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致滿水 SG 的金屬溫度降低后需要排水重新加熱;②設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,或交替進行相應水壓試驗工序操作;③設計了流量計、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℃,其加熱時間預計會減少 1h。
因此,加熱工期經(jīng)過改善循環(huán)用水量、設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)注入化學保養(yǎng)藥劑,經(jīng)過閥門VVP174VV,GCT128/130VV 和 VVP601VV 進行充水排氣,當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備和人員的風險,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)閥門設備檢修,SAR 氣源和 LLA 電源均已恢復,以往已出現(xiàn)試驗用水源溫度因 ASG 系統(tǒng)未恢復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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