摘要:核电二回路水压试验是新建核电站的里程碑节点,是对常规岛二回路系统设计、设备制造、安装质量的首次检验。笔者以福清核电1#机组二回路水压试验前期准备为例,将准备过程中的良好实践总结出来,希望能够为后续电站提供一定的参考。
关键词:核电;二回路;水压试验;良好实践
概况
国内各核电机组二回路水压试验常用两种方式:分系统水压和联合水压。分系统水压以系统为单元,逐个系统进行边界隔离、充水、排气、升压,分别进行强度性试验和严密性试验;联合水压即从电动给水泵出口隔离阀起,经高压给水管道、高加及其旁路、给水流量调节站、蒸汽发生器、主蒸汽系统至汽轮机高压主汽阀前及各新蒸汽用户前阀门为边界隔离、充水、排气、升压,并分别进行强度性试验和严密性试验。
通过比较,二回路联合水压总体边界相对较少,临时措施不多;并且联合水压要求二回路水系统前后贯通,这样为水压试验前联合冲洗制造条件,继而能够保证蒸汽发生器进水水质,也为水压试验后系统保养创造良好条件。经过分析,福清核电1号机组二回路水压试验决定采用联合水压的方法。由于主蒸汽系统与高压给水系统设计压力不同,故选择主给水流量调节阀后截止阀为给水系统与主蒸汽系统边界,分为2个压力区,系统整体升压至主蒸汽系统试验压力平台时,关闭该截止阀,然后主给水系统继续升压至主给水系统压力平台。
1 联合水压参数
电厂管道实施水压试验可参考文献较多,其中对压力、温度、水质、升/降压曲线、验收准则等重要指标要求不大一致,笔者就福清核电1号机组二回路联合水压试验各项参数确定原则总结如下:
1.1 确定主要依据文件
1.1.1 设计文件
查《福建福清核电1、2#机组工程总承包合同》附录I[1]:规范、标准与管理规定5.2节,常规岛工艺系统(包括热机、化水、暖通和水布专业)设计中采用的主要标准和规范为:DL/T5054-1996火力发电厂汽水管道设计技术规定。所以,水压试验方案应与该技术规定的要求相一致。
查工程设计文件《调试阶段水化学技术规定》[2],其对蒸汽发生器二次侧水压试验和湿保养用水的水化学技术规定非常明确,必须做为蒸汽发生器进水水质要求的直接依据性文件。
1.1.2 厂家文件
搜集水压试验范围内阀门、高压加热器、蒸汽发生器、流量孔板、文丘里管等设备的厂家文件,注重对设备试验压力、水质、水温要求的理解,并做为制定方案的依据。
1.1.3 其它标准、规范
DL5031-94电力建设施工及验收技术规范(管道篇)
TSG D0001-2009压力管道安全技术监察规程-工业管道
RCC-M压水堆核岛机械设备设计和建造规则(1993版):C5000
1.2 确定压力边界
二回路水压试验管线分别以电动给水泵出口隔离阀和汽轮机高压主汽阀为起止边界;和水压试验系统有接口,但又不参与水压试验的管道,均以阀门为边界;由于取样、加药系统管道较小,临时封堵及水压试验后恢复工作量不大,所以在水压试验管道出口500mm处采用堵板焊接封堵;系统排气、排水管道,均以阀门为边界;仪器仪表管道均以二次阀为边界;系统内安全阀均用工装锁死。
1.3 确定试验压力
根据《DL5031-94电力建设施工及验收技术规范》【3】(管道篇)要求:试验压力应不小于设计压力的1.25倍。根据《DLT5054-1996 火力发电厂汽水管道设计技术规定》【4】要求:水压试验的压力(表压),应不小于1.5倍设计压力。根据系统手册(高压给水加热器系统)【5】要求水压试验压力:18.3MPa(1.5倍)。根据TSG D0001-2009压力管道安全技术监察规程-工业管道【6】要求,不低于1.5倍设计压力,达到试验压力后,稳压10min,再将试验压力将至设计压力,保压30min。根据RCC-M压水堆核岛机械设备设计和建造规则(1993版)要求,不应低于设计压力的1.5倍。
结论:结合参考电站成功经验,选取:强度性试验取设计压力1.5倍,保压10min;严密性试验取设计压力,保压30min。
1.4 确定升\降压曲线
RCC-M中B5140规定:在温度稳定以后,无特殊要求时,容量大于1 m3 的部件以低于10 bar/min(即1 MPa/ min) 的速度升压。本次水压试验升压曲线应该满足RCC-M中对蒸汽发生器的升压要求。出于安全考虑,确定方案升压速率<0.3 MPa/ min。整个试压边界内充满水后,用临时水压试验泵对蒸汽发生器二次侧系统进行升压。升压速率及压力控制采用动态保压方式,即在用试压泵对系统充水的同时,从系统上某一个阀门处进行放水操作,从而保证升压速率可控。
1.5 确定试验温度
《DL5031-94电力建设施工及验收技术规范》(管道篇)要求:水压试验宜在水温与环境温度5℃以上进行,否则必须根据具体情况,采取防冻及防止金属冷脆折裂等措施。
《DLT5054-1996 火力发电厂汽水管道设计技术规定》要求:水压试验用水温度,应不低于5℃,也不大于70℃。试验环境温度也不得低于5℃,否则,必须采用防止冻结和冷脆破裂的措施。
《RCC-M压水堆核岛机械设备设计和建造规则》(1993版)要求:水压试验过程中的温度不应低于部件tkmax+30℃。tkmax为对应侧所有承压件用母材、焊材熔敷金属及焊接工艺评定时测得的 tk(韧脆临界转变温度)最高值,这个温度应该在水压试验前通过复查原材料验收时记录的温度值确定。
综上,为防止冻结和冷脆破裂,试验水温及环境温度不得低于5℃,遵循RCC-M对蒸汽发生器的要求及现场试验用水加热条件,确定试验水温:35~60℃(厂家要求:水压试验时,任何情况下蒸汽发生器外壁温度都不能超过60℃[8])。
结论:试验水温首先要考虑蒸汽发生器对水温的要求。并设置排水点,以替换在管道中已经冷却的除盐水。
1.6 确定水质
在设计资料《调试阶段水化学技术规定》附件中规定:蒸汽发生器二次侧水压试验水质:pH值(25℃)为10.0-10.5;溶解氧<0.10ppm。所以,试验水质以此规定为标准。需要特别注意的是:受限于水压试验时除氧条件限制,对溶解氧的控制只能通过加入联氨,而最终的pH过加氨调节。
结论:试验水质以设计院规定为准。
1.7 验收准则
各标准、规范中对验收准则的语言描述基本一致,以压力值不变、外观无渗漏和无明显的残余变形为合格。但是,如果能够证明经过一段时间后系统微小的压力变化(30 min后压力变化小于1%)是由于阀门密封垫渗漏造成的,那么它将不会影响试验的有效性。
2 其它因素
2.1 对参与二回路水压试验的管道、阀门、容器、仪器仪表等进行逐项核实,对于超压的部件应给予隔离;
2.2 对临时压力表位置进行确认,并考虑不同高度压力表之间静压对读数的影响;
2.3 系统安装临时压力传感器,信号送到DCS并进行临时组态,在线监视压力值和较准确的升\降压速率;
2.4 为防止系统超压,应设置2处安全阀,且安全阀前安装手动隔离阀,必要时可切除;
2.5 预设温度计,在蒸汽发生器外表面人孔处测量蒸发器外表面温度;
2.6 确定两个压力区的排水阀位置,并在排水阀处设置临时压力表,用于就地监视;
2.7 由于水压试验水温的要求,应优先安排辅助蒸汽系统的施工,确保除氧器对试验用水的加热措施;
3 结论
常规岛二回路水压试验尚缺乏直接的上游指导性文件,在确定方案的过程中需要根据RCC-M、设计院参考文件、设计院文件、厂家文件、参考电站文件等多方查询,制定出适合本工程要求的试验方案。
同时,二回路水压试验是常规岛首个综合性的试验,试验前科学、合理、持续改进的水压试验前期准备是顺利完成节点的基石,形成良好实践,供本电厂其他机组及国内同类型机组借鉴。
参考文献:
[1] 中国核电工程有限公司.《调试阶段水化学技术规定》.