核电厂二次滤网简介及故障处理总结

核电厂二次滤网简介及故障处理总结

肖飞

福建福清核电有限公司  福建 福清  350318

摘要：核电厂循环水二次滤网是核电厂的关键敏感设备，当滤网发生故障时，会 对凝汽器的安全运行产生影响，进一步影响核电厂安全运行。同时处理二次滤网 缺陷需要电厂进行降功率，又影响电厂的经济效益。本文简要介绍了某核电厂凝 汽器海水二次滤网的结构及工作原理，并对二次滤网历史故障进行了总结分析， 为当前机组和以后同类型机组处理故障时提供参考。

关键字：二次滤网；故障分析

Briefintroductionand fault treatment summary of secondary

filterscreeninnuclearpowerplant

Xiaofei

(FujianFuqingNuclearPowerCO.,LTD,OperationDepartment

II,Fuqing,FujianPr350318)

Abstract:thecirculatingwatersecondaryfilterscreenofnuclearpowerplantisthe keysensitiveequipmentofnuclearpowerplant.Whenthefilterscreenfails,itwill affectthesafeoperationofcondenserandfurtheraffectthesafeoperationofnuclear powerplant.Atthesametime,itisnecessaryforthepowerplanttoreducethepower todealwiththesecondaryfilterscreenfault,whichalsoaffectstheeconomicbenefits ofthepowerplant.Thispaperbrieflyintroducesthestructureandworkingprinciple oftheseawatersecondaryfilterscreenofthecondenserinanuclearpowerplant,and summarizesandanalyzesthehistoricalfaultsofthesecondaryfilterscreen,soasto provideareferenceforthecurrentunitandthefutureunitsofthesametypetodeal withthefaults.

Keywords:secondaryfilterscreen;Failureanalysis.

1.二次滤网概述

核电厂循环水二次滤网的用途是：过滤循环冷却水，除去可能堵塞凝汽器管 板及管子的杂物，从而改善运行条件，延长机组寿命。某核电厂3/4号机组的二 次滤网为兰州宏祥电机技术开发有限责任公司供货的 HXEW2600 型过滤器(1、2 号机组二次滤网为上海达极供货的PR-BW800型过滤器)。每台机组配置4套循 环水二次滤网，设备现场位码为CRF510/520/530/540FI，它们布置在凝汽器海 水入口管道处(-13.40m汽机房循环水阀门坑内)，其中3CRF001PO对应二次滤 网为3CRF510/530FI，3CRF002PO对应二次滤网为3CRF520/540FI，而4#机组的 对应关系是相反的。

循环水二次滤网系统布置示意简图

2.循环水二次滤网工作原理

二次滤网是通过网芯固定、排污转子旋转的方式完成冷却水过滤及滤网反洗， 确保系统的无故障运行。

循环水二次滤网主要部件图

2.1 二次滤网工作流程

未过滤的冷却水(来自CRF循环水泵出口管道)首先进入滤器“污水端”— —A侧，经由滤网有效过滤后，从B侧流出。杂质滞留在滤网上，滤网两侧压差 增加。系统对滤网压差进行连续监控，当压差达到某设定值时，系统启动滤网反 洗。驱动电机与减速机I(涡轮蜗杆结构)连接，通过传动轴将动力传递给减速 机II(伞形齿轮结构)，再经主轴包组件传动后带动反冲洗接污斗旋转，接污

核电厂二次滤网简介及故障处理总结

斗可覆盖整个滤网的16个网斗进行全面反冲洗。

二次滤网运行原理图

排水管管内有水阻，因此滤网反洗所需的水流量仅为未过滤冷却水流量的 3%。滤网反洗所需的水流量相对较小，因此滤网反洗的短暂过程不会对冷凝器/ 热交换器的冷却水供给产生不良影响。

2.2 二次滤网降压反洗原理

二次滤网能够实现上述反洗功能，源于一个基本原理：降压反洗。降压反洗 的工作流程如下简图：

过滤状态

降压状态

滤网反洗状态

反洗过程中，反洗转子持续在整个滤网网面上转动。滤网上被转子覆盖区域 内的杂质所承受的前后压差下降。杂质前后压差下降的同时该区域水流反向，过 滤水产生的反洗水流将杂质冲离网板。反洗过程中，滤网网面被反洗转子覆盖的

区域与冷却水完全隔离，因此，即使网面上堆积的杂质量很大，滤器仍然可以持 续进行有效过滤。如果反洗转子碰到特别大块的杂质，如树枝或木块等，控制系 统将自行启动

反洗转子自动反转：一旦反洗转子遇到障碍物阻碍了转子的正常转动路径， 反洗转子将自动朝反方向转动！二次滤网的所有运行模式均具备自动反转功能， 因此有效确保了二次滤网的运行可靠性。

3.二次滤网运行控制

二次滤网的控制由PLC完成，并通过硬接线与DCS相连。每台二次滤网使用 一套PLC进行控制，每台机组配置4个二次滤网就地控制柜，二次滤网控制方式， 提供以下三种控制方式：

就地人工控制，通过就地控制箱上的按钮来启停反洗系统。

差压控制，当滤网前后差压达到某一定值时，自动反冲洗滤网。对于3

号机二次滤网，当滤网前后压差达到启动值(40kPa)，自动反洗滤网。 当压差达到报警值(45kPa)时会发出压差高报警，厂家反馈滤网所能 承受压差可以达到300Kpa。

核电厂二次滤网简介及故障处理总结

时间控制，在规定的时间内，无论差压是否达到某一定值，均自动排污

一次。当定时时间显示达到设定值(2160min)，自动反洗滤网。   以3CRF510AR为例，就地控制柜面板上的旋钮和指示灯共5个，见下图：

二次滤网就地控制柜3CRF510AR

a)手动/自动/远控旋钮：手动/自动/远控选择。正常运行时，一般设置为远控；

b)电源开/关旋钮：旋钮上白色箭头旋至“开”表示电源投入， 白色箭头旋至 “关”表示电源断开；

c)系统报警灯：系统发出报警，系统报警灯亮；

d)紧急停运按钮：紧急停运循环水二次滤网系统；

e)程序运行灯：电源投入时，程序运行灯亮。

3.1 二次滤网就地控制柜控制屏

二次滤网就地控制柜控制屏“首页界面”

就地控制柜控制屏“首页界面”可对二次滤网的正转/反转过电流设置，对 差压启动值和差压高报警值设置。其中，正转过电流设置为 3000mA，反转过电 流设置为3000mA；差压启动值设置为35kPa，差压高报警值设置为35kPa。

电流/压差设置方法：点击“电流/压差设置按钮”→点击“各设置下方数字

空格”→在弹出的输入界面中输入需设置的数值→按回车确认。

二次滤网就地控制柜控制屏“手动操作面板”

在就地控制柜控制屏“首页界面”点击“进入系统”按钮即可进入手动操 作面板。二次滤网手动操作时，应将就地控制柜面板上“手动/自动/远控旋钮” 旋至手动位置，然后再点击控制屏手动操作面板的“滤网正转”“滤网反 转”“滤网停止”“排污阀开”“排污阀关”“排污阀停”按钮进行相应操作。

二次滤网就地控制柜控制屏“自动操作面板”

在就地控制柜控制屏“手动操作面板”点击“自动面板”按钮即可进入自  动操作面板。二次滤网自动操作时，可通过控制屏自动操作面板上“定时时间设  定”输入框设置定时时间，当前定时时间设定为2160min，当“定时时间显示” 达到设定时间值时，自动完成二次滤网的旋转定位及排污。通过控制屏自动操作  面板上“排污时间设定”输入框设置排污时间，排污时间设定为60S。

在“定时启动”控制的设定时间内，无论时间是否达到定时时间设定值，压 差控制均优先于定时控制，进行二次滤网自动反冲洗。

当就地控制柜面板上“手动/自动/远控旋钮”旋至自动位置，可在控制屏自 动操作面板上点击“自动启动”按钮使二次滤网运行一个周期。

4.二次滤网缺陷总结

某核电厂1-4号机二次滤网多次出现问题，并且每台机组均因二次滤网问题 导致降功率，其中主要问题为减速电机与主轴之间的定位销脱落或断裂，导致传 动失效，二次滤网无法正常工作。

4.12CRF530FI故障

2018年06月08日，2号主控出现2CRF732KA报警(凝汽器B503VC阀后二 次滤网2CRF530FI故障)，手动盘车检查无明显卡涩，但启动后发现电机多次 存在卡涩翻转，现场电机减速箱涡轮蜗杆存在一定倾斜。之后 2 号机降功率至 600MW，停运2CRF002PO，隔离2CRF530FI进行解体检查，确认原因为轴承室三 道O型圈失效导致主轴组件轴承部位进入大量海水和淤泥，主轴转动存在卡涩 及传动不均匀。主轴旋转时在轴向及径向窜动量极大，其产生的附加剪切力作用 在减速器与主轴组件连接销钉上，使得销钉脱落或断裂，继而造成连接螺栓受力 断裂。因此出现减速器及万向节传动轴下沉，上部电机减速箱与万向节传动轴连 接键配合深度不足引起键及键槽磨损，最终导致传动失效，二次滤网压差无法降 低。

4.23CRF510/520/530FI失效

2018年08月13日和2018年09月11日，3CRF530FI和3CRF520/540FI均 出现故障报警，现场检查发现二次滤网压差偏高，在40-45KPa之间波动。3号 机两次降功率至600MW，进行隔离处理。确认为减速机II输入端与输出端之间 固定螺栓断裂，导致减速机Ⅱ部件掉落。

减

速机II断裂螺栓位置

4.31CRF530FI电机正向、反向均无法正常旋转

2019年5月13日，就地检查发现1CRF530FI二次滤网电机正向、反向均无 法正常旋转，同时1CRF530AR上显示反洗电机故障。经检查确认为 1CRF530FI 正反转探头磨损，更换探头后恢复正常。

4.44CRF530FI驱动减速机1与驱动轴连接脱开

2019年5月14日，巡检发现巡检发现4CRF530FI二次滤网驱动减速机1与 驱动轴连接处脱开。现场手动启动二次滤网电机能正常转动，但无法带动执行机 构转动，经过拆卸电机、拆卸传动轴检查发现II级减速机发生移位，原因为二 级减速机固定螺栓脱落，在4号机调停窗口进行了处理。

4.5手动启动4CRF520FI运行一段时间后，4CRF520AR故障断电

2019年5月14日，运行现场手动启动4CRF520FI运行一段时间后，4CRF520AR 故障断电，电机停运。经核实为4CRF520FI电机进线电缆A相绝缘皮因电缆端接 时划破电缆绝缘皮，并留有有长划痕，运行过程中发生单相接地导致4CRF520AR 柜内总电源跳闸，对破损部位进线绝缘包扎处理后恢复正常，并对3/4号机其他 二次滤网进行排查。

5.隔离检修工作经验反馈

5.1停运一台CRF泵降功率目标值

隔离二次滤网需停运一台循泵，根据故障规程，此时需降功率至550MWe。 但经过各专业评估并实践得出：单台循泵运行时，机组可保持在 720MW 功率平 台下运行，但在海水温度接近32℃时，真空度可能会超出报警值 11.8kpa.a， 需加强对真空度的监测，尽量控制在报警值范围内。若在 720MW 功率平台下堆 芯轴向功率仍不能满足要求，可视循环水温度情况，继续提升功率，但需保证真 空度值低于11.8kpa.a，建议功率最高不超过 750MWe。

5.2二次滤网故障时不停循环水泵进行检修即循环水泵保持半侧运行情况调研：

1、厂家调研：

1)循环水泵压力低于设计压力，对管板、钛管、膨胀节影响不大，但循环水接 管流速达到4.7m/s，钛管内流速达到 4.5m/s 时，长时间运行可能影响钛管寿 命；

2)凝汽器半侧运行时，汽轮机最大负荷不高于 70%。

3)若进行单台凝汽器半侧运行，循泵流量可能会减小，根据厂家建议，泵最小 流量不小于额定流量的80%，即22.1立方米/秒内可长期运行。

2、同行调研：

1)根据调研，同类型的核电厂机组未验证过该工况；

3、初步结论：

鉴于同类型核电机组均未做过一台凝汽器半侧运行的试验，以及按照设备厂家意 见，一台凝汽器半侧运行可能影响凝汽器钛管寿命，可能使循泵处在低于80% 额定流量下运行，按照保护设备的保守原则考虑，不建议一台凝汽器半侧运行。

6.结束语

凝汽器海水二次滤网发生故障后，对机组负荷影响较大，直接关系到发电经 济效益。通过对二次滤网历史故障的梳理分析，并对处理过程进行了总结，为后续机组处理提供经验。

参考文献

[1]李文伟，凝汽器海水二次滤网故障分析及改进，《冶金动力》，2021

[2]侯晓宇，核电厂二次滤网主轴进水腐蚀原因分析及缓解策略，《中国核科学技术进展报 告》，2019

作者简介：肖飞(1987-),男，工程师，现主要从事核电厂运行工作