关注水锤现象对电厂的正常运行造成的影响

关注水锤现象对电厂的正常运行造成的影响一．事件举例：事件1电站：OconeeUnit1（美国PWR）[MERATL04-032]事件日期：02/01/2004事件名称：取样时水锤现象引起主系统泄漏事件描述：2004年1月2日，对稳压器取样时主冷却剂通过安全阀（1RC-206）泄漏到了反应堆厂房内。泄漏发生在1#机组稳压器取样管线在取样时。因泄漏量超过了37.8L/min，因而被定为异常事件。执行了异常运行规程后泄漏被终止。要点分析：取样工作在满功率时为每周一次，在机组启动期间会更频繁一些。取样时，主冷却剂从稳压器流出后在最低流量2L/min,最少需保持15分钟。样品取得后，关闭1RC-53,-85,-87,-147,-202，终止主冷却剂流向取样池。最后关闭IRC-6和IRC-7（取样管线和稳压器的隔离阀）。如此一来，高温的流体就滞留在了隔离阀（IRC-6和IRC-7）和取样阀（IRC-7和IRC-53）之间了。取样管线是没有保温的，这部分液体会冷却至室温。液体冷却后体积收缩，而管道内的容积是不变的，于是部分液体闪蒸成为气态。试验数据显示在关闭了IRC-6和IRC-7后的15分钟内管道内气腔就会建立，而该气腔的压力最终会达到真空状态。被封闭在管道内的液体越多，形成的气腔就越大。这段管子内的气腔最大会达到整个管子体积的40%，并将一直保持到下一次取样开阀时。当取样时会先开隔离阀（IRC6和IRC7）。根据计算机记录的数据看，IRC6通常先开3秒钟后IRC7再开。IRC6的开启时间为11″IRC7的开启时间为1.3″。当IRC6开启时气腔会破裂，水锤现象会发生；当3″后IRC7开启时气腔同样会破裂并再次发生水锤现象。第二个气腔明显大于前一个，而且IRC7的开启时间又特别短。于是，第二次的水锤现象的数量级会比IRC6开启时的水锤现象大很多。IRC6和IRC7阀的开启造成的冲击，足以使安全阀的起跳。据对IRC-206（安全阀）的阀座的金属检查报告显示，在该安全阀开启时有异物卡在了阀座和阀瓣之间。阀座的损坏导致了主冷却剂的泄漏。这种水锤现象可以通过合理制定操作程序来避免气腔的形成。纠正行动:1.修改《稳压器取样规程》使得隔离阀IRC6和IRC7的操作更加合理。2.审查《蒸发器取样管线的操作规程》，必要时修改。3.审查《蒸发器排污管线》的操作规程，必要时修改。4.检修部门加强防异物的管理。5.系统工程的相关人员应通过培训让运行人员充分了解系统中可能受水锤影响的部位和状态。6.对稳压器取样频度加以评价，确定是否可以降低取样的频度。事件2电站：PickeringUnit5-8（加拿大PHWR）[EARATL03-006]事件日期：12/03/2003事件名称：因除盐水冷凝制水管焊缝破裂致使多个机组大修事件描述：连接正常冷凝制水管（重水堆特有）和应急冷凝制水管之间的管嘴焊缝因水锤现象而出现裂纹。水锤引起的异常振动导致了焊缝在交变疲劳应力的作用下产生了裂纹。因它牵涉到其它的运行工况，所有运行着的机组全部被迫停堆。该管道的支撑在1990年曾经因发现有异常振动和管线移动的痕迹而实施过变更。在2000年7月也曾发现过因水锤现象引起的异常现象。事件要点：因化学方面的要求实施的变更，使得应急冷凝制水管的阀门必须手动操作才能满足运行需要。手动操作时阀门的快开快关，引起了更多的瞬态。另外，尽管这类事件一再重复发生，大家对启动时的水锤现象习以为常，认为是正常操作时的必然现象。纠正行动：1.增加管线监测装置，监测阀位、系统压力、管道的振动等。2.现场巡视规程中必须包括对管道支撑状况的检查，以便及时发现降级状况。3.在役检查中应当包括对这段管线的壁厚和焊缝的检查。4.修改预防性维修规程，使其包含对该段管线的检查维护。5.工程人员应对其它可能发生水锤现象的系统评价水锤对系统造成的影响。事件3电站：UK–GCR-Magnox[EARPAR02-030]事件日期：06/02/2002事件名称：蒸汽冷凝后导致在蒸汽排放管内发生了水锤现象事件描述：蒸汽排放管发生水锤现象引起异常振动，致使相邻的位于2#机组厂房和汽轮机厂房之间的反应堆冷却水管道发生断裂。事件发生在利用两台机组的蒸汽排放系统的内联管进行从1#机组到汽轮机之间的蒸汽排放切换过程中。要点分析：操纵人员不知道在2#机组的大气排放管线中存在冷凝问题。当蒸汽通入时，冷凝形成的气腔破裂，发生水锤现象。系统设计就允许蒸汽排放系统和排放管线同时操作。纠正行动：1.在下次同样操作时，应严格遵照规程指示，确保暖管等消除水锤现象的工作能得到有效实施。2.重新审查蒸汽排放系统在机组启动、正常运行等各个工况下的操作规程，审查应结合原始设计意图来进行。3.对电厂的相关人员就这起事件以及这一系统良好操作习惯进行循环培训。事件4电站：Canada–PHWR-OntarioHydro[WOE01410]事件日期：22/09/2004事件名称：在准备蒸汽加热系统试验时发生了水锤现象事件描述：在准备蒸汽加热系统（PHWR）的压力试验时发生了猛烈的水锤现象，致使阀门的执行机构开裂。事件要点：设计变更后，系统允许出现蒸汽被封闭在管内，并冷凝后形成气腔，最终发生水锤现象。二.在避免水锤发生方面应重点考虑的要点1.在从事现场活动时（巡检、做安措、检修等）应注意寻找发现一些关于水锤即将或曾经发生的迹象，例如：很大很尖的噪音、支吊架或管支撑的裂纹、用螺栓连接的部件的突然泄漏、管道位置的移动、管道的开裂。当发现这些迹象时，应考虑到水锤缺陷的影响。2.在整个蒸汽系统中识别出哪些部位会出现水锤现象、及一旦发生的严重程度。3.我们应当对管道的松垂度进行检查，如果发现有松垂现象应及时处理。4.检查管道保温层的有效性，这样即有利于节约能源又可以避免管内局部冷凝现象的产生。5.是否所有的蒸汽隔离阀都有旁路系统？切记如果冷凝气腔已经存在的话旁路系统并不能避免水锤现象。6.对于蒸汽系统和水系统，是否存在一些弥补系统设计不足而采取的临时措施，这些临时措施和水锤之间的联系。7.在开启蒸汽管线阀门前，应采取哪些相应的措施来确认管线上的阀门的操作顺序是恰当的？8.将蒸汽引入管道内前，应采取哪些措施来确认管道里没有水？9.当改变蒸汽系统的系统切换、配置时，应充分评估对系统会有哪些潜在的影响。如何保证相关的管件、阀门等内没有未排出的气腔？10.当我们改变规程或实施变更时应充分识别出一些潜在的关于水锤产生的不利影响。11.对于某些重要系统我们应当实现考虑好临时处理措施，来应对锤现象的突然发生。三.我厂相关的状态报告原因分析中提及“水锤”的有：ZTBG05-01033SG排污扩容器A筒体漏汽原因可能可能涉及“水锤”的有：ZTBG04-08008开式工业水管道多处渗漏ZTBG04-1101204厂房二回路海水系统漏点较多ZTBG05-040151＃主抽下部管道焊缝漏ZTBG04-04020汽机1#、2#主抽气器本体渗漏汽水缺陷较多ZTBG04-03006汽机真空密封水系统漏点较多ZTBG02-07041V19－04A与扩容器A之间管道冲刷减薄严重等等。相关状态报告一、ZTBG05-01033“SG排污扩容器A筒体漏汽”2005-1-22日11:00发现SG排污扩容器A保温层漏水,14:40拆开保温后发现扩容器筒体上有8mm大小的洞,喷水汽很大。隔离SG排污，联系检修和生产计划核岛专业人员对缺陷进行确认，并对排污扩容器筒体以及以前的缺陷安全阀渗漏进行处理。21：00扩容器A筒体上的洞打好补丁，焊接修补后不漏。同时扩容器A安全阀更换成经过校验的新阀后也已经不再漏，将SG排污切至凝汽器（分析结果合格）。进一步行动建议：大修期间对水汽两相的容器状况进行普查。受影响的设备或文件或材料：化学性能稍有影响。直接原因：在高温高压（5.3Mpa、270℃）的二回路水流经扩容器时，由于容积突然增大，压力从5.3Mpa骤降到0.25Mpa，使原处于饱和状态的排污液变成过饱和状态，部分水汽化变成蒸汽。在汽水两相流的作用下，对容器壁产生水锤和冲蚀现象，加上容器壁选材不当，导致容器壁厚减薄量逐年增大，最终造成SG排污扩容器A筒体贯穿、漏汽。经验反馈总结这4起事件都是因各种原因引起了严重的水锤现象，并最终导致了设备损坏，系统降级等后果。从这些事件的后果来看，水锤现象的发生轻则影响设备的寿命，重则直接导致设备的损坏和系统降级。引起水锤的原因水锤导致的后果1.操作规程不合理2.变更设计时没有考虑到如何避免水锤现象的发生3.操纵人员缺乏如何避免水锤发生的知识和意识。1.重要系统安全阀动作2.焊缝受水锤影响出现疲劳裂纹3.严重的水锤现象直接引起管道断裂4.阀门的执行机构等部件受损鉴于水锤现象可能引起的严重后果，建议有关部门结合原因和可能涉及的后果以及WANO推荐的预防手段对我厂的水锤发生的可能性加以评价。根本原因：1.书面交流：现有在役检查管理程序没有涵盖SG排污扩容器；设备维修大纲尚未颁布实施，SG排污扩容器至今没有维修规程。结果导致SG排污扩容器至今无法切实安排预防性维修、没有进行在役检查。2.设计配置和分析：SG排污扩容器筒体在设计中选用碳钢材料，在汽液两相流的工况下，容器受严重的冲蚀、水锤作用，根本无法保证设备的使用寿命达到30年。行动计划:本部门负责的项目：会同上海设计院给出解决SG排污扩容器缺陷的方案。（生产计划部2005年12月30日前完成）1.安排编制SG排污扩容器的维修规程。（系统工程部2005年12月30日）2.编制SG排污扩容器的在役检查管理准则。（技术支持部2005年12月30日）根本原因详细分析：据查实，2003年8月与2004年7月分别曾安排过SG排污扩容器A和B的检查。检查内容为SG排污扩容器外部检查、密封部位检查及紧固件检查。检查结果是两台容器设备密封部位均无泄漏，紧固件无任何松动。尽管安排了SG排污扩容器检查维护，但这只涉及到设备的外部情况，无法了解设备的根本状况（包括壁厚减薄量）。根本原因分析如下：1.书面交流：现有在役检查管理程序没有涵盖SG排污扩容器；设备维修大纲尚未颁布实施，SG排污扩容器至今没有维修规程。结果导致SG排污扩容器至今无法切实安排预防性维修、没有进行在役检查。1)目前在役检查大纲覆盖的范围较小，它主要是根据ASME规范以及HAD103/07“核电厂在役检查”来确定在役检查范围的，仅包括了蒸发器、稳压器等重要核级设备。有相当部分的核岛设备在焊缝、壁厚等金属监督方面无大纲、准则作为依据。本次SG排污扩容器A筒体漏汽虽是筒体壁厚减薄造成的。但从金属监督管理方面来说，没有该设备的焊缝、壁厚等金属监督方面的大纲、准则是根本原因之一。这使得容器在壁厚减薄量方面无法得到很好的掌控。据了解，目前技术支持部正在编写“自主检查大纲”，将会把很多“在役检查大纲”没有涉及的需要在役检查的设备纳入其中。措施：尽快出台“自主检查大纲”。2)设备维修大纲尚未颁布实施；SG排污扩容器至今没有维修规程。因为没有大纲和规程，致使设备的维修频度和维修内容都没有执行的准则，使得设备维修计划的编排还停留在凭经验编排的层面上，势必会造成设备维修时间、内容的编排不合理、不科学，以至无法准确掌控设备缺陷。措施：尽快实施设备维修大纲；安排编制还没有维修规程的设备的维修规程。2.设计配置和分析：SG排污扩容器筒体在设计中选用碳钢材料，在汽液两相流的工况下，容器受严重的冲蚀、水锤作用，根本无法保证设备的使用寿命达到30年。1)SG排污扩容器的设备型号为：LP-4，筒体材料为碳钢，属于标准设备。设计单位728院，在设计中对该设备选用标准设备，使用寿命为30年。据此，我们认为设计是有缺陷的。虽然排污液对容器无腐蚀，但筒体选用碳钢材料，在汽液两相流的工况下，容器受冲蚀、水锤是很严重的，根本无法保证设备的使用寿命达到30年。措施：会同上海设计院给出解决SG排污扩容器缺陷的方案。本例具有一定的代表性，有相当设备的实际情况与此相似。二、ZTBG02-07041“V19－04A与扩容器A之间管道冲刷减薄严重”在处理V19－04