核电厂SEC系统板式热交换器前后差压仪表设计改进

核电厂SEC系统板式热交换器前后差压仪表设计改进

刘祖全 刘晓光

（中国核电工程有限公司河北分公司    石家庄   050021）

摘要:核电站SEC系统运行过程中，板式换热器前后差压计在运行过程中出现仪表管道泥沙堵塞及仪表指示不一致的问题，运行及设计人员对问题原因进行了分析，对原设计方案提出了优化改进，以满足系统及仪表运行和检修的要求,对后续新建核电站相关设计具有一定的指导意义。

关键词: 板式热交换器;差压仪表;改进

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0   引言

核电站重要厂用水系统（SEC系统）主要功能为把由设备冷却水系统（RRI系统）收集的热负荷输送至最后的热阱-海水，由两条与安全有关的冗余系列来完成，每个系列采用海水来冷却RRI系统的RRI/SEC板式热交换器。

SEC系统中，海水经过过滤后，由海水泵输送至板式热交换器，根据SEC系统冗余要求，每台机组均设置由两台板式热交换器，根据系统要求，每台热交换器设置有前后差压仪表，主要用于热交换器进出口压力差的连续测量和差压报警信号输出。

1. 板式热交换器差压仪表设计及问题的提出

根据SEC系统运行需要，每台板式热交换器前后差压仪表包括一台块差压变送器、两台差压开关，差压变送器用于热交换器进出口差压的连续监测，差压开关用于热交换器前后差压监测，超出设定阈值后将发出报警信号，输出至DCS，作为热阱是否丧失的判断依据。每台板式热交换器对应仪表如表1所示。

表1 板式热交换器前后差压仪表

在M310双堆型核电站中，两台机组SEC系统板式热交换器在核辅助厂房对称布置，该核电站1#机组一台热交换器的布置如图1所示，其他热交换器均采用同样的布置方案。

图1  SEC系统现场布置方案

差压变送器及差压开关采用同一取压点，取压后，经过各仪表独立的根阀，由仪表管线引至仪表，在原布置方案中，差压变送器MP与温度仪表LT布置在同一仪表架中，每台差压开关单独布置。根据设备功能及分级要求，差压变送器为NC级设备，差压开关为核安全级设备，其仪表及仪表管线为抗震1类，必须满足抗震要求。

为满足差压开关及其仪表管线的抗震要求，管线设计采用膨胀弯的设计方案，同时由于仪表的取样点较低，为解决运行过程中管道集气问题，仪表管线中均设置排气管，管路设计如图2所示。

图2  板式热交换器差压开关设计方案

根据运行反馈，由于该核电站引入海水泥沙含量较大，差压开关存在仪表管中海水淤泥沉积的问题，且仪表管路中未设置排污阀门，现场疏通困难，另外，差压变送器引压管路较长，造成其指示值与差压开关动作情况不一致，无法同步反应微差压变化，因此需要对现有板式热交换器进出口差压测量仪表及管路进行改造，解决海水淤泥易沉积及压力变送器响应不及时的问题，满足现场运行要求。

2. 改造方案的提出

设计人员根据现有仪表及仪表管路设计方案，针对核电厂SEC系统工艺介质存在泥沙含量较大的情况，提出改造建议：

1）重新布置差压开关的仪表管路，在满足抗震的前提下，简化管道布置，减少易淤积的管段；

2）差压开关与差压变送器仪表管路加装排污阀，实现定期排污；

3）调整差压变送器布置安装位置，缩短仪表管长度，使其能实时反应差压变化。

4）差压开关仪表根阀更换为球阀，便于介质的流通。

除了针对仪表及仪表管路的修改，考虑运行过程中仪表管路排污的需求，设计人员对于工艺根阀也提出了优化建议：

1）引压管路主管道（仪表根阀前）增加隔离阀，采用耐海水腐蚀法兰连接的球阀；

2）差压开关、差压变送器根阀连接方式由承插焊修改为法兰连接，便于设备检修。

3. 仪表及仪表管道改造实施方案

根据改造方案，设计人员通过测量现场空间，对差压开关仪表管路进行了重新设计，相对原设计方案，新方案管路更加简化，减少了易于淤积的管路，并在管路最低点设置了排污阀，仪表管路经过力学计算后，确认可以满足抗震要求，以SEC049SP为例，管路修改如下：

图3 差压开关仪表管路改造方案

在仪表管道靠近仪表侧最低点处增加排污阀门，实现定期排污。根据现仪表安装高度及仪表管道情况，调整仪表安装高度并调整仪表架形式，增加了排污阀的安装板，仪表架为抗震仪表架，修改方案如下：

图4 差压开关仪表支架改造方案

为解决差压变送器响应延迟问题，将差压变送器布置在差压开关一侧，缩短了差压变送器仪表管路，差压开关及差压变送器布置修改如下：

图5 SEC系统板式换热器仪表布置修改方案

修改后的差压变送器仪表管路长度对比如下：

表1 差压变送器仪表管长度改造前后对应表

从差压变送器的布置及管线长度可以看出可以看出，差压变送器的仪表管线长度与差压开关相近，仪表的响应时间也基本相近，消除了因为管线长度问题造成的响应延迟问题。

4. 结论

本文针对核电站SEC系统板式热交换器前后差压仪表存在的海水泥沙易淤积、仪表难检修、响应时间延迟等问题进行了分析，并给出了系统的解决方案，优化了仪表布置和管路，减少泥沙淤积情况，实现了可定期排污，解决了仪表响应延迟的问题，，对后续新建核电站相关设计具有一定的指导意义。

参考文献

[1] 陆德民 石油化工自动控制手册（第三版）[M].北京，化学工业出版社，2009

[2] 刘国发 郭文琪 核电厂仪表与控制[M].北京，原子能出版社，2010

作者简介：

刘祖全（1983-）男，高级工程师。2009年毕业于山东大学。现从事核电仪控设计工作。

刘晓光（1984-）男，高级工程师。2010年毕业于河北工业大学。现从事核电仪控设计工作。