常规岛闭式冷却水泵入口过滤器堵塞原因分析及改进措施
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摘 要
常规岛闭式冷却水系统（SRI）是核电厂常规岛各个系统冷却器的唯一冷源。该系统能否保持正常运行，对其他系统乃至整个机组的安全稳定至关重要。本文主要针对常规岛闭式冷却水泵入口过滤器频繁堵塞的问题进行分析讨论，并且提出自己的想法及改进措施，希望能对预防和解决该问题提供一些参考。
关键词
过滤器;堵塞
中图分类号： F25B49/00 文献标识码： A
DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457 . 2020 . 17 . 72
0 前言
常规岛闭式冷却水系统作为常规岛众多系统所需的冷源，在电站运行发挥着重要作用。然而，在机组运行过程中，常规岛闭式冷却水泵的入口过滤器频繁堵塞。尤其是在夏季环境气温逐步升高的阶段，过滤器堵塞的情况极易发生。导致常规岛闭式冷却水泵无法正常运行，给机组的稳定运行带来很大困扰和隐患。
1 常规岛闭式冷却水泵入口过滤器堵塞原因分析
1.1 概述
核电厂常规岛闭式冷却水系统的主要作用是，在汽轮发电机组最大连续出力运行时，可以有效带走热量。在系统正常运行情况下，是一个完全封闭回路，系统中共有三台闭式冷却水泵，两台泵运行，一台备用。单台水泵入口都设置有一个独立的入口过滤器。冷却水经泵升压后汇集到出口母管中。它的主要功能是保证发电机各个辅助系统冷源的供应，从而保证发电机正常运行。
SRI泵的入口过滤器为单向过滤器，滤芯为筒形滤网，其本身不具备排污功能。当滤网内杂质随着时间积聚增多时，就会形成过滤器堵塞。
1.2 过滤器堵塞情况介绍
在日常工作中总结发现，每年7月份以后，天气逐渐变热，当环境温度持续上升至30℃以后，闭式冷却水泵入口过滤器就会出现堵塞的情况。维修人员从滤网清理出来各种堵塞物，经过技术人员检查分析，堵塞物质主要包括：各色油漆（涂层）、固体胶状物（橡胶）、金属腐蚀产物（焊渣），石墨碎片（金属石墨垫片）等。
1.3 过滤器堵塞的后果及危害
（1）如果过滤器频堵塞未及时发现，极易导致闭式冷却水泵运行时发生气蚀，最终可能造成设备损坏。还有可能导致泵的入口压力降低，一旦触发压力低的跳泵信号，SRI泵自动跳闸，将会引发系统较大扰动。在夏季环境温度持续偏高的工况下，闭式冷却水系统异常扰动将会对机组运行产生更大、更严重的影响。
（2）过滤器堵塞导致SRI系统流量和温度发生变化。SRI系统供水温度的不断变化，会引起其相关用户工作环境的变化，严重的时候会导致其部分用户的功能丧失。例如闭式冷却水温升高，导致润滑油系统的油温升高，进而导致润滑油的黏度变小。润滑油油膜不稳定，会导致汽机发生振动。闭式冷却水温升高还会引起发电机内部氢气温度升高。一旦氢温度升高到80℃以上时，就必须立即降低发电机组的有功功率，造成机组效率损失。闭式冷却水温升高还会导致凝汽器真空泵工作效率变差，引起汽机效率降低，等等。
（3）闭式冷却水过滤器堵塞情况发生后，需要立即对相应的闭式冷却水泵進行隔离疏水，并联系维修人员清理检修。等到清洗过滤器结束后，还要对其进行充水排气操作。整个处理过程大概需要4小时左右。而在处理的这段时间内，闭式冷却水泵的运行将会失去备用，如果再有一台泵故障无法使用，必然引起系统剧烈扰动，该情况会直接影响机组的安全稳定运行。
1.4 过滤器堵塞的原因
每当夏季来临时，随着周围环境温度的急剧攀升，海水温度也随之升高。而SRI系统冷却水温受海水温度变化的影响尤为明显。还有一个原因，夏季SRI闭式冷却水系统的负荷会大幅增加，系统中的各个热交换器的流量调节阀会开大。进一步导致冷却水系统流量流速加大。受影响最大的是汽机润滑油冷油器，会随着海水温度，每天发生3次从20%到100%的瞬间变化，直接导致闭式冷却水的流量从1200T瞬变到2000T，仅此闭式冷却水流量瞬间波动就达到600-800T之多。
我们都知道，一个封闭式系统内部各个点动压的变化与介质流速的平方成正比。因此一旦SRI系统内部的冷却水流量波动增大，必然会对系统内的管道激流处产生相当大冲击力。主要表现在系统弯道连接处、法兰连接处、系统各个热交换器等。而系统管道设备上的涂层、铁屑、各种腐蚀物都会掉落到流体中，随着时间的增加而慢慢累积。最终现象体现在过滤器的频繁堵塞。
根据上面的描述，造成SRI 过滤器频繁堵塞的原因是：夏季环境温度上升，导致系统流量增大，加之系统中部分冷却器调节阀周期性波动，进而带来系统流量反复波动冲击所致。
2 针对该过滤器堵塞的应对措施
通过上面的分析判断，我们得出了闭式冷却水泵入口过滤器频繁堵塞的根本原因。针对这种情况，我认为可以通过预防和改进两个方法来降低该异常对系统的影响。
2.1 预防性措施
（1）每年夏季工况时，我们应当加强对闭式冷却水系统运行的巡检关注，必须及时发现问题，并迅速响应处理过滤器堵塞问题。
（2）在正常运行工况下，保持汽机润滑油冷油器旁路手动阀有一定开度，从而使调节阀有一定的调节裕度。
（3）根据维修人员提供的建议，每年6-7月左右时，运行人员提前根据实际气温情况及时调整调节阀开度，当闭式冷却水流量明显增大时，联系相关人员对闭式冷却水泵入口过滤器滤网进行预防性清洗处理。
（4）过滤器堵塞物质中有来自系统内部本身的阀门法兰垫片，可以通过可行的检修方式，对其进行检查，必要时更换。
（5）联系技术人员，对滤网内涂层、铁屑等杂质的来源进行分析判断，并提出处理措施。 （6）针对SRI闭式冷却水系统本身的管道、泵体、水箱涂层进行清理，以减少相关堵塞物的来源。
2.2 改进性措施
通过上述预防性措施，我们已经可以将SRI泵入口过滤器堵塞的频率及风险降低。然而这些措施并不能预防一些紧急或突发情况。例如，当突然遇到2台运行的SRI泵入口过滤器同时堵塞的情况，我们仍然无法快速处理，必然会对机组稳定运行产生很大影响。另外，当机组大修结束，闭式冷却水系统充水启动时，入口过滤器的堵塞频率比夏季更加严重。一旦清洗不及时，必将影响机组大修的启动进度。因此，针对这些情况，我认为可以采取以下改进性措施。
2.2.1 增加过滤器旁路管线
在每台过滤器的旁路增加管线和阀门。正常运行工况下，可以保持过滤器运行，而旁路阀门关闭。一旦遇到紧急情况，可以临时采取旁路运行的方式。在此时，可以在保持水泵持续运行的情况下，迅速对堵塞过滤器进行隔离和清洗。但是，如果长时间处于旁路运行方式，系统中的杂质可能会对水泵运行产生一定影响。
2.2.2 增加备用过滤器
在系统的每列并联增加一台同样的过滤器，正常运行时，每列保持一台过滤器运行，另一台过滤器备用。当运行的过滤器发生堵塞时，可以快速切至备用过滤器运行。此种方式的不足之处是，由于该型号的过滤器体积较大，增加后会对造成现场空间拥挤，实施增加也有一定难度。
2.2.3 过滤器换型
目前我们使用的是普通筒形滤网过滤器。该型号不具备自动冲洗和排污功能。因此，我认为可以将现有过滤器换型，使用全自动直通式反冲洗过滤器。
全自动直通式反冲洗过滤器具备以下优点：纳污量大、不易受污物堵塞、无须进行拆卸清洗、可以在线监测过滤器的运行参数。最主要的是，它具有对原水进行过滤的同时，可以通过参数对滤芯进行自动清洗排污的功能。而且清洗排污时，不需要中断供水。在自动化程度高的同时，具备良好的可靠性。
此种过滤器包含手动运行和自动运行两种控制方式。不仅可以手动操作水流导向阀和排污阀进行冲洗，也可以通过压差表自动控制冲洗时间。
另外，该型号的反冲洗过滤器可以满足各种实际尺寸，运行流量以及过滤精度的要求，适用于各种运行工况。
通過对以上三种改进措施的分析比较，结合现场实际情况进行分析。我认为将现有过滤器换型改造为全自动反冲洗过滤器，是最有效的解决闭式冷却泵入口过滤器堵塞的方式。
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