摘要：通过对某核电工程厂用水系统设计分析，提出厂用水系统工艺、电气、仪表优化改进建议方案，提高电站纵深防御水平，确保电站的安全经济效益。
关键词：厂用水系统；技术优化。
一、系统概述
核电厂用水系统（SWS）向核岛的设备冷却水系统（CCS）提供冷却，CCS系统在电厂正常运行各阶段移除核岛设备运行发热、堆芯衰变热、反应堆冷却剂系统的显热。SWS虽无安全相关功能，但需支持CCS，提供纵深防御功能，SWS系统为CCS系统热交换器提供冷却，并将热量带至循环水系统（CWS）排水渠，最终排入大海。
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厂用水泵位于循环水泵房内，从专门设置的吸水井直接取水。设置在循环水泵房前池的鼓形滤网负责从海水中去除大块的有机物质（如海草等）和其它漂浮物与悬浮物。取水明渠与前池的设计可降低海水流速，保证海水中的大部分泥沙与小颗粒在进入厂用水泵吸水井前被沉淀去除。
厂用水系统提供冷却水到设备冷却水系统热交换器，支持CCS系统的纵深防御功能。这些功能包括如下：
在反应堆冷却剂系统冷却和冷停堆运行模式时的停堆冷却；
电厂所有运行模式下的燃料池冷却，阻止由于来自池中乏燃料储存架的显热而引起的乏燃料池中池水加热和沸腾；
化学和容积控制系统小流量热交换器冷却，为化容系统小流量热交换器和泵提供冷却水，使化容系统补水泵在系统需要时投入运行，避免堆芯补水箱低水位信号触发安注系统；
在反应堆冷却剂水装量减少模式运行期间的水装量减少模式冷却。
二、厂用水系统设置概况
根据原有设计，SWS共有两列，每列由一台厂用水泵，一台厂用水泵反冲洗过滤器以及相关管道、阀门、仪表组件组成。每个系列在电厂正常运行功率下具有100%容量的冷却能力。
厂用水泵的取水来自于CWS循环水流道，如下图所示，海水经过拦污栅、闸板、旋转滤网，去除海水中大的有机物和漂浮及悬浮碎片后，进入SWS厂用水泵的入口。
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厂用水系统（SWS）原设计存在的问题如下：
1、厂用水泵需在模式1、2、3下检修工况下无备用泵的问题
SWS系统具有两个100%容量的工作系列，模式1、2、3工况下，厂用水泵一台运行一台备用。当备用的这台厂用水泵处于检修时，运行的SWS列故障无法运行时，将导致电厂停堆，影响电厂的可用率和经济性。
2、两台SWS泵和CWS的两台泵共用流道的问题
与SWS共用流道的循环水泵和鼓型滤网的非计划检修将影响SWS泵的运行。给SWS泵的流道清淤带来困难，只能在机组运行且对应循环水泵停运时，才能对单流道清淤。
SWS泵在停堆检修期间需两列运行，与CWS停堆检修冲突。即：与SWS泵共用流道的2台CWS循环水泵、鼓型滤网在停堆且要求CWS流道有水才能进行检修。
先前项目对厂用水系统泵的设置进行了改进，增加了一台备用泵。SWS系统增加第3台泵作为检修备用泵。在机组各模式下,可由C泵替代A泵或B泵（主控室界面仍显示A泵或B泵），并对B泵或A泵进行检修。主控室界面及逻辑控制不发生变化。
工艺连接上第三台泵从CWS流道A取水，出口通过联络阀连接至A列和B列的管道。
电仪设计方面为避免影响西屋设计范围内容，存在以下特殊之处：1）C泵必须通过替代A泵或者B泵进行运行，执行替代时相关的供电由被替代泵切换至C泵，相关的仪控信号也进行切换，C泵被接入同时被替代的泵退出电气和仪控连接；2）主控室画面没有任何变化，替代后C泵的相关参数在主控室显示为被替代泵的参数。
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三、厂用水系统优化浅析
针对流道检修问题，借鉴了先前的经验反馈，在初始设计时即进行了优化，两台SWS泵可以从不同的两个循环水流道取水，见下图所示。
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但上述设计仍存有改进空间，当SWS系统单列运行时，两台泵一运一备，如果备用泵检修，此时运行泵故障将导致电厂停堆。SWS泵在机组启动、停堆换料工况下需两列运行，此时如果一台泵故障，则无备用泵，无法满足系统设计功能，降低电站纵深防御水平。
基于此，在每台机组循环水第三、四流道之间增加与原设计同型号厂用水泵，并同步增加相应的管线、阀门、电气、仪控等部件。三台具有100%供水能力的水泵为整个SWS系统提供动力。在电厂正常运行时，SWS系统与CCS系统为单系列运行，每台水泵可以提供足够的流量以支持系统运行。
新增一台厂用水泵C作为A泵和B泵的备用泵，当A泵和B泵检修或不可用时，由水泵C及相关阀门仪表代替其工作。
新增水泵C出口管线设置压力仪表、膨胀节、复合排气阀、止回阀、排气阀，最后通过出口电动阀与原水泵出口管线连接。
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自核岛两条母线各引一路中压电源分别向A泵和B泵供电，再各引一路向切换母线供电，由切换母线向C泵供电。切换母线配置两台断路器，通过主控制室命令对应断路器分合闸实现供电电源切换。
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新增的C 泵及其对应的阀门和仪表作为整体与A 系列或B 系列进行切换，对于整个系统而言，任何时候总是两个系列的设备处于解锁状态，运行控制上与之前保持一致。唯一新增的控制动作为泵阀组的闭锁后解锁切换，即闭锁一个系列的泵阀组后解锁此系列的另一个泵阀组，如闭锁A 泵后解锁C 泵，或闭锁B 泵后解锁C 泵，或闭锁C 泵后解锁A/B 泵，此操作由操纵员在主控制室通过画面进行远程手动完成。水泵和相关阀门、仪表已经进行了自动关联，因此只需要对水泵进行切换操作，相关阀门、仪表的切换可以自动完成切换，做到了一定程度的自动化。
优化后的每台SWS 水泵的状态都可以在主控制室画面上显示，并且闭锁解锁的切换可以在主控制室完成，因此操作动作很少且快速。同时，由于新增的并非单独完整的一列系统，存在共用换热器等情况，鉴于热备用方案可能存在失效或虚假信号时导致新增C泵两路电源同时合闸的情况，将导致母线合环，母线之间形成环流，失去独立性，故要求C泵所属断路器在所有工况下增加设置机械闭锁的方式。
通过进一步实施改进优化，保证了循环水流道、厂用水泵检修备用的同时，提高了电站纵深防御水平。
参考文献：
[1]朱思振.徐大堡核电厂用水系统SWS增设两台厂用水泵分析[J].科技创新导报,2015,（14）:37-39.
[2]詹文辉,颜珍.PSA在三门与海阳核电厂SWS泵配置影响分析中的应用[J].原子能科学与技术,2013,47（03）:450-452.