孔祥磊
福建福清核电有限公司 福建省福州市 350300
摘要：核岛冷冻水系统DEG 辅助供水泵通风系统、核辅助工厂通风系统、DVK（核燃料工厂通风系统）、EVC（核反应堆通风系统）、EVR（安全外壳连续通风系统）等通风系统的冷却盘管连续供应冷却水作为冷源，必要时在线分析器提供低温冷却水。持续提供冷冻水，防止电厂内部分设备因温度过热而受损。
关键词：DEG冷冻系统；季节性；
DEG冷冻水系统是一个重要的冷源系统，其主要功能是通过系统的制冷机组进行制冷。将核岛通风系统冷却盘管所回收的热量通过冷水机组传送给RRI设备冷却水系统，确保核岛通风系统正常运行。从而实现控制整个设备温度的目的，在规定的限度内为人员和设备提供一个舒适的工作环境。
一、DEG 冷冻系统功能
DEG核岛冷冻水系统用于冷却系统DVN核辅助厂房通风系统，DVK核燃料厂房通风系统，用于REN的辅助水泵站通风系统的在线分析机为设备二次提供冷却水）；用于以下目的：DEG系统旨在保持RX、NX、KX厂房的空间温度，防止厂房内设备因环境过热而无法正常运行。DEG核岛冷冻水系统不是安全系统，它只是其他安全相关设备系统的一个支持系统。一旦DEG系统丧失了它的全部功能，它必须输出到在11h范围内定期冷停堆，并立即输送冷源配合核反应堆通风系统、安全外壳连续通风系统控制反应堆堆坑和安全壳内的大气温度。本系统为三套50%容量的冷水机组，两套运行，一套备用。三个机组的组成完全相同：冷却水循环泵制冷机组101GF（201GF）(301GF)由压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀、电动调节器等组成。压缩机组件、电容器、节流阀、蒸发器，使冷凝器受压，冷凝，膨胀；在这四种不同的组件中蒸发，会随冷却器的压力、温度和相位状态而变化，以达到冷却的目的。
图2、制冷过程中的焓-压图（lgP-h图）
制冷过程中的焓-压图（lgP-h图）
压缩过程（1′-2）：
蒸发器中的制冷剂蒸汽被离心压缩机吸入后，原动机（一般为电动机）通过压缩机叶轮对其施加能量，使制冷剂蒸汽的压力提高并进入冷凝器；与此同时，制冷剂蒸汽的温度在压缩终了时也相应提高。
冷凝过程（2-4）：
由压缩机来的高温、高压制冷剂蒸汽，在冷凝器中通过向换热管内的冷却水放出热量而被冷却，同时在其饱和压力（冷凝温度所对应的冷凝压力）下，冷凝成为液体。同时，冷却水因吸收了制冷剂蒸汽的热量，其温度升高。制冷剂在冷凝器中经过了“冷却—冷凝—过冷”三过程。冷却水的温度与冷凝温度（冷凝压力）直接有关。
节流过程（4′-5）
由冷凝器底部来的高温、高压制冷剂液体，流经节流孔口时，发生减压膨胀，压力、温度都降低，变为低压、低温液体，然后进入蒸发器中。
蒸发过程（5-1）
低压、低温制冷剂液体在蒸发器内吸收载冷剂（如冷水）的热量后蒸发为气体，同时使载冷剂的温度降低，从而实现了人工制冷，蒸发器内的制冷剂蒸汽又被压缩机吸入进行压缩，重复上述压缩、冷凝、节流、蒸发过程。如此周而复始，达到连续制冷的目的。
过热过程（1-1′）
因从蒸发器排出的制冷剂气体的温度比环境温度低，在进入压缩机前的吸气管道中，制冷剂气体将吸收环境空气的热量而过热。
过冷过程
重复上述压缩，冷凝，节流，蒸发过程，所以实现连续冷却的目标。
二、DEG 冷冻机组的运行
DEG的负荷随着原子炉的运行情况和季节的不同而变化，其设计容量为4000千瓦，冷冻数量为688m3/h，短期冷冻数量为2000 kw冷冻数量为350m3以核反应堆正常运行情况为例夏季负载中EVC负载82.6kw，夏季负载量为18.2%两台机器同时运行一台机器负载约为90%，但实际并列运行时，1号冷却机组接近全部不平衡严重合并2号时，两台冷却对负载均有承担导叶开度均有60-80%，与设计基本一致。冬季总负荷57.5%，可短期运行，实际冬季导叶开度在对设备不利的20%以下的低负荷，设计和差异大，夏季负载比冬季多，出现在安全外壳外部用户。当核反应堆处于较高状态时负载较大主要是由于壳内温度的变化而引起EVC（核反应堆通风系统）、EVR（安全外壳连续通风系统）的负荷变化，而EVC（核反应堆通风系统）、EVR（安全外壳连续通风系统）属于固定流量用户，冷却管线设有控制阀，该阀通过用户冷冻水流量追踪的实际负载需求，机组通过改变了冷却水的出水温度，最后通过DEG自身的调节机构追踪负载变化。其设计运行方式如下：冬季，当核反应堆运行时，只有一台制冷机， DEG系统可能会完全停止运行此时需要在启动另外一列对应的冷冻水泵，保持流量需求，确保运行冷冻机组的稳定性；夏天当核反应堆运行时，需要两组冷冻机组运行。中间季节是冬季和夏季之间，所以运行的冷冻机组的具体情况要根据需要来决定。
三、DEG冷冻系统的季节性问题及改进
1.冬天，冷冻机组负荷低，海水在15-20°C低温下冷却水；经常运行一段时间后报警故障和自动停止，这表明了“主电机线圈过热”和“油温过热”这导致了机组故障。在冬季月份，厂房的环境温度不太高，根据DEG系统在冬季的负荷分布，DVD，DVK是通过SES提供的热水，DEG是通过旁通线路提供的，很少有负荷，只有EVC、EVR和DVG系统在冬季运行。制冷设备的负荷约为20%。在这样低的热负荷下，机组的热平衡需要相应的调整。减少热负荷。在这种情况下，可以通过安装小孔径进冷凝器出口阀门来降低冷却水的消耗，为了逐步平衡冷凝器、蒸发器的冷却剂的热排出量，使冷却水的温度升高，冷凝压力增大，这增加了冷凝压力和蒸发压力之间的差别。在0.25Mpa压力下温度或冷却水进口温度不低于15°C时。温度接近冷冻水，这使得冷凝器和蒸发器之间的压力差太小，而制冷机主机采用降压差冷却制冷剂以冷却自己，压力差减小供给量应小于主电机有过热危险，压差低于保护值容易引起跳机。另一方面，当水温接近时，当机组的导向叶片位于自动水平，即使使用这种方法，如冷却断水，冷却水出水温度迅速下降到6°C以下出现休眠待机状态等，当冷却水出水温度上升到12°C时，冷冻机自动启动，但大型冷冻机经常停下来，对零件造成危害。为了达到冷却水的水平，为正常运行所必需的，需要进行长期的调节和观察。同时，对于制冷装置来说，冷却水的数量控制不是无限的。对于DEG，最低需冷却的水体积为正常值的60%，而当冷凝器器中的冷凝水不到60%时，则没有充水；部分空气进入，降低了热交换效率。通过导流叶片控制冷却剂管理的单位消耗在时间压缩最初设计的最小值20%到10%时没有喘振，而可调的低负荷导叶很容易有喘振，不能完全保证在低负荷情况下正常工作。特别是在降温10-20%的情况下。冬天，只有当机组的导向叶片处于“手动”状态时，才可以保持连续工作，因为在手动驱动的情况下。低温自动停机温度从6°C下降到5°C，而停机温度上升1°C，在最冷的季节，温度上升1°C，导致即使在导板设计值最小的情况下，冷却水的释放温度在冬季冻结时间有时下降到5°C以下导致低温冷却水紧急停机。反应堆运行时，保证DEG负荷在热膨胀过程中，DEG冷冻机组在冷态下无故障，特别是在低负荷情况下，通过改变DEG导叶控制方式，增加旁路装置，优化设备的结构和提高加工精度。主要是：改善压缩机的输入调节器，使其更加精确度。为扩大制冷设备数量调节范围，需在冷凝器和蒸发器之间增加旁路。
2.夏季载量大，原因是输油管位置不合适，机组的冷冻水不能均匀地混合和分配，导致位移。在两个制冷装置运行时，冷却水循环一个周期，这就导致制冷设备负荷分配不均导致冷冻机组不稳定有损坏传动齿轮的可能性。当机组负荷增大时，发生紧急断流，很容易损坏高速旋转部分。夏天，如果是并行运行，2号冷冻机组在低负荷运行，接近停机限值，此时负荷急剧增加，导叶调节性能无法跟踪会出现导叶卡死的情况。因此，在夏天最好避免3台冷冻机组运行接近全负荷和减少1台机器的负荷。。当冷冻水进入管道加入集电极时，这种情况将得到解决。如果机组处于运行状态，则在压缩机弹簧压力和出口压力的作用下，在叶片的动态调节下，可调扩压器；随着轴承偏心率的左移，增加了压缩机出口流量的面积，从而增加了对出口的双重压力，使扩散器更加平稳地打开。由于机组启动时叶片的单位流量小，输出压力小，出口压力和弹簧不足以促进进一步打开继续打开偏心轴承导向叶片向下，以停止旋转，在这个时候，因为扩散器没有继续打开，而扩散器和凸轮作用的导杆之间出现空隙，阻力减小，可调节的扩散器突然向左移动，这增加了可调扩散器的流量，增加了制冷设备的功率。在此期间，偏心轴承和导向杆没有出现空隙，因此，制冷设备的功率和电流没有改变。
结论：通过DEG的描述希望在实践中提供一些帮助和支持，为清楚了解机组工作情况，及时发现并排除机组故障，确保反应堆安全运行提供冷源保障显得至关重要。
参考文献：
[1]泰山核电二期扩建工程.核岛冷冻水系统手册[z] .
[2]张弟，刘强等.核岛冷冻水系统冷冻机导叶故障分析[J] .中国核电， 2019