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摘 要：本文简要介绍了核岛通风空调系统及其主要设备的功能、种类、分级，并重点结合前期已建成核电站核岛暖通系统及设备的运行经验反馈，详细阐述了CPR1000项目核岛通风空调的主要技术改进项，为后续电站核岛通风空调设备的设计、制造提供了有益的借鉴和指导。 关键词：核岛通风空调设备；技术改进 一、前言 随着社会经济的不断发展，人类对能源的需求越来越大，石油、煤炭等非可再生类能源正逐渐耗尽，能源供应的可持续性，已经成为世界性难题。同时，传统能源生产及消耗过程对环境的破坏，日趋严重，因此，寻求一种更加高效、清洁、并可持续发展的能源，日趋迫切。通过人类近半个世纪的探索，核能，逐渐成为未来能源供应的重要组成部分。 随着核电建设及运营经验的积累，相比于前期已建成的核电站，后续建设的各CPR1000项目，其电站部分系统及相应设备的设计、制造，均根据参考电站实际运行的经验及反馈，作了大量的改进和优化。作为CPR1000项目总体技术改进的重要组成部分，核岛通风空调设备也作了相应的优化和技术改进。 二、核岛通风空调系统的功能及核岛通风空调设备的分类 核岛通风空调系统，作为电站重要的环境支持性系统，由主控制室通风系统、电气厂房主通风系统、安全壳连续通风系统、核燃料厂房通风系统等13个系统组成，其主要功能为：1、控制相关区域内的空气温度、湿度，并提供清洁的新风，为电站运行及维修人员的进入及工作提供满足要求的环境条件；2、为电站相关设备的正常运行提供合适的温、湿度条件；3、控制和限制电站各类污染气体的排放；4、在事故工况下，通过过滤及吸附等手段，处理被污染空气、为排风及新风引入提供净化功能；5、保持电站内相关房间的微正压或负压，控制污染物及尘埃的渗入及泄漏。 作为构成核岛通风空调系统的重要组成部分，核岛通风空调设备，其种类及数量繁多，设备特点各异，主要包括风机、风阀、热交换器、组合式空调箱、过滤器箱体及排架、电加热器、分体空调、新风换气机、消音器、风口、通风管道软连接、过滤器芯等12大类设备，共5000余件，其中最高安全等级为LS级（机械），1E级（电气），最高抗震等级为1A级，最高质保等级为Q2级，最高规范等级为K3级（电气）。与核岛及电气厂房空调冷冻水和相关工艺系统一起，完成相应的环境控制功能。 三、核电站核岛通风空调设备运行情况反馈 目前正在运行的某核电站，其核岛通风空调设备均为国外原装进口，在运时间分为20年及11年，从目前运行的情况来看，大部分设备运行情况良好，但其中部分设备在设备设计、制造工艺、维修方案等方面存在问题，具体体现在以下几点：
1 设备功能及质量问题 a)部分DVE系统的离心风机（例如1DVE007ZV），在运行一段时间后机壳出现开裂现象； b)部分DVE系统的离心风机的轴承频繁损坏； c)风机的自动加油器无与风机启停同步功能； d)部分轴流风机振动超标； 2 腐蚀问题 a)部分热交换器框架锈蚀严重； b)在新风入口处过滤器排架、箱体本体锈蚀严重； c)部分风阀如平衡阀、隔离和调节阀阀板锈蚀严重。 3 设备不易于维护问题 电磁式防火阀只能自动关闭，不能自动复位，定期试验时工作量大。 对于上述问题产生的原因，下文结合核岛暖通设备国产化的进程和改进，进行了较为系统和深入的分析。 四、CPR1000项目核岛通风空调设备的技术改进 随着CPR1000新项目的建设，核岛通风空调设备已陆续全部实现国产化，在借鉴国外技术优势的同时，充分结合国内设备厂家的生产加工工艺特点，同时充分借鉴前期核电站通风空调设备的运行反馈经验，对历史项目中核岛通风空调设备存在的问题，进行了相应的分析及技术改进，具体如下： 1 风机结构设计问题 a DVE系统离心风机支撑结构的改进及材质更换 针对核电站部分DVE系统（例如1DVE007ZV）的风机机壳出现开裂的现象，分析如下： 下图为某核电站1DVE007ZV的装配图：
图1 从上图中可看出此风机的结构设计存在缺陷，即其轴承座为法兰式，缺少单独的轴承座支架，轴承座法兰一端连接在机壳上，一端连接在皮带轮上，轴系受力通过薄板的机壳结构传导，才能作用在风机底座上。当风机运行过程中振动超标，轴承座轴向及径向受力不均，导致轴承座轴向位移过大，严重损坏轴承。同时，由于轴承座与机壳结构相连，机壳受超出设计的拉力作用，而前期核电站DVE系统的离心风机的机壳为PVC材料，本身由于材料特性具有易于老化，容易变形等缺点，在多因素综合作用下，导致了机壳开裂，轴承损坏等事故的发生。 通过上述分析，在CPR1000项目中对此类风机进行了相应的技术改进，下图为CPR1000项目1DVE007ZV的装配图：
图2 从图中我们可以看到，轴承座不再为法兰式，为风机增加了单独的轴承座支架，这样轴承座不与机壳、皮带轮进行结构受力，结构受力简单、均匀，同时也保护了轴承运行的稳定，同时在风机支撑架上增加加强板筋，以增加整个风机支撑的强度。由于PVC材料的强度较弱，同时充分考虑了DVE系统部分风机（蓄电池室）的防爆要求，将原PVC材质进行了更换，其中机壳材质更改为铝合金（铸铝），叶轮材质更改为不锈钢316L。在处理好防爆问题的基础上，彻底解决了材料强度问题，杜绝了机壳撕裂的事故发生。 b 设计接口问题的处理 在实际的核电建设进程中，往往存在设计进度、采购进度及建造进度不匹配的情况。如在设计进度存在延误的情况下，但必须满足建造进度要求，不得不放弃个别设备设计阶段的接口交换，甚至存在设备电气接口参数未得到确认的情况下，设备已完成制造，最终导致了设备的电气接口参数与系统设计要求不一致。而尤其以电机的接线电缆规格参数的接口交换最为突出。在某核电项目中，由于电机接线盒预留的进线口开孔尺寸与实际需求的电缆尺寸相差较大，导致很多电机无法进行接线，因此现场更换了大量的电机接线盒，增加了成本，延误了进度。在后续CPR1000新项目中，考虑到各进度之间的矛盾仍将不同程度的存在，因此，在满足电机接线盒防护等级的前提下，为彻底解决端子接线盒尺寸偏差问题，在电机设计过程中，将接线盒改成后封板结构，当遇到预开孔尺寸与实际需求开孔尺寸不匹配的情况，只需更换电机接线盒的后封板即可，无需更换整个接线盒，从而节约了成本，保证了进度。 c 风机设计改进 根据前期核电站的风机运行的经验反馈，部分轴流风机，在接入系统运行时风机振动超标，但从管道上拆卸来下空转检测，其振动合格。经过分析，结论是：由于系统管路中实际阻力大于设计阻力，实际管路性能曲线比设计偏左，从而使风机的工况点偏离了设计值，同时，由于该轴流风机的喘振区较大的因素，导致风机实际运行工况处于了喘振区，振动及噪声极大。 由于核岛内空间实在有限，系统管路设计调整受限，因此，必须从风机本身的性能上进行解决，而发生喘振的一个必要条件是风机具有驼峰形性能曲线，为此，供应商开发了一批高压头、小流量的轴流风机，使得风机性能曲线平直向下倾斜，减少了喘振区域，目前在各核电项目中，这些风机运行情况良好，振动值小于5.5mm/s，满足技术要求。 d 自动加油器技术改进 在核电站中，由于部分风机所处位置的特殊性，当机组运行时，人员不得进入，而为保证风机轴承的正常润滑及冷却，必须在一定周期内向风机轴承注入一定的润滑油脂。因此，为部分风机，如9DVN001—008ZV、1/2RRM001—004ZV、1/2EVR001—003ZV设置了自动加油器。而在前期核电站中，其设置的自动加油装置没有与风机启停同步的功能，导致了在风机停止运行的情况下，自动加油器仍然在源源不断的向轴承注油，存在油量超标及额外损失。而在CPR1000新项目中，采取了下述方法保证了自动加油器与风机启停的同步，即，成套自动控制加油装置，由一台控制箱控制一套自动加油器共同组成。具体控制为： 从风机接线盒内的动力端子上引出三相电压至控制箱，控制箱内配置三个相应的中间继电器。当风机运行时，使控制箱内的三个继电器处于动作状态，加油器工作；当风机处于停止状态时，使控制箱内的三个继电器处于复位状态，加油器停止工作，这样就达到了自动加油器与风机启停同步的目的。自动加油器系统电气接线图见图3。
图3 2 腐蚀问题及改进措施 由于核电站地处于沿海地区，空气中氯离子浓度较高，对于设备的腐蚀性很强。在前期核电站中部分通风空调设备的材质为碳钢，防腐工艺即为在碳钢表面喷涂一层漆膜，防腐性能达不到设计要求，因此部分通风空调设备出现了严重腐蚀的现象，特别是处于新风口的设备。为此，在CPR1000项目中，对于通风空调系统的材质做了如下改进： a、将热交换器框架材质由碳钢涂漆改为不锈钢316L； b、将过滤器排架、箱体的材质由碳钢改为不锈钢316L； 3 设备可维护问题的处理 通过对前期核电站防火阀的定期试验过程中存在问题的分析，在CPR1000项目中，调整了防火阀的执行器要求，使其具有自动关闭、自动复位的功能，方便了防火阀定期试验后的阀门复位，更大大地减少了运行及维修工作量。提高了工作效率。 五、结语 目前，CPR1000项目多个机组已建成并正式商运，据现场反馈，核岛暖通系统及设备运行正常，没有重复出现前期核电站核岛暖通系统的相同问题，一定程度的验证了CPR1000核岛通风空调设备改进的有效性。但这些机组目前投入运行时间并不长，作为设备采购及合同执行部门，必须密切跟进在运电站暖通系统及设备的运行及反馈情况，在深入分析和论证的基础上，敢于借鉴新技术、新工艺、新材料，做好做精核岛通风空调系统的持续优化和改进工作，为核电站的安全、高效的运行提供最大的支持。
参考文献： [1] 广东核电培训中心. 900MW压水堆核电站系统与设备. 原子能出版社,2005
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