淺析渦街氣體流量計(jì)的相關(guān)系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)與改進(jìn)措施

內(nèi)容摘要：本文介紹了某核電廠核島輔助廠房渦街氣體流量計(jì)(8SVA001BA) 的相關(guān)系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)，并對渦街氣體流量計(jì)(8SVA001BA)的所有來水和凝結(jié)水去處進(jìn)行了分析。通過分析計(jì)算總結(jié)出了渦街氣體流量計(jì)(8SVA001BA)頻繁補(bǔ)水的根本原因，并提出相應(yīng)的改進(jìn)措施。渦街氣體流量計(jì)(8SVA001BA)補(bǔ)水是核島日常工作之一，有時約每天補(bǔ)一次，如果不及時補(bǔ)水電廠主控將常時出現(xiàn)8SVA002AA 報警，液位降低可導(dǎo)致 8KＲT505MA 的取樣泵(8KＲT501PO) 不可用，從而導(dǎo)致 8KＲT505MA 不可用，8KＲT505MA 用于監(jiān)測 SVA 系統(tǒng)冷凝水活動，以發(fā)現(xiàn)氣體分離裝置和蒸發(fā)器的熱交換器泄露-屏障監(jiān)測，所以渦街氣體流量計(jì)(8SVA001BA)對核電廠的放射性監(jiān)測起著至關(guān)重要的作用。但是為何補(bǔ)水次數(shù)如此頻繁，說法眾說紛紜，其中好多的一個說法就是冷凝水通過冷凝水泵 (8SVA001/002PO)排至兩臺機(jī)組的常規(guī)島凝汽器。由于凝汽器中是負(fù)壓，每次在排水泵自動停運(yùn)之后會出現(xiàn)虹吸，將渦街氣體流量計(jì)(8SVA001BA)中水吸入凝汽器，導(dǎo)致其液位持續(xù)下降。那虹吸是不是液位下降的真正原因呢，本文將探討這個問題。
一、渦街氣體流量計(jì)(8SVA001BA)相關(guān)系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)
(一)系統(tǒng)組成
1． 凝結(jié)水回路。一臺凝結(jié)水貯存箱 001BA 收集從核輔助廠房的脫氣器和蒸發(fā)器來的凝結(jié)水;除鹽水分配回路，可進(jìn)行貯存箱的地衣次充水和補(bǔ)水;放射性測量裝置，它在貯存箱的凝結(jié)水入口處進(jìn)行測量;溢流管通過核島疏水排氣系統(tǒng)(ＲPE)與廢液處理系統(tǒng)(TEU)的各樓層疏水箱相連接;兩臺泵 001PO 和 002PO，并聯(lián)布置(一臺泵運(yùn)行，一臺泵備用)，它們將貯存箱 001BA 來的凝結(jié)水排入 3. 4 號機(jī)汽輪機(jī)廠房內(nèi)。
2． 放射性測量回路。放射性測量回路(測量核輔助廠房內(nèi)回收的凝結(jié)水的放射性)包括以下設(shè)備:一臺輸送泵放射性監(jiān)測系統(tǒng) KＲT501PO，它在箱體 SVA001BA 的入口處抽取凝結(jié)水樣，并將其送到放射性測量裝置;一臺熱交換器(由ＲＲI 回路供冷卻水)SVA001ＲF，它將凝結(jié)水樣冷卻至 40℃;一臺放射性測量裝置 KＲT505MA;一條與 ＲEN 系統(tǒng)相連接的管道，引入 SED 鹽水，保證回路沖洗;一臺流量計(jì) KＲT501SD。
(二)系統(tǒng)布置。冷凝水箱(001BA):0M 廠房(NB280)房間;冷凝水泵(SVA001PO －002PO):0M 廠房(NB280)房間。
(三)渦街氣體流量計(jì)(8SVA001BA)凝結(jié)水來源。4 號機(jī)組 TEP 除氣塔/蒸發(fā)器(4TEP001DZ/EV)、3 號機(jī)組 TEP 除氣塔/蒸發(fā)器 3TEP001DZ/EV、TEU 蒸發(fā)器(8TEU001EV) 冷凝水;輔助蒸汽分配系統(tǒng)(8SVA) 供氣母管上的疏水器 263、272、277PU 疏水;來自輔助蒸汽分配系統(tǒng)(8SVA)供氣管線支線負(fù)荷前疏水器疏水;來自 8KＲT505MA 取樣管線返回管線。
(四)渦街氣體流量計(jì)(8SVA001BA)凝結(jié)水去處。冷凝水泵 ( 8SVA001、002PO) 往凝汽器排水; 冷凝水回水箱(8SVA001BA)底部疏水閥 220VL 閥門內(nèi)漏;渦街氣體流量計(jì)(8SVA001BA)溢流管線跑水;渦街氣體流量計(jì)(8SVA001BA)排氣管線跑水。
二、渦街氣體流量計(jì)(8SVA001BA)液位降低的原因
由于來水支路比較多，對水位的上升下降判斷造成了一定的困難，但從排水情況分析，不外乎以下四種原因。
(一)渦街氣體流量計(jì)(8SVA001BA)底部疏水閥 8SVA220VL關(guān)閉不嚴(yán)或內(nèi)漏。如果 220VL 內(nèi)漏，此閥門下游溫度將和001BA 下部液體溫度差不多，由于 001BA 的溢流口與疏水閥下游連接在一起，從管線出口觀察目前是一直有水流出，且為連續(xù)水流，但實(shí)際下游出水溫度比較高，通過點(diǎn)溫儀發(fā)現(xiàn)高達(dá) 83 度左右，而溢流 220VL 上下游溫度大約在 60 度左右，同時閥門用 F 扳手無法再關(guān)緊，因此閥門內(nèi)漏的可能很小，從溢流口出水的概率比較大。
(二)渦街氣體流量計(jì)(8SVA001BA)溢流管線跑水。從上一個原因可以判斷溢流管一直有水流出，從現(xiàn)場的布置來看，從 KＲT 打出來的水進(jìn)入溢流管的可能性還是很大的。但從點(diǎn)溫儀檢查管道表面的溫度發(fā)現(xiàn)溫度高達(dá) 83 度，如果是KＲT 返回水，水溫應(yīng)該很低，因?yàn)橐呀?jīng)經(jīng)過 ＲＲI 水冷卻，同時從廠家提供的設(shè)備圖紙可以看出，這兩個口的水平距離相差約 175mm，因此從溢流管出來的水可能是蒸汽冷凝水。如果是蒸汽冷凝水，應(yīng)該不會造成液位下降，理由是蒸汽來自外部。
(三)渦街氣體流量計(jì)(8SVA001BA)頂部排氣管線跑水。從現(xiàn)場的管線出口觀察，一直有水不斷地流出，而且水流成連續(xù)線狀，可能是 001BA 不停地蒸發(fā)排氣，造成液位下降。渦街氣體流量計(jì) 001BA 水來自 4 號機(jī)組 TEP 除氣塔/蒸發(fā)器 ( 4TEP001DZ/EV )、3號機(jī)組TEP除氣塔/蒸發(fā)器3TEP001DZ/EV、TEU 蒸發(fā)器(8TEU001EV)冷凝水疏水溫度都是比較低的，經(jīng)過設(shè)備冷卻水系統(tǒng)(ＲＲI)冷卻，而且這些設(shè)備一般都不運(yùn)行。來自其它母管上的疏水器的疏水溫度比較高，這些疏水從 001BA 頂部進(jìn)入 001BA。通過點(diǎn)溫儀發(fā)現(xiàn)排氣管溫度達(dá)到 94 度。因此排氣管的連續(xù)水流好有可能的原因是疏水器排氣溫度較高的蒸汽進(jìn)入排氣管線后冷凝成液體，從而出現(xiàn)連續(xù)水流，但這個水理論上也不會造成001BA 液位下降。理由是蒸汽來自 001BA 外部，而不是001BA 內(nèi)部液體產(chǎn)生。
(四) 渦街氣體流量計(jì) (8SVA001BA) 中的冷凝水通過8SVA001/002PO 排水管線將水排至 3/4 號機(jī)的凝汽器。通過查找相關(guān)資料得出，虹吸的三個條件依次是管內(nèi)先裝滿液體;出水口比上容器的水面必須低;管的好高點(diǎn)距上容器的水面高度不得高于大氣壓支持的水柱高度。每次出現(xiàn)低低液位，必然排水泵啟動過，每次在排水泵自動停運(yùn)之后是不是出現(xiàn)了虹吸呢，SVA001BA 處于 0m，而凝汽器在 0m 以下，雖然在排水管上設(shè)置了倒 U 型管，但倒 U 型管的高度只有 9米［水封高 17m(從常規(guī)島負(fù)一樓起)到001BA 離地面約 1 米－7m(0 米) =9m］左右，根據(jù)查找相關(guān)資料，虹吸管好大真空高度一般不超過 8. 5m，那么計(jì)算的這個 9m 由于計(jì)算出現(xiàn)的誤差性，剛好在破壞虹吸的臨界值附近，所以會不會發(fā)生虹吸還要通過具體計(jì)算來確定。
(五)驗(yàn)證與分析四個原因。為了驗(yàn)證原因四的正確性，2016 年 11 月 9 日中班，001BA 出現(xiàn)低低水位報警后，現(xiàn)場開閥補(bǔ)水至 600mm 后(平時將水補(bǔ)到 600mm 消低報警后，約 1小時后即出現(xiàn) 500mm 低低報警)，經(jīng)主控同意，關(guān)閉了凝結(jié)水泵(001、002PO)出口閥，同時將三廢各蒸發(fā)器和除氣塔的疏水氣動調(diào)節(jié)閥至手動關(guān)閉位置，從而好大限度減少來水量。經(jīng)過約 6 小時的觀察，發(fā)現(xiàn)液位沒有下降，反而升高到750mm。因此可以斷定水從泵排水管線流走量非常大。渦街氣體流量計(jì)(8SVA001BA)容積為 6 立方，600mm 下降到 500mm，下降 100mm，約需要 1 小時，這個高度差不多處于罐子的中下處，從已知的參數(shù)可以估算出 3m* 1m* 0. 1m 等于300L，也就是說一小時至少跑了300L 水(忽略來水)，從原因一加原因三觀察看出，明顯一小時跑水量達(dá)不到 300L 這么大的量。那么這會不會是虹吸造成的呢，如果發(fā)生虹吸。

其中 p 1 代表 8SVA001BA 處大氣壓因罐子截面面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于虹吸管截面，所以 v 1 為零，p 2 代表凝汽器壓力，這里取7kpa，l 代表凝汽器與渦街氣體流量計(jì)(8SVA001BA)所處高度差，從現(xiàn)場實(shí)際布置目測大概是距離地面 5m 左右，帶入公式，計(jì)算得出 v = 17m/s 左右，即使考慮管道流阻，取 v =2. 2m/s，帶入公式計(jì)算一小時罐子的流量得出 πr2vt =22m 3 ，(查閱相關(guān)管道布置圖得知 r = 0. 03m，t = 3 600s)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于3 00l，所以不可能是虹吸，那么這 3 00l 水到底去哪里了呢。查閱資料得知，核電廠的凝汽器的負(fù)壓值在 5. 39 ～11. 8kpa，該值對應(yīng)的水飽和溫度范圍為 34 ～49℃之間，而排水管道中的水溫應(yīng)該在 50℃左右(通過水箱外部點(diǎn)溫儀測量的溫度在 60℃ 左右)。所以 8SVA001/002PO 排放到低液位停止之后，下游管道內(nèi)的水溫高于凝汽器負(fù)壓下的飽和水溫，會逐漸汽化，進(jìn)入凝汽器，造成冷凝水回水箱(8SVA001BA)液位的緩慢下降。通過對比發(fā)現(xiàn)，冬天里一周的報警次數(shù)都大于夏天里一個月的報警次數(shù)，原因是夏天凝汽器的真空壓力明顯高于冬天的凝汽器真空壓力，這就造成了管道里夏天的飽和水溫度明顯高于冬天的飽和水溫度，也就說明相同的溫度來水，冬天更容易發(fā)生汽化，所以液位下降也就更明顯。這個結(jié)果更加驗(yàn)證了渦街氣體流量計(jì)(8SVA001BA)水位下降是由于管道內(nèi)水汽化的結(jié)果，而不是虹吸。
三、改進(jìn)措施
通過上述計(jì)算得知造成液位下降的真實(shí)原因不是虹吸，沒有必要再增加 U 型管的高度來破壞虹吸。為了防止液位降低，可以在凝結(jié)水泵(8SVA001/002PO)設(shè)置氣動隔離閥，引入控制信號與凝結(jié)水泵(8SVA001/002PO)，當(dāng)任意一臺凝結(jié)水泵啟動，閥門開，反之，當(dāng)兩臺凝結(jié)水泵都停運(yùn)，閥門關(guān)閉，從而有效阻止通過冷凝水泵下游管線氣化造成冷凝水箱液位降低。
四、結(jié)語
凝結(jié)水泵(8SVA001/002PO)排放到低液位停止之后，通過計(jì)算分析得出目前的 U 型管高度滿足破壞虹吸要求，不會發(fā)生虹吸，造成液位下降的真實(shí)原因是凝結(jié)水泵下游管道內(nèi)的水溫高于凝汽器負(fù)壓下的飽和水溫，會逐漸汽化，進(jìn)入凝汽器，造成渦街氣體流量計(jì)(8SVA001BA)液位的緩慢下降。

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