某核电厂应急压空启动试验期间应急压空机可用性研究

引言

在核电厂运行的过程中，对于压力的要求非常严格，如果使用正常的空气作为压力动力的话，所需要的空气体积非常巨大，因此，在正常情况下，在核电站中都安装了相应的压缩空气生产系统，将空气进行压缩，使其在较小的体积下，具有较大的压力，为核电站气动控制器以及所有厂房内动力设施运行和维修提供动力。而且，在使用的压缩空气生产系统中，可以分为两个部分，一部分为主压缩空气生产系统，其是在核电站正常运行时进行工作，另一部分为应急压缩空气生产系统，当主压缩空气生产系统停止运行时，应急压缩空气生产系统就会进行工作。每台核电机组配置两台应急压空机，一台带基本负荷运行并根据压缩空气生产系统压力的下降程度自动启动，另一台处于备用状态。

1. 试验期间应急压空机可用性问题

在某核电厂单机组的检查应急压空机应急备用功能试验中，要求一台应急压空机处于“基本负荷”或“备用”运行模式，另一台处于试验模式。处于“基本负荷”或“备用”运行模式的应急压空机应选择一个对应的“压力带”运行，此时处于试验位置的压缩机已经不可用，若另一台处于“压力带”运行的应急压空机也不可用，则两台应急压空机同时失去，紧急状态下无法自动启动，进而导致停堆停机，影响核电机组安全。由此引发以下三个问题：

1、处于“压力带”的应急压空机是否可用？

2、若可用则压力达到多少应急压空机能启动？

3、应急压空机的运行模式与要求选择的“压力带”不对应，那么该应急压空机在压力下降到定值时能否自动启动？即是否可用？

2. 试验期间应急压空机可用性研究

围绕以上问题对某核电厂的应急压空机开展研究。首先通过对设计文件的查阅，发现其压缩机型号为ZT160S 无油螺杆压缩机，可由主控制室手动启动或根据系统的压力信号自动启动，设计文件截图见图1。同时通过查阅应急压空机的逻辑图得到压空机的启动逻辑如下：1、当压空机在“备用”运行模式，当系统压力降低到 0.66MPa.g 时压力开关触发，应急压空机启动；2、当压空机在“基本负荷”运行模式，当系统压力降低到0.68MPa.g 时压力开关触发，应急压空机启动；3、在控制室手动启动。

根据以上设计文件及压空机的启动逻辑可以得出，应急压空机的启动只与系统压力有关，当系统压力降至一定压力定值时，应急压空机自动启动。

其次，对某电厂应急压空机的运行文件进行查阅，发现其应急压空机的运行模式与压力带对应关系如图 2所示，为了保证应急压空机的正常启动与加卸载，必须保证两台压空机的运行模式需与压力带对应，否则在管网压力下降时应急压空机无法自动启动。例如SAP001CO 处于“基本负荷”运行模式，并且压力带选择为“压力带2”，那么SAP001CO 将在系统压力下降至0.68MPa.g 时无法自动启动。即应急压空机的运行模式与压力带对应关系若不按照图1 进行设置，则此时应急压空机在系统压力下降至 0.68MPa 时将无法自动启动，此时则认为压缩机不可用，显然这与设计逻辑冲突。

图2 运行模式与压力带对应关系图

Fig.2 Corresponding Diagram between OperationMode and Pressure B

为此，进一步对该型压缩机的压力带进行研究发现，其压力带的作用是在应急压空机启动后控制压空机的加载和卸载，通过设置压力带合理的压力区间，可以使管网压力维持在限值范围内，即当管网压力低于加载压力时，应急压空机自动加载，使管网压力回升；当压力高于卸载压力时，应急压空机自动卸载，避免管网压力继续上升超出设计值。ZT160S 无油螺杆压缩机可以设置两个压力带，每个压力带的加载与卸载压力都可以在压空机本体上设置。压力带的设计文件如下图3 所示。

之所以要求应急压空机的运行模式和压力带相对应，是因为如果不对应，会出现压空机的加载压力小于启动压力，导致压空机启动后无法加载，压力继续下降至加载压力定值，应急压空机才会加载出力。为避免此情况，所以运行时必须使应急压空机的运行模式和压力带相对应。

3. 试验期间应急压空机可用性结论

综上所述，应急压空机的启动与出口母管的压力有关，与压力带的设置无关。压力带的作用是在应急压空机启动后控制压空机的加载和卸载，通过合理的设置压力带，可以使管网压力维持在限值范围内。当运行模式和压力带选择不对应时，如果压空机出口母管压力降低到对应的SP 触发，应急压空机仍能自动启动，启动后按照当前设置的压力带进行加载/卸载。

所以在执行试验过程中，当应急压空机在“备用”运行模式且处于“压力带1”运行，此时应急压空机在压力降低到 0.66MPa.g 时仍能自动启动，启动后按照压力带1 进行加载、卸载；当应急压空机在“基本负荷”运行模式且处于“压力带 1”运行，此时应急压空机在压力降低到0.68MPa.g 时仍能自动启动，启动后按照压力带1 进行加载、卸载。试验期间应急压空机仍可用。

4.结束语

本文通过对试验期间核电厂应急压空机可用性的研究，为核电厂运行人员对应急压空机的运行模式设置提供了指导，并为应急压空机的运行操作文件提供理论依据。

参考文献

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