蒸汽發(fā)生器二次側(cè)水壓試驗工期研究和工藝創(chuàng)新

論文介紹了核電站蒸汽發(fā)生器二次側(cè)水壓試驗的工期研究和工藝創(chuàng)新方向，提出了研制 ASG001BA 外部加熱組件、加快管板金屬預(yù)熱、加熱后期并行充水、試驗穩(wěn)壓時間優(yōu)化等工藝創(chuàng)新內(nèi)容。

1 引言

蒸汽發(fā)生器（SG）二次側(cè)水壓試驗是評估主二回路承壓和密封能力的重要試驗，屬于核電廠大修次關(guān)鍵路徑工作。本文基于蒸發(fā)器二次側(cè)水壓試驗聯(lián)合裝置功能及目前工藝特點、應(yīng)用監(jiān)測到的技術(shù)數(shù)據(jù)和現(xiàn)場經(jīng)驗反饋進行工期研究和分析，提出了試驗后續(xù)的工藝創(chuàng)新方向。

2 工期研究與分析

2.1 聯(lián)合裝置功能和工藝介紹

聯(lián)合裝置的優(yōu)勢主要是具備兩路好立的充水、加熱和打壓功能，其工藝特點體現(xiàn)在：①設(shè)計了循環(huán)加熱系統(tǒng)，可實現(xiàn)升壓前隨時啟動加熱系統(tǒng)進行循環(huán)加熱，使 SG 金屬溫度滿足規(guī)范要求，避免因邊界泄露或故障排查等導(dǎo)致滿水 SG 的金屬溫度降低后需要排水重新加熱；②設(shè)計了兩路好立的試驗管線，可實現(xiàn)兩臺 SG 同時進行加熱、充水和升降壓操作，或交替進行相應(yīng)水壓試驗工序操作；③設(shè)計了流量計、溫度探頭、壓力變送器和電力調(diào)整器等，可準確采集試驗過程中試驗用水、溫度、壓力、加熱功率和泄漏率等關(guān)鍵參數(shù)數(shù)據(jù)；④設(shè)計了自動控制和手動控制功能，可實現(xiàn)試驗操作的精que控制和冗余控制，避免超溫和超壓操作。

2.2 新舊裝置工期對比分析

論文對某核電基地蒸發(fā)器二次側(cè)水壓試驗工期數(shù)據(jù)進行了統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)作為次關(guān)鍵路徑的SG水壓試驗工作因在役和維修工作影響而排上關(guān)鍵路徑的可能性相當(dāng)高。現(xiàn)列舉同一機組兩次大修試驗的工期進行比較，新舊裝置工期對比如表1所示。

分析表 1 數(shù)據(jù)整體可見，新裝置應(yīng)用以來工期有明顯的改善：①取票驗隔離方面，工期處于同一水平，無明顯提升空間；②加熱操作方面，新裝置采用循環(huán)加熱工藝，相對原充排加熱工藝每臺 SG 節(jié)約近 10h，但仍舊占試驗工期近 1/2，可考慮外部輔助加熱等措施；③充水操作方面，充水工期相差 3.5h，因此，需提升充水過程控制水平；④升降壓操作方面，剔除偶然性，新裝置的工期數(shù)據(jù)相近，工期優(yōu)化宜從升降壓規(guī)程改進和過程控制優(yōu)化方面考慮；⑤排水操作方面，工期差異由于射線探傷運行儀表化學(xué)專業(yè)工作影響較大，可暫不作為優(yōu)化固定項。基于以上初步考慮在加熱操作、充水操作、升降壓操作以及資源準備方面展開工期改進和工藝創(chuàng)新。

3 試驗工期改進和工藝創(chuàng)新研究

3.1 加熱工藝完善和創(chuàng)新

新裝置加熱工藝是根據(jù)充排加熱經(jīng)驗建立循環(huán)加熱模型：加熱前從 ASG001BA 取 50℃左右的水，分別充入 SG 二次側(cè)約 20m 3 、加熱水箱 8m 3 和循環(huán)管道2m 3 ，合計 30m 3 水通過循環(huán)進水回水管線和加熱器水箱連接進行循環(huán)加熱，系統(tǒng)水溫通過功率調(diào)節(jié)控制在 90℃以內(nèi)。

后續(xù)加熱工藝的創(chuàng)新點在于：①循環(huán)水溫趨于 90℃以后利用補水泵給 SG 二次側(cè)充水，改善循環(huán)加熱流量，以提高熱傳遞加熱效率。新裝置流量計監(jiān)測到的循環(huán)加熱流量為 7.74～9.1m 3 /h，分析其循環(huán)回水流量主要取決于 SG 二次側(cè)水面與裝置的高度產(chǎn)生的壓差，提高壓差則需要增加充入 SG 二次側(cè)的水量。②在蒸發(fā)器管板外側(cè)設(shè)計輔助加熱裝置加熱管板。分析SG 的結(jié)構(gòu)可發(fā)現(xiàn)管板#厚，達 0.555m，其利用水熱傳遞形式將管板加熱至目標溫度難度相對其他位置#大，因此，可考慮在試驗前蒸發(fā)器管板外側(cè)布置工業(yè)用加熱毯，限制加熱毯的溫度在 90℃以內(nèi)對管板金屬進行輔助加熱，#終以一次側(cè)水室管板下沿測量到的溫度為目標衡量值。③合理制定加熱金屬溫度目標值和加熱工期。統(tǒng)計數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，試驗金屬溫度試驗期間的溫降為 5～7℃，溫降梯度約為 0.21～0.29℃/h，試驗結(jié)束時的金屬溫度距下限值 35℃還有 3℃裕度，即整個試驗工期在金屬溫度控制方面還有 10h 以上裕度，且停止加熱之后系統(tǒng)還有 1.3～3℃預(yù)熱慣性。因此，可考慮將金屬加熱溫度目標值從 43℃調(diào)整至 41℃，其加熱時間預(yù)計會減少 1h。

因此，加熱工期經(jīng)過改善循環(huán)用水量、設(shè)計輔助加熱裝置和調(diào)低金屬溫度目標值得到改善，加熱理論工期可做到 8h 左右，和前期研究熱力學(xué)建模計算的 8.05h [2] 接近。

3.2 充水工藝改進

以 SG1 試驗為例，充水工藝過程為：加熱完成后用充水泵經(jīng) ASG024VD 注入 SG 二次側(cè)，用 ARE 臨時液位計監(jiān)視水位上升，注水同時用 SIR 系統(tǒng)注入化學(xué)保養(yǎng)藥劑，經(jīng)過閥門VVP174VV，GCT128/130VV 和 VVP601VV 進行充水排氣，當(dāng)臨時液位計水位超過 GCT128/130VV 時可切換至補水泵進行充水排氣，完成后開始升壓。

分析表 1 得知，歷史充水工期為 2～6h，充水用水量為130～152m 3 ，可考慮在加熱期間進行前期充水，整體充水工藝可做如下優(yōu)化：①在加熱后期循環(huán)水溫趨近 90℃后，啟動補水泵進行充水，持續(xù) 4h 左右或金屬溫度達到目標值后停止，此時，SG 進水量為 80～100m 3 。②補水泵充水的同時通知化學(xué)加藥注入保養(yǎng)藥劑，3h 內(nèi)加完。③加熱期間進行補水和加藥操作時持續(xù)運轉(zhuǎn)循環(huán)泵進行加藥均勻。④加熱完成啟動充水泵進行充水，直至次高點 VVP174VV 處充水排氣完成，啟動補水泵繼續(xù)充水至#高點 VVP601VV 溢水后完成充水，充水工藝按以上優(yōu)化，銜接順利預(yù)計 2h 內(nèi)即可完成充水工作。

3.3 升降壓操作優(yōu)化

試驗期間的主要工作是升降壓速率控制、壓力平臺邊界檢查和安全閥鎖定及解鎖操作，根據(jù)現(xiàn)有試驗規(guī)程，規(guī)定了升降壓過程如下：①啟動升壓泵將 SG 二次側(cè)壓力升至 3bar 進行試驗系統(tǒng)邊界檢查。②若泄漏率可接受繼續(xù)按照＜4bar/min 的升壓速率將試驗壓力升至 72bar，通知機械進行安全閥鎖定，完成后繼續(xù)升壓至設(shè)計壓力 85bar，保壓至少 30min，進行泄漏率計算和邊界檢查。③若檢查合格繼續(xù)升壓至試驗壓力 102bar，保壓至少 1h，執(zhí)行泄漏率計算和邊界檢查。④檢查和計算合格后，打開泄壓閥降壓，降壓速率＜4bar/min，并在壓力為 85bar 和 72bar平臺進行邊界相關(guān)檢查和安全閥解除鎖定，然后緩慢降壓。該試驗相關(guān)技術(shù)參數(shù)源于 EDF 規(guī)程，根據(jù)規(guī)范 RSE-MA2140 章節(jié)法定定期水壓試相關(guān)規(guī)定 [1] ：法定水壓試驗中應(yīng)進行完整的目視檢查，目視檢查在法定壓力穩(wěn)定 10min 后進行，在完成檢查確認無泄漏即可降壓。項目組分組對相對比較集中的 SG 試驗邊界檢查 30min 內(nèi)足以完成，另長時間在高壓平臺保壓增加了設(shè)備和人員的風(fēng)險，因此，建議在試驗規(guī)程方面進行修改，即各壓力平臺保壓時間 30min。另根據(jù)經(jīng)驗反饋，升降壓過程中 72bar.g 平臺的 7 個安全閥鎖定和解鎖工作工期統(tǒng)計范圍為 1～2.5h，取決于維修工具和人員的配置。

綜上，升降壓操作工期目標可以 8h 作為目標工期進行安全和質(zhì)量控制。

3.4 試驗用水制備工藝創(chuàng)新

以 CPR1000 機組為例，試驗用水源為 ASG001BA，水質(zhì)在符合化學(xué)保養(yǎng)要求時，其溫度需要利用 SVA 蒸汽加熱 ASG 系統(tǒng)凝汽器熱循環(huán)至 50～55℃，以確保金屬加熱完成后進行充水工作時不會因充入 ASG001BA 水而冷卻 SG 本體金屬溫度。而使用電站 ASG 系統(tǒng)加熱 ASG001BA 水質(zhì)的前提條件是系統(tǒng)上相關(guān)閥門設(shè)備檢修，SAR 氣源和 LLA 電源均已恢復(fù)，以往已出現(xiàn)試驗用水源溫度因 ASG 系統(tǒng)未恢復(fù)不能加熱滿足初始基本條件而推遲試驗的情況，且出現(xiàn)過因工期緊張 ASG001BA 水質(zhì)未加熱至 50℃影響后續(xù)試驗加熱工期的情況。

經(jīng)分析 ASG001BA 的加熱原理、系統(tǒng)條件和聯(lián)合裝置的加熱功能，可將試驗裝置的循環(huán)加熱功能配套 TSD 作為ASG001BA 加熱的備用方案。

4 結(jié)語

本文提出的 SG 二次側(cè)水壓試驗的工期改進方向和工藝創(chuàng)新內(nèi)容應(yīng)用在工期優(yōu)化、質(zhì)量管理和安全控制方面有著重要的意義。

 

 

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