論文介紹了核電站蒸汽發(fā)生器二次側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)新內容。

1 引言

蒸汽發(fā)生器（SG）二次側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鍵路徑工作。本文基于蒸發(fā)器二次側水壓試驗聯(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)水溫通過功率調節(jié)控制在 90℃以內。

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 二次側的水量。②在蒸發(fā)器管板外側設計輔助加熱裝置加熱管板。分析SG 的結構可發(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)器管板外側布置工業(yè)用加熱毯，限制加熱毯的溫度在 90℃以內對管板金屬進行輔助加熱，#終以一次側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，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 內加完。③加熱期間進行補水和加藥操作時持續(xù)運轉循環(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平臺進行邊界相關檢查和安全閥解除鎖定，然后緩慢降壓。該試驗相關技術參數(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 水質的前提條件是系統(tǒng)上相關閥門設備檢修，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 結語

本文提出的 SG 二次側水壓試驗的工期改進方向和工藝創(chuàng)新內容應用在工期優(yōu)化、質量管理和安全控制方面有著重要的意義。

 

 

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