潘晓辉，张军强

（辽宁红沿河核电有限公司，辽宁 大连 116003）

核电厂发电机定子冷却水泵主备切换失灵分析及处理

潘晓辉，张军强

（辽宁红沿河核电有限公司，辽宁 大连 116003）

对红沿河核电厂定子冷却水系统的功能、流程和运行方式进行说明，对定子冷却水泵无法切换至备用泵运行问题进行原因分析，并介绍了在维修和技术改进方面采取的处理措施，为其他电厂提供参考。

定期试验；设计缺陷；弹簧断裂

红沿河核电厂发电机定子冷却水系统利用低电导率的水经过发电机定子绕组及其它带电体（如出线和中性点套管）内部的闭式循环，以带走电流产生的热量。在特殊情况下，还可以对定子绕组进行干燥，以提高其绝缘电阻值。定子冷却水系统是按照发电机最大连续出力设计的，将从定子绕组和端子排出的热量排出，在各种运行工况下，系统水的压力应低于氢气的压力0.5×105Pa。系统设置2台泵，均100%容量，正常运行时1台运行1台备用。当运行泵出力不足时，备用泵接到系统流量低信号自动启动，双泵运行维持系统流量190 m3／h。日常运行期间，每月2台泵定期切换1次，以此验证2台泵的可用性，提高泵的使用寿命。

1 故障过程

红沿河1号机组第一次大修后，2014年6月13日和8月1日运行人员进行了2次泵定期切换，准备将1号泵切换至2号泵运行，切换过程中，在2号泵启动、1号泵停运后出现系统流量低报警（流量低于150 m3／h），导致1号泵自动启动，运行人员手动停运2号泵，切换失败。

定子冷却水系统2台泵在正常运行时1台运行1台备用，如果运行泵出现故障停泵，同时无法切换备用泵运行，将会导致发电机失去定子冷却水，机组非计划停机，并存在反应堆跳堆和设备损坏的潜在风险［1］。

2 原因分析

2014年8月19日及8月26日，进行了多次双泵运行试验。模拟系统流量低，2号泵自动启动，试验的过程和结果基本一致，试验进行的5 min时间内，采用超声波流量计测量2号泵管路流量为0，电气盘显示2号泵电流为70 A，而1号泵电流为130 A。试验数据如表1所示。

表1 2014年8月19日定期试验数据

根据试验现象，2号泵运行电流基本为空载电流，且双泵并联运行期间，泵电流基本不变，同时结合多次试验记录的数据和趋势，对1号泵无法切换至2号泵运行的可能故障原因进行了分析，分析结果如表2所示［2－4］。

表2 1号泵无法切换至2号泵运行的原因分析

经分析认为1号泵出口逆止阀卡涩导致关闭缓慢或无法关闭的可能性最高，主要依据以下几点。

a.1号泵停运，2号泵单独运行时出现2号泵电流150 A持续2 s，超过额定电流（130 A）是不正常的。在额定电压一定的情况下，电流越大说明泵的出力越大，流量应该更大。但实际上2号泵单独运行发电机流量低于150 m3／h。很有可能由于1号泵出口逆止阀在停运后未回座而分流。

b.根据2、3号机切换过程中现场观察情况，切换成功时，逆止阀回座会有很大的撞击声，而现场多次切换过程中，未听到逆止阀回座的撞击声。

c.该型号逆止阀在1号机组第1次大修期间检查曾发现弹簧断裂，若逆止阀弹簧断裂，很有可能导致阀门卡涩无法回座。

为确认并消除故障，提出缓慢关闭1号泵出口蝶阀，直至切换到1号泵运行，以便隔离1号泵出口逆止阀，并进行检修的方案。

a.强制双泵运行，关小1号泵出口蝶阀，逐步减小开度至全关，系统流量无变化，停运1号泵（说明2号泵出力无问题）；若关闭1号泵出口蝶阀过程中系统流量不能维持下降至170 m3／h，则恢复出口蝶阀全开，停运2号泵（说明2号泵出力有问题）。

b.1号泵停运后，再缓慢开启1号泵出口蝶阀，若开启过程中系统流量无变化则恢复至蝶阀全开（说明1号泵逆止阀已全关）。若开启过程中系统流量逐渐下降，则停止开启，全关1号泵入口蝶阀（说明1号泵逆止阀内漏）。

c.若成功切至2号泵运行，进行1号泵出口逆止阀的检修。

3 试验过程及缺陷处理

2014年10月24日，项目组在3号机进行关阀切泵操作。试验过程中的数据如表3所示。

试验过程中，按照预定方案，逐步关闭1号泵出口蝶阀观察发现系统流量稳定，没有出现大幅波动的情况。1号泵出口蝶阀关闭约5／8时，1号泵电流开始减小，2号泵电流开始增大，此时1号泵出口蝶阀关闭开始对1号泵流量产生影响，全关后停运1号泵，2号泵单独运行，整个过程系统流量稳定。说明此方案可以在线不影响发电机冷却的情况下通过手动关闭1号泵出口蝶阀，停运1号泵切换至2号泵运行。

表3 关阀切泵操作试验数据

2014年11月，经各专业多次讨论并向电厂汇报同意后，决定在2014年11月6日执行手动关阀切泵方案，11月6日，根据在3号机验证过的方案进行手动切泵，成功将1号泵切至2号泵运行。解体检查1号泵出口逆止阀发现阀门弹簧断裂，逆止阀失去回座力导致无法回座。确定阀门故障后，更换了新的逆止阀。后经过运行充水排气后，逐步恢复隔离，启动1号泵。1号泵启动后系统双泵运行，按照定期切泵的程序一键停运1号泵，成功切至2号泵，再鉴定合格。整个过程持续8 h，最终成功消除了机组隐患。弹簧断裂的逆止阀如图1所示。

图1 弹簧断裂的逆止阀

该逆止阀在1号机第1次大修期间就曾发现有弹簧断裂问题，后来更换了新逆止阀。根据此故障可知，该型号阀门弹簧断裂属于阀门设计问题，对于后续机组的逆止阀会根据1号机的反馈进行检查。遗留在系统内的断裂弹簧计划在下次大修期间进行检查。

4 设计改进

根据红沿河多次发生弹簧断裂问题，逆止阀厂家将逆止阀的弹簧取消，消除了弹簧断裂进入系统的可能。并在阀板背面的中心点上增加一块金属重物，目的在于让金属重物的自身重力来代替弹簧的弹力，增加的重物自身重量为1 kg，作用于密封面上的重力与原来弹簧的弹力大致相等，所以止回阀的效果没有发生任何改变［5］。

整改完毕后，厂家对逆止阀的效果进行测试。试压台提供105Pa的气源压力，止回阀密封效果为零泄漏，证明增加的重物达到了原来弹簧等同的效果。然后将止回阀反转过来测试，再测试止回阀的开启情况，在105Pa的气源压力下，止回阀很快就将阀板推起，气源从导流管排出，止回阀开启情况正常。

以上测试证明了对止回阀弹簧的改造非常成功，试验结果完全达到现场的使用要求，同时避免了采用弹簧时造成异物掉落的风险。

5 结束语

由于该系统为发电机提供冷却水，设备十分敏感，不能进行过多的试验，经过对试验数据的深入分析，判断出系统内部故障点，制定了针对性的检修方案。经各专业协力，现场执行手动切泵方案成功切至2号泵，并确认了逆止阀故障点，在线更换逆止阀后使得系统双泵自动切换的功能恢复，整个处理过程包括关阀操作、隔离检修、充水排气、恢复在线都经过充分准备，有效地消除了机组存在的重大隐患。该问题发生后，集团其他电厂也发生了类似情况，红沿河的成功经验为其解决该问题提供了思路和方案。根据发现的问题，厂家也通过技术改造消除了该阀门在设计上的缺陷，现场更换完成后，系统、设备的可靠性将进一步提高。

［1］ 刘海青.发电机定子冷却水出入口压差异常原因及处理［J］.东北电力技术，2010，31（6）：22－24.

［2］ 吴兴伟，单 超.泵并联运行时流量最优分配方案的探讨［J］.东北电力技术，1997，18（5）：49－52.

［3］ 张 剑，唐芳轩.秦山第二核电厂发电机定子冷却水流量降低问题研究［J］.电气应用，2013，32（6）：63－65.

［4］ 杨 挺，雷水雄，许兆洋.核电厂发电机定子冷却水处理技术探讨［J］.中国科技信息，2013，24（7）：48－49.

［5］ 何 鹏.300 MW机组发电机定子冷却水系统改造［J］.中国科技信息，2009，21（5）：123－126.

Cause Analysis and Treatment on Failure of Switch to Standby Pump of Generator Stator Cooling Water in Hongyanhe Nuclear Power Station

PAN Xiao⁃hui，ZHANG Jun⁃qiang
（Liaoning Hongyanhe Nuclear Power Co.，Ltd.，Dalian，Liaoning 116003，China）

The function，procedure and operation mode of generator stator cooling water system in Hongyanhe nuclear power station is introduced，the reason that stator cooling water pump do not work is analyzed，the treatment and modification for this defect is intro⁃duced，it provides some references for other plants.

Periodic test；Design defect；Spring fracture

TM623

A

1004－7913（2016）04－0039－03

潘晓辉（1980—），男，硕士，主要从事核电站设备可靠性管理工作。

2015－12－08）