稳定运行为主控室仪表控制系统、配电盘等重要设备的安全稳定运行提供保障。本文通过对冷冻水压力异常因素及膨胀水箱设计缺陷进行分析，针对机组电气厂房冷冻机组实际情况，提出相应建议措施。为以后本系统的更好的稳定运行提供借鉴。

【参考文献】

[1]《电气厂房冷冻水系统手册》中国核工业第二研究设计院，2008年1月.

[2]《DEL系统膨胀水箱3、4DEL001BA》中国核工业第二研究设计院，2007年5月.

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