秦二厂扩建机组核岛辅助蒸汽疏水箱液位低原因分析及解决方法

摘要：核电站核岛各系统所用的辅助蒸汽疏水最终排入凝汽器作为回收使用，疏水排入过程中会存在背压低，放射性高等多种复杂问题。秦二厂扩建机组运行以来，由于凝汽器处于真空状态，背压较低导致疏水管线虹吸现象较为明显，使辅助蒸汽疏水箱液位低报警经常出现，对系统的安全运行带来了一定的隐患，同时也增加了操作员的负担。本文通过报警原因进行了分析，加以改进，为避免报警出现提供了思路和解决方法，确保电厂安全可靠运行。

关键字：辅助蒸汽；虹吸；疏水；液位报警。

引言

为保证核岛设备辅助用气疏水的可回收性，秦二厂扩建机组设计了一个疏水收集箱，并进行实时放射性检测确保放射性满足要求后，排入凝汽器进行回收，并在疏水箱上设置液位开关控制排水泵的启停，在泵停止后经常会出现液位低或者液位低低报警，不仅仅对运行人员产生了负担，也影响了设备的安全运行。文章主要是该报警产生的原因进行分析研究。

1、核岛辅助蒸汽疏水系统基本组成简介

秦山核电二厂扩建机组设置的辅助蒸汽疏水箱8SVA001BA用来收集从核辅助厂房的除气器和蒸发器来的凝结水以及部分辅助蒸汽母管疏水器的疏水（包括供气管线支线负荷前疏水器疏水），最大回收流量为19.39t/h，设计有除盐水补水系统可进行储存箱的初次充水和水位开关试验。水箱设有高高液位，高液位，低液位，低低液位四个液位开关，其中高液位和低液位用来控制启停排水泵，另外高高液位开关以及低低液位开关用来向控制室发出报警。两台排水泵并联布置，一用一备，受高低水位传感器控制启停，也可以进行手动控制，冷凝水最终排至3/4号机的凝汽器。

另外系统设置放射性取样回路，两台输送泵8KRT501/502PO在疏水箱入口处取水，通过一台冷却器将取样水降温至40度以下，并将水样送到放射性取样装置KRT505MA，取样水检测后通过回水管线重新回到疏水箱。如果出现活度高，联锁停运排水泵，停止向凝汽器传水。水箱设有溢流和排气管线，都通往核岛废水系统。

2、问题介绍

8SVA001BA补水是核岛日常工作之一，约每天至少一次，如果不及时补水主控将常时出现8SVA002AA报警，给主控和现场工作带来了比较大的负担，通过翻看趋势就可以知道（如图1所示），液位低报警出现通常伴随着是排水泵的启动，8SVA001BA接收不是连续进行的，在日常期间，因为来水量仅为母管的部分疏水以及保证除气器的热备用的蒸汽冷凝水，水量较少，故报警出现的频率较低，但当在核岛三废系统的蒸发器或者除气塔的启动过程中，这种报警出现变得非常频繁。

                     图1  部分时间段排水泵运行和液位低情况

3、原因分析

3.1  液位低报警原因分析

报警出现后通过现场和辅控上位机上检查核实，液位低低报警真实存在，查看流程图就可以得出，8SVA001BA排水的口主要有四处，分别是：通过001/002PO往凝汽器排水、底部疏水阀门内漏、溢流管线跑水以及通过排气管的跑水。由于来水支路比较多，对水位的上升下降判断造成了一定的困难，但从排水情况分析，不外乎以下四种原因。

（1） 8SVA001BA底部疏水阀关闭不严或内漏

如果底部疏水阀220VL存在内漏，此阀门下游温度将和001BA下部液体温度差不多，由于001BA的溢流口与疏水阀下游连接在一起，从管线出口观察目前是一直有水流出，且为连续水流，但实际下游出水温度比较高，通过点温仪发现高达83度左右（见图2），而溢流220VL上下游温度大约在60度左右，同时阀门用F扳手无法再关紧，因此阀门内漏的可能很小，从溢流口出水的概率比较大。

图 2  部分管线温度显示

（2） 8SVA001BA溢流管线跑水

从上一个原因可以判断溢流管一直有水流出，从现场的布置来看，从KRT打出来的水进入溢流管的可能性还是很大的。

但从点温仪检查管道表面的温度发现温度高达83度，如果是KRT返回水，水温应该很低，因为已经经过RRI水冷却，理论上水温在40°C以下，同时从厂家提供的设备图纸可以看出，这两个口的水平距离相差约175mm，如图3所示。

因此从溢流管出来的水应该只是蒸汽冷凝水。如果是蒸汽冷凝水，应该不会造成液位下降，理由是蒸汽来自外部，并不会影响冷凝罐液位，所以溢流管跑水的概率也同样很小。

图3  溢流管以及KRT返回管布置图

（3） 8SVA001BA 顶部排气管线跑水

从现场的管线出口观察，一直有水不断地流出，而且水流成连续线状，是001BA不停的蒸发排气，造成液位下降?

001BA水来自一回路蒸发器和除气塔疏水温度都是比较低的，出水前都经过设备冷却水系统冷却，水温不会一般不会超过50°C，而且这些设备一般都不运行。来自其它母管上的疏水器的疏水温度比较高，这些疏水从001BA顶部进入001BA。通过点温仪发现排气管温度达到94度（参考图2）。

因此排气管的连续水流最有可能的原因是疏水器排气温度较高的蒸汽进入排气管线后冷凝成液体，从而出现连续水流，但这个水理论上也不会造成001BA液位下降。理由是蒸汽来自001BA外部，而不是001BA内部液体产生。所以通过8SVA001BA顶部排气管跑水的概率也是非常低的。

（4） 冷凝水通过排水管线将水排至凝汽器

从图1可以看出，每次出现低低液位，必然排水泵启动过，所以报警的原因大概率与排水泵启动有关，观察流程图可以知道，排水排往凝汽器，由于凝汽器中是负压，每次在排水泵自动停运之后会出现虹吸，将001BA中水吸入凝汽器，导致其液位持续下降。虽然在排水管上设置了倒U型管，但倒U型管的高度只有9米左右，无法满足破坏虹吸效应，如图4所示。

由于8SVA001BA和8SVA001/002PO都在NB280房间0M层，所以如果从水箱水位开始计算到水封（位置在常规岛）最高处大约只有9米的高差，刚好到破坏虹吸的理论位置（虹吸管最大真空高度一般不超过7～8.5m）

同时001BA的排水温度相对比较高，按60度计算，它的沸腾压力约在19kp.a,因此可以推断在虹吸破坏管的左侧上方16米以上，水一直在沸腾蒸发，由于负压作用这部分水容易被吸走，相当于降低了虹吸管的高度，所以极有可能液位下降的原因是虹吸效应。

图4  排水至常规岛凝汽器简图

3.2  验证和计算

为了验证正确性，现场人员在001BA出现低低水位报警后，现场开阀补水至600mm后（平时将水补到600mm消低报警后，约1小时后即出现500mm低低报警） ，经主控同意，关闭了001、002PO泵出口阀，同时将各除气塔和蒸发器的疏水气动调节阀至手动关闭位置，从而最大限度减少来水量。经过约6小时的观察，发现液位没有下降，反而升高到750mm。因此可以断定水从泵排水管线流走量非常大。

8SVA001BA容积为6m³，600mm下降到500mm，下降100mm，约需要1小时，这个高度差不多处于罐子的中下处，从右侧的参数可以估算出3m*1m*0.1m等于300L，也就是说在忽略来水的情况下，一小时至少跑了300L水，从原因一加原因三观察看出，明显一小时跑水量达不到300L这么大的量，所以液位低报警的真实原因为凝汽器负压导致的虹吸效应增强。

4、应对策略

从上面的分析可以得知，为了避免因为凝汽器负压导致每次排水泵自动停运后8SVA001BA液位下降产生报警，只需要在8SVA001BA 排水管路8SVA001/002PO 出口母管上增加一道气动隔离阀8SVA900VL用以在排水泵停运后自动切断排水路径，如图5所示。 8SVA900VL 可通过辅控控制台选择手动或者自动，选择手动时辅控控制台上可控制阀门开关，选择“自动”时阀门与8SVA001/002PO 连锁，任一台泵启动阀门打开，泵停运后自动关闭该阀门切断虹吸效应，8SVA900VL 阀门状态不一致将在辅控和主控均触发报警。至此，报警不再出现。

图 5   新增气动阀门图示

5、总结

综上所述，对于辅助蒸汽疏水箱在排水泵自动停运后液位下降的原因主要是凝汽器中是负压，每次在排水泵自动停运之后会出现虹吸，将001BA中水吸入凝汽器，导致其液位下降。在泵运行排水到低液位泵停运后，在管道中形成的流量，由于虹吸作用和虹吸破坏高度不够，不能立马消失，从而继续造成液位下降。如果来水量比较大，可以抵消到虹吸的作用，也可能不会出现低低报警。新增气动阀可以切换这种虹吸效应，保证了报警不再产生，有效了降低了KRT取样泵气蚀的风险，也大大减少了运行的工作量，问题得到了完美的解决。本文就核电站在运行过程中出现的问题进行分析和提出解决方案，可以拓展到同类问题，以寻求更合理高效的解决实际工作中的问题。

参考文献

[1]  尚宪和，秦二厂三、四号机组中级运行培训教材，TMT-Q2FF200

 04018SVAXTS01,秦二厂3/4机组辅助蒸汽分配系统手册