柴油机（中/冷却水）海水热交换器对应急柴油发电机组的运行可靠性的影响及改善思路浅谈

【摘 要】核安全无论是在核电站设计、建造，还是调试、运行期间，都是需要优先考虑的问题。保障核安全要做许多方面的工作，本论文从秦山一厂应急柴油发电机组基本功能和运行方式、海水热交换器存在的主要问题和解决问题的一些思路和方法着手，从一个侧面来探讨提高应急柴油发电机组的运行可靠性，确保在事故工况下能为专设安全设施提供应急电源，保证核电站的安全。

【关键词】功能；热交换器；内漏

中图分类号： TP311.52 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）23-0070-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.23.028

【Abstract】Nuclear safety in nuclear power plant design，construction，and during debugging and running，is a priority for the problem.Nuclear security to do a lot of work，this paper from the qinshan plant emergency diesel generator set the basic function and operation mode，main problems of water heat exchanger，and some ideas and methods to solve the problem，from one side to discuss to enhance the operation reliability of the emergency diesel generator set，make sure that under accident conditions to set up safety facilities to provide emergency power supply，ensure the safety of nuclear power plant.

【Key words】Function；Heat exchanger；Internal leakage

1 应急柴油发电机基本功能和运行方式

秦山核电站的3套应急柴油发电机组和相关设备组成了厂用1E级交流电力系统。每个专设安全通道由一台柴油发电机供电，第三台（2#）柴油发电机组作为1#/3#的检修备用。在厂用电源失电时，应急柴油发电机作为各自专设安全设施通道的一个独立电源，发挥其作用。各柴油发电机在实体上和电气上是彼此独立的，用于使应急柴油发电机起动和加载的控制设备在电气上和实体上也是独立的。

在电厂厂外电源失电的工况下，厂用电由主发电机通过高压厂变提供，安全停堆所需的厂用电力则由设置在厂内的应急柴油发电机组自动供电。

1.1 应急柴油发电机组基本功能

应急柴油发电机组是核电站以下事故工况时，为应急设施提供电源：

（1）外电网突然断电工况；

（2）主回路失失去冷却剂同时外电网失电。

1.2 应急柴油发电机组的运行方式

当6KV安全母线由于失去厂外电源而失压，但反应堆没有发生事故，低电压继电器便自动启动应急柴油发电机，等待4s钟后断开6KV安全母線进线开关601/602，扫除母线上除1#--4#堆用变压器（变压器所带大于55KW的电动机负载也扫除）以外的所有负荷。应急柴油发电机按专设安全设施失电后所需的供电要求自动接至安全母线，并按预定程序带载。

发生设计基准事故（LOCA），如果厂外电源仍可供电，安注驱动信号程序起动必要的与安全相关设备和应急柴油发电机组，但应急柴油发电机出口开关不合上，安全母线也不执行扫负荷，此时仅按安注带载程序起动负荷。

发生设计基准事故（LOCA），同时厂外电源失电时，安注驱动信号起动应急柴油发电机组，6KV安全母线I/II段上的低电压继电器发出安全母线失电信号，等待4s钟后断开601/602开关，扫除母线上除1#--4#堆用变压器（变压器所带大于55KW的电动机负载也扫除）以外的所有负荷。当应急柴油发电机达到额定电压和频率时，出口开关自动合上。专设驱动程序按安注或失电程序使应急柴油发电机组带上负荷。厂外电源恢复后，即可通过同期装置将安全母线（由应急柴油发电机供电）和公用母线并列，然后断开应急柴油发电机组出口开关。

在三台应急柴油发电机故障导致6KV安全母线均失去柴油发电机供电方式时，按失去二个厂内独立电源对待。如果只有一个6KV安全段失去柴油发电机供电方式，则按失去一个厂内独立电源对待。

失去一个厂内独立电源时，电站允许运行72小时，超过72小时应手动降功率，要求在6小时内使电站处于4A阶段，并在以后的30小时内使电站处于冷停堆状态；

失去二个厂内独立电源时，应在2小时内恢复一个电源，否则应在6小时内使电站处于4A阶段，并在以后的30小时内使电站处于冷停堆状态，并且从开始失电时起，7天内恢复第二套应急柴油发电机。

2 应急柴油机的（中/冷却水）海水热交换器系统的功能

应急柴油机设立了通道独立的海水系统、冷却水系统和中冷水系统，以最终利用海水系统带走柴油机机体、空冷器和机油系统产生的热量。

柴油机冷却水采用化学除盐水，主要带走柴油机缸体及增压器的热量，冷却水经高温水泵、机体、增压器、热交换器和温度调节器回到冷却水箱，热量通过热交换器由海水带走。暖机时热水管或电加热器对冷却水箱进行加热，将水加热到55℃左右，预热水泵按0.1Mpa压力连续加热机体，而柴油机运行时预热水泵停止运转。

柴油机中冷水系统同样采用一组化学除盐水，主要排出空冷器和机油系统产生的热量。中冷水箱的水经低温水泵加压后经空冷器，并联进入机油热交换器，再经中冷热交换器冷却，回到中冷水箱。

3 应急柴油机的（中/冷却水）海水热交换器存在的主要问题及对机组的影响

应急柴油机的中冷水和冷却水是化水车间供给的除盐水，其本身的水质是有保证的。但由于冷却水管材选取、冷却系统的设计上存在缺陷，导致经过十几年的运行后，结垢、减薄现象十分严重。2002年EDG冷却水经多次换水后，水仍很混，水质很差。#3EDG冷却水进水管道解体后发现被腐蚀得相当严重，柴油机机头进水管内壁附有不少黑色、类似橡胶的物质；中冷却水箱中也发现有黑色的悬浮物；2#EDG大修时，拆下高温水泵入口管及各缸冷却水回水支管，发现高温水泵泵体及叶轮（片）生锈，回水支管有一层很厚的锈，增压器进水空心螺钉已锈蚀。据此可认为2#EDG冷却水管路均已严重生锈。

R6期间，2#柴油机大修时，发现冷却水热交换器传热管破损引起海水进入冷却水系统，造成冷却水进出口支管全部堵死，水套全部堵死。事后更换了16个汽缸，冷却水系统所有管道全部更换，冷却水热交换747根传热管全部更换，延误了大修工期。由此可见，柴油机冷却水系统和中冷水系统对应急柴油发电机组的正常备用的重要程度。如果中冷水水质不合格，会引起中冷水系统管道结垢，影响冷却效果；而冷却水水质不合格，会直接影响到柴油机汽缸的降温，危及柴油机本体的安全。

经过多个循环运行的出来的结论，公司果断采取了纠正行动，从两个方面入手。

（1）针对系统：做出了热交换器海水出口阀的运行方式（解除了停机出口阀锁关，保持出口阀常开状态）。这样避免了停机状态下，由于进口阀内漏，造成传热管长期浸泡在海水中，加速传热管腐蚀，同时避免了再出口阀关闭良好而进口阀内漏时海水压力大于壳侧冷却水压力，一旦传热管泄露，海水就会进入冷却水系统，腐蚀柴油机本体。修改了热交换器海水出口阀的运行方式，保持常开后，不论是在柴油机运行状态下还是备用状态下能始终保证管侧海水压力小于壳侧冷却水压力，即使传热管泄露，也是冷却水往海水漏，不会对柴油机本体造成腐蚀，且一旦泄露，可通过冷却水箱液位变化进行识别判断，这样热交换器的泄露状况会处在可控状态下，腐蚀后果不会扩大。

（2）针对设备：在R10大修以后采取每四个循环对热交换器铝铜管进行更换。

纠正行动方案出来后，不难看出对比之前冷却水热交换器有所好转，但是中冷热交换器水没有极大的改善，还是新的缺陷不断的出现.，经过查阅CASE历史工单的缺陷，2012年至2014年中冷水热交换器漏的频繁次数，有增无减，

（1）1#EDG中冷水箱热交换器内漏，导致中冷水箱补水频繁。工单号：65167

（2）1#EDG中冷水箱水位下降快，运行人员频繁补水。工单号：69188

（3）3#EDG中冷水箱水位下降快，运行人员频繁补水。工单号：69197

（4）2#EDG中冷水箱水位下降快，运行人员频繁补水。工单号：81504

（5）3#EDG中冷水箱水位下降快，运行人员频繁补水。工单号：81259

从工单中出现的缺陷问题，不难看出，更改海水出口阀的运行方式和定期更换铜管虽然能起到监视热交换器的运行状况，不让缺陷扩大话，但是没有在根本上解决问题，反而有加重的趋势。2014年2#EDG中冷水箱与3#EDG中冷水箱两个设备出现的缺陷相隔前后两者不到三个月。如果长期以往下去，对应急柴油机的稳定运行，对厂内电源可靠性，带来极大的影响。

4 解决（中/冷却水）海水热交换器的思路

通过对海水热交换器的纠正行动我的思路是是用钛管来代替铜管，海水热交换器传热管采用铜管，由于受海水冲刷，腐蚀而泄露。带来的后果是不停的更换铜管，并对管口及管板面进行防腐处理，由于海水泥沙含量大造成铜管腐蚀主要因素，管束内海水流量降低而导致海水泥沙在管内沉积，钛管耐腐蚀性能好，强度高。钛管比铜管薄很多，长时间使用后，钛管不易结垢，钛管的传染系数反而高出铜管5%以上，且有较好的经济性，长时间使用，胀焊处不易泄露，其使用寿命提高，维修费用降低。当然我这个想法可能比较片面，单纯的从设备缺陷的问题及材质上去考虑，如果真的需要实施的话，需要多方面的调研与认证，需要机械，材料，焊接，工艺，仪控，质保等多个专业人员参与，最后才能定夺。

5 结论

本文通过对应急柴油发电机组基本运行方式、 （中/冷却水）海水热交换器系统的功能及主要问题及对机组的影响，最后从出现问题切入点，提出自己对热交换器变更的想法。我厂海水热交换器的不稳定运行，给运行与检修人员带来了极大工作困难，运行方面：因为水箱的内漏带来的频繁补水，处理缺陷做安措，需要频繁的倒换应急柴油机的通道。检修方面：处理缺陷的工期长，准备材料多。为此耗损人力物力，最主要的是在处理热交换器的缺陷当中，我们失去一路通道可靠的厂内应急电源。并且从长远角度来看，30万机组如果延寿成功的话，海水热交换器这个我厂历史安全隐患问题必须解决。为此，我将在以后的工作中不遗余力的探索，安全是核电的生命，作为一个核电人终身铭记于心。

【参考文献】

[1]徐文华，黄思兰.《应急柴油发电机组运行规程》，QYG.03.09.

[2]陈广立，《07#应急柴油机海水热交换器改造可行性报告（初科研）》，Q1.E.GZ113.2-Q1.E.GZ113.2-1203-000319-A0.

[3]《07#應急柴油机海水热交换器改造初步立项审查会会议纪要（20120309）》，Q1.E.GZ131-Q1.E.GZ131-1203-000685-A0.

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