昌江核电主泵调试与运行问题分析及解决方法探讨

杨俊辉+罗琴

【摘 要】主泵是压水堆核电站反应堆冷却剂系统的主要承压设备之一，用于驱动带有放射性的高温高压的冷却剂。每个反应堆环路设置一台主泵。海南昌江核电厂1、2号机组采用德国KSB公司生产的RSR 750型立式轴封主泵。本文对主泵在调试期间与运行过程出现的问题及解决方法进行分析和探讨，为工艺改进及逻辑变更提供参考依据。

【关键词】主泵；顶轴油泵；氮气密封

【Abstract】Reactor coolant pump is one of the main pressure equipment in the reactor coolant system of pressurized water reactor nuclear power station，which is used to drive the coolant with high temperature and high pressure.Each reactor loop contain a reactor coolant pump.Hainan Changjiang nuclear power plant 1，2 units produced by KSB company RSR 750 type vertical shaft main pump.This paper analyzes and discusses the problems and solutions of the reactor coolant pump during commissioning and operation， and provides reference for process improvement and logic change.

【Key words】Reactor coolant pump；Oil lifting pumps；Nitrogen operated seal

0 前言

海南昌江核电1、2号机组是以秦山二扩机组为参考电站的二代加六十万兆瓦压水堆机组，其主泵采用德国KSB公司生产的RSR750型主泵[1]。RSR750型主泵与参考电站所采用的日本三菱100D型主泵在泵及电机结构、辅助系统、逻辑控制、保护等多方面都有很大区别。目前在国内核电厂没有同型号的主泵，缺少调试与运行相关的经验与反馈，因此需要在调试与运行过程中总结可能存在的问题并进行改造，以满足主泵长期运行时的安全性与可靠性。

1 调试试验简介

主泵调试包括电机空载试验及主泵带载试验，以验证主泵是否能够满足设计及运行，主要包括对轴密封注入系统、主泵停车密封系统、轴密封应急系统、轴密封的高压泄漏和低压泄漏参数的检查，对高压冷却器的设冷水流量检查和调节；验证相关报警及连锁；确认反应堆冷却剂泵在冷态水压试验和热态功能试验期间的运行是否正常。

2 调试及运行出现的问题及解决方案探讨

2.1 主泵顶轴油泵供电电源问题

问题描述：

根据主泵电机厂家提交的EOMM手册要求，主泵在停运惰转期间必须启动顶轴油泵，最迟在转速到达450rpm之前要启动[3]。目的是为了在推力轴承及推力瓦之间建立稳定油膜，防止在低转速情况下推力轴承受到主回路的高压产生干摩擦，导致轴瓦损坏。而设计的主泵顶轴油泵的供电为非应急电源。当失去主电源、主辅电源的情况下，主泵将会自动停运，而顶轴油泵由于电源失去而无法启动，存在主泵轴承损坏的极大风险。

改进建议：

变更顶轴油泵的供电电源，由原来的常规母线供电修改为由应急电源供电。以A列应急柴油机发电机组为例，母线负荷裕度约为63KW，两台顶轴油泵的功率为13KW，顶轴油泵在0S带载也不会影响柴油机的成功启动和可靠运行。这样即使失去主、辅电源仍然可由柴油机供电，保证顶轴油泵能正常启动，从而确保主泵安全停运。

2.2 主泵高压冷却器前后隔离阀逻辑修改

问题描述：

设备冷却水倒列时存在停运主泵的风险。根据参考电站机组运行反馈，在进行RRI泵倒列期间经常会触发设冷水流量高信号。根据目前逻辑高压冷却器设冷水流量在高于26m3/h时，导致前后隔离阀关闭，失去轴封注入水，如果没有及时打开隔离阀供应轴封水，面临主泵可控密封泄漏温度高95℃停泵的风险。

改进建议：

设置高压冷却器RRI流量高隔离RRI侧和RCP侧的目的，主要是针对在发生高压冷却器冷却盘管有破口时，防止高压的冷却器流向RRI侧，由于RRI侧设计成不承压管线，为防止大量冷却剂流失，将两侧流体的阀门实施隔离。因此可以在KIC中增加高压冷却器前后隔离阀手自动选择开关，在RRI倒列前先将其放在手动，切换完毕等RRI流量稳定后再恢复自动。

2.3 主泵停机密封逻辑修改

问题描述：

厂家对主泵进行试验时曾出现零转速信号误发，导致在主泵运行状态下氮气密封投运。在主泵运转状态氮气密封投运会导致氮气密封面损伤，密封面可能会产生杂质掉入机械密封，从而必须解体三号机械密封及氮气密封。

改进建议：

为防止主泵在运行过程或停运过程而转速尚未达到零转速时时停车氮气密封误投入，可以对停车氮气密封自动投运的逻辑进行修改。在主泵停运反馈加上一个延时后再与上主泵零转速信号相与后自动关闭主泵氮气密封排气阀，从而避免因零转速信号误发而误投氮气密封。修改前后的逻辑如图1所示。

2.4 主泵停机密封排气管线修改

问题描述：

昌江核电出现过一台主泵停运后投入氮气密封时导致第二台泵停运的事件。原因是两台主泵氮气密封排气管线是连在一起的，当一台主泵停运时，氮气密封排气阀关闭，供气阀开启，如果出现供气阀提前开启则氮气可能会进入排气联管影响另一台主泵，导致另外一台主泵停运。

改进建议：

在主泵氮气密封自动投运的情况下不会出现相互干扰的情况，但是如果人为误动作在没有关闭排气阀的情况下开启进气阀，则会导致另外一台泵受压力冲击而使得氮气密封限位动作，主泵停运。为减少此类风险，可以对两台主泵氮气密封排气管线进行改造，排气管线直接对空，而不连接在一起。这样便可避免相互干扰导致停泵的事件发生。

2.5 主泵下部油箱设冷水流量问题

问题描述：

目前由于下部轴承油箱冷却水流量设定在0.8m3/h左右，该流量是靠手动阀手动调节，由于管线很小，现场很难调整该流量[2]。在设冷水倒列操作时也会导致设冷水流量下降，这样主泵下轴承温度也会上升，为控制温度就必须要到现场手动调整。由于在功率运行期间该区域是高放射性地方，频繁调整不太现实，这样势必导致手动停运主泵。

改进建议：

该管线增加远方可控制的调节阀或者改成流量孔板，使用节流孔板固化流量。另外可以考虑仪表换型，把原来仪表量程为0-1m3/h提高到0-2m3/h，这样主控室可以观察到冷却水流量超过1m3/h时的波动情况。

2.6 主泵飞轮位置异常停运主泵问题

问题描述：

昌江核电主泵停运逻辑中有一项是主泵2个飞轮位置探头任何1个异常信号触发便产生停运信号。若主泵飞轮供电开关异常或限位开关故障等，就容易引起主泵跳泵，从而引发停堆。2取1这种情况误动率较高且误动停泵后不利于反应堆余热的排出。因此从运行可靠性的角度出发，有必要对此停泵信号进行改进。

飞轮异常的原因主要是由于主泵转速超速而引起，根据主泵厂家描述：“1E级速度测量表量程为2000rpm，但是飞轮设计在主泵转速为2500rpm时掉下。”1E级速度测量表的物理量程为2000rpm，查定值手册主泵转速实际使用量程为0-1800rpm，那么使用比1800rpm低的一个转速值（如1650rpm）加到飞轮位置异常逻辑中，这样即可以防止误动，又可以防止拒动，提高了主泵运行的可靠性。

改进建议：

飞轮位置异常二取一（RCP120SM或121SM异常）与主泵转速高二取一（RCP140MC或141MC转速高）同时存在时再跳泵；另外两个限位开关同时动作也动作跳泵。修改后逻辑如图2所示。

2.7 主泵轴承设冷水阀门的供电问题

问题描述：

主泵轴承设冷水隔离阀的供电电源是挂在常规母线配电盘下面，当全厂失电时，主泵因失电自动停运.当辅变恢复供电时，这时根据事故规程I2.2要求启动一台主泵[4]，但是主泵轴承设冷水隔离阀由于失电保持之前的开启状态，主泵油温受到设冷水持续冷却，油温很快下降，由于油温低于55℃连锁主泵启动[3]，导致主泵被闭锁无法启动，机组状态无法控制。

改进建议：

将主泵轴承设冷水隔离阀的供电电源挂在应急母线下面，在失去厂外电时能够启动柴油机给设冷水隔离阀供电，在辅变恢复供电时主控室操纵员能够按照事故规程启动主泵，使机组状态安全受控。

3 结论

RSR750型主泵经过昌江核电1、2号机组的调试及运行，暴露出了不少问题，通过与厂家、设计院等部门的分析研究并提出了相应的解决方案，大部分方案已经通过技术改造对主泵相关的工艺及逻辑进行变更。目前2台机组主泵运行情况良好，事实说明采取的措施是行之有效的，能够保证主泵长期安全稳定运行。

【参考文献】

[1]海南昌江核电厂1、2号机组反应堆冷却剂系统手册[S].中国核动力研究设计院，2009，2.

[2]海南昌江核电厂1、2号机组设备冷却水系统手册[S].中国核电工程公司有限公司，2010，4.

[3]Equipment Operation and Maintenance Manual for Reactor Coolant Pump RSR 750，KSB，2014，9.

[4]海南昌江核电厂1、2号机组厂外电源全部丧失后的运行规则（I2.2）[S].中国核动力研究设计院，2012，2.

[责任编辑：汤静]