核电站冷水机组故障分析与维修方案研究

邓羽村

中核核电运行管理有限公司，浙江嘉兴 314300

核电站冷水机组故障分析与维修方案研究

邓羽村

中核核电运行管理有限公司，浙江嘉兴 314300

简要分析核电站冷水机组的主要工作原理，同时总结冷水机组的常见故障，并在此基础上提出有效的解决对策，进而为相关研究提供一定思路和见解。

核电站；冷水机组故障；维修方案

现阶段，我国很多地区的发电厂均是采用核电进行发电，与传统意义上的火电发电形式相比，核电发电具有污染小、发电量多等优势。冷水机组是核电站发电过程中的主要辅助设备，能够为核电发电运行提供良好的冷源，对核电站发挥经济效益及社会效益意义重大。为此，要保证冷水机组时刻处于正常运行状态，为核电站高效运行提供保障。

1 冷水机组的主要工作原理

冷水机组系统在运行过程中，实际是将冷冻水放置在相对封闭的回路系统中，通过相应的通风系统对管盘回收的热能进行冷却处理，并利用冷水机组传输至冷却水系统中。冷冻水系统在控制室中主要发挥空调系统的作用，同时主通风、电缆通风等系统中的冷却盘管可为整个系统提供冷冻水，这部分的冷却水的温度为9℃[1]。

冷水机组在进行制冷时，主要包括四个步骤：其一，利用压缩机将低温、低压状态下的冷媒气体进行有效压缩，进而将其转化为低温低压的气体；其二，气体在经过冷凝器的过程中，可将气体转化为液体，这时液体的状态为高温、高压；其三，利用电磁膨胀阀，将高温、高压液体转化为低温、低压的液体；其四，低温、低压液体在蒸发器中可充分吸收热量，进而转化为低温低压状态的气体，进而实现整个冷水机组的制冷过程。如图1所示[2]。

图1 核电站冷水机组主要工作原理图

在冷水机组的全部制冷过程中，冷媒气体首先经过压缩机，并依此向冷凝器、电磁膨胀阀、蒸发器方向流动最终回到压缩机中，依此循环，实现良好的制冷效果。

2 核电站冷水机组常见故障分析

2.1 热管胀裂

冷水机组的进水口是比较容易发生堵塞的位置，一旦异物将进水口堵塞，就会造成相应位置的热管结冰，在温差较大的情况下会导致热管发生胀裂。这样一来，水分会直接进入到压缩机内，进而产生湿压缩作用，造成压缩机叶轮的损坏。

2.2 压缩机轴承损坏

在实际工作中，很多运行故障是由过量制冷剂造成的，也就是说，当像冷水机组中注入超量的制冷剂后，可导致压缩机的轴承发生损坏，进而造成压缩机叶轮损毁。专业人员在对运行事故原因进行综合分析过程中发现，导致压缩机轴承损坏的主要原因还包括，轴承润滑系统及冷水机组供油系统中存在大量异物，给压缩机轴承的正常工作带来较大影响[3]。

2.3 管路穿孔

当冷水机组系统内部的压力处于比较低的状态时，会导致冷水机组自身的保护开关装置无法发挥正确的保护效果，进而导致异物直接进入到相应的管口位置，并在此处堆积。同时，冷水机组长期运行过程中，若忽视其定期清理、清洗工作，则会导致管路腐蚀，严重时直接造成管路穿孔。

3 核电站冷水机组故障维修方法

通过对实际工作常见运行故障类型及原因的分析，结合冷水机组实际运行需要，制定出以下故障维修方法。

3.1 热管胀裂维修方案

为进一步避免或减少进水口被异物堵塞，要定时对进水口位置进行检查，发现异物及时进行有效清理，防止水分会直接进入到压缩机内，减少压缩机叶轮的损坏。同时，可在核心的管路接口位置安装相应的过滤器，进而有效预防异物直接进入冷水机组的管路中，避免管路堵塞。对于冷水机组进水口堵塞所引发的热管胀裂现象，首先要在压缩机轴承及相应位置喷涂耐磨材料，耐磨材料在选择时，要保证其具有较强的稳定性，进而保证压缩机轴承贴合更加密实，减少轴承的疲劳性损坏。

3.2 压缩机轴承维修方案

为减少压缩机轴承损坏现象，要对制冷剂添加进行有效控制，根据冷水机组实际运行状况，科学合理注入制冷剂，避免制冷剂超量所引起的缩机叶轮损坏。同时，要对轴承润滑系统、冷水机组供油系统进行定期检查，发现异物及时进行处理。对冷水机组的整体运行情况进行常规检测，出现异常状况要立刻进行排查，有效规避冷水机组运行事故。定时对冷水机组内部核心组成部分进行检查，如冷凝器、冷冻水泵等[4]。在常规检查的基础上，还要对其进行及时清理，避免管道腐蚀对机组整体运行效率的影响。针对已经损坏的部位，要根据情况进行维修或直接更换。

3.3 管路穿孔维护方案

保证冷水机组系统内部压力正常，避免压力过低现象，进而保证冷水机组保护开关装置的正常运行，充分发挥其自身的保护作用。只有这样，才能进一步避免异物直接进入到管口位置。与此同时，要对冷水机组进行定期检测、清理、清洗，有效减少管路腐蚀现象，杜绝管路穿孔事故。在实际工作中，要对重点部位设备及冷冻水开关进行检查，同时及时对制冷剂进行更换，保证冷水机组系统的整体制冷效果，提高核电站运行效率。

3.4 关键点维护方案

冷水机组常见故障被有效排查后，应对机组内部各项参数进行重新设置，包括：其一，对机组内部的热力膨胀阀进行有效调整，密切关注压力差变化情况，严格按照液位高度对其进行合理调整。其二，对压缩机内部的汽封压力进行调整，使其大于蒸发所产生的压力（0.40-0.15MPa）。其三，对机组叶轮自身的平衡压力进行调节，进而实现压缩机液体阀门的高效整合，进一步对叶轮压力进行控制。通常情况下，调整后的叶轮压力要大于蒸发所产生的压力（0.15-0.45MPa）[5]。实时对机组运行状况进行密切监控，以便及时发现运行故障，保证机组运行安全。

4 冷水机组日常维护常见问题及改进策略

根据实践工作经验认为，现阶段很多核电发电冷水机组自身也存在一定问题，给整体运行带来较大影响。为此，要善于发现问题，并及时提出相应的整改措施。

4.1 人工调整弊端

无法按照冷凝压力变换对冷水流量进行调整，导致这种现象的主要原因为机组内部缺乏水流量监测系统，因此冷却水流量需依赖人工调整，进而无法保证准确性。对于此种且情况，可在冷冻水设备内部添加智能化的水流量监控系统，保证冷凝压力和冷水流量之间的同步，进而提高整个机组的运行效率及安全性。

4.2 冷水机组环保问题

冷水机组长期运行，需要消耗大量资源，属于高耗能作业。同时，很多冷水机组依靠氟利昂制冷，可对大气层造成严重的破坏。为此，在实际工作中，可选用更加安全环保的制冷剂，进而保证冷水机组制冷系统的节能性，并在此基础上减少氟利昂消耗，减轻制冷剂对大气的影响。另外，可通过更换增速齿轮及密封材料等方法，进一步减少核电站冷水机组运行对自然生态环境的破坏。只有这样，才能确保核电站安全、高效、节能运行。

5 结论

综上所述，核电站冷水机组的正常运行，对核电站日常生产工作具有推动作用，因此探讨冷水机组常见故障，并采取必要的措施进行预防和解决，具有重要的现实意义。作为核电站的主要工作人员，要立足于冷水机组工作理论，充分结合实际应用，及时发现问题，并采取有效对策进行解决。同时，要对核电站自身的安全检测技术进行不断强化，保证核电站高效、安全运行，为提高经济社会效益夯实基础。

[1]黄海铭，刘隽，陈龙.核电站冷水机组常见故障分析诊断与维修[J].硅谷，2014（22）：77-78.

[2]王定.核电站冷水机组常见故障分析诊断与维修[J].科技创新导报，2015（18）：89.

[3]吴寒梅.电站设备故障风险分析与维修决策[D].华北电力大学（北京），2011.

[4]董晓峰.基于RCM分析的智能化汽轮机组故障诊断系统研究[D].华北电力大学，2012.

[5]王成成.基于可靠性分析的风电机组状态维修决策研究[D].华北电力大学，2014.

TM6

A

1674-6708（2015）150-0037-02