0 引言

凝汽器真空系统从凝汽器中排出不凝结气体，为主汽轮机提供合适的背压，保持凝汽器真空在最佳水平，降低热力损失，保证汽轮机组的热效率。凝汽器真空系统在核电机组与火电机组设计上存在不同，由于放射性的存在，核电机组设计上把气体排往核岛通风系统，同时进行放射性监测，而火电机组直接排入大气。这一差异导致了核电机组偶尔会出现凝汽器真空泵液位高跳闸问题的出现，本文以福清核电M310机组凝汽器真空泵水位控制系统为例进行研究。

1系统简介

凝汽器真空系统由三套并联的抽气系统组成。在每套抽气系统中，有一台两级液环式电动真空泵、一台密封水热交换器、一个气水分离器、一台密封水泵及真空测量系统等。

图1 凝汽器真空系统流程简图

凝汽器各引出两条抽气管道，分两列经隔离阀后汇合于抽气母管，从抽气母管经隔离阀分别送至三台真空泵入口。自凝汽器汽侧抽出的不凝结气体和少量汽水混合物，分别被送往三套抽气装置中的一套、两套或三套，具体套数根据不同因素选定。真空泵抽出的不凝结气体连同该泵的工质，一并进入气水分离器，在分离器中进行气水分离。水经过冷却后回到真空泵，不凝结气体由分离器顶部排入大气或核辅助厂房通风系统经过放射性监测后排放。

系统由三台水环式真空泵组成，真空泵采用高液位时通过连通管自动溢流设计。液位变送器将分离器液位信号送至主控控制系统，提供液位显示和控制，溢流管线高度约在270mm左右。当真空泵分离器液位低时（180mm）补水电磁阀带电打开，液位到正常高度（250mm）时停止补水；当分离器液位低于低低液位（130mm）或高于高高液位（350mm）时，液位开关动作，延时联锁停泵。

2问题研究

在核电厂长期的运行过程中发现真空泵分离器液位随着季节的变化，不断地发生着变化。夏季外界温度高时，真空分离器液位偏高，偶尔超过350mm就出现跳泵问题；冬季外界温度低时，真空分离器液位偏低，同时通过间断的补水来维持真空泵的正常运行。

真空分离器液位受进、出水平衡的影响（分离器内部压力因素最终也可转化为进、出水平衡影响）。水的来源：补水阀的补水和凝汽器抽气含有的水分；水的去向包括：轴封甩水（轴承冷却）和溢流管线排水。

夏季时，海水温度高，机组相同功率下，凝汽器真空差，抽气中水分多，这部分凝结水足以维持轴封水量，导致真空分离器液位持续上升，直至达溢流液位并通过溢流管线排水，最终达到进出平衡，如果平衡液位超过350mm将导致跳泵。

冬季时，海水温度低，凝汽器真空好，抽气含有水分少，凝结水不足以维持轴封水量，真空分离器液位持续降低直至触发低液位补水阀动作，此后便通过间断补水维持真空分离器的液位，保证真空泵的正常运行。

核电机组真空泵分离器与核岛通风系统相连接，其内部为负压，为了保证溢流管线正常排水，在静止状态下，分离器的液位要高于溢流管线高度一定高度，以克服负压的阻力，所以核电机组的分离器的液位比火电厂偏高。

3解决方法

经过核电机组多个燃料循环的观察、研究和分析，总结出以下几个改进建议，可以使核电机组真空分离器在液位控制上起到很好的作用，避免跳泵现象的发生：

1、通过技改增加溢流管线的管径

溢流管线的高度高于正常补水的目标值，增加溢流管线的管径，在外界温度高时，凝汽器真空差时，增加溢流管线的排水量，降低真空水箱稳定的液位，使之在270mm-350mm间较低的水平维持稳定，避免跳泵。对于外界温度低时无影响。

2、根据季节调整轴封水量

真空泵的轴封甩水来自自身，而且甩水量有一定的范围要求，主要用于轴承的冷却。夏季时，由于分离器液位偏高，可适当调大甩水量，降低分离器液位的平衡值；冬季时，适当降低甩水量，减少补水阀的动作频率。

3、适当调整真空分离器跳泵定值

真空分离器液位达到350mm将导致跳泵，根据电厂实际运行经验，在温度最高的时候，液位最高值达到354mm，电机电流变化并不明显且远离过负荷跳电机定值，故可根据实际情况适当调高跳泵定值。该变化对外界温度低运行时无影响。

4、调整真空分离器压力

如前文分析，普通电厂真空分离器与外界大气相连通，所以分离器的压力基本与大气相等；而核电厂由于存在放射性事故进入二回路的可能，设计上分离器与核岛通风系统相连通，其压力为负压，所以核电厂真空分离器的液位较直接与大气相通的火电厂分离器液位相比偏高约20-30mm。因此，可以通过适当调整真空分离器至核岛通风系统间阀门的开度，适当增加管道压降，增加真空分离器的压力，降低溢流平衡液位，使其在夏季时不至于跳泵。

5、根据季节调整真空箱排空阀开度

真空箱排空阀正常时保持关闭，但是夏季时真空分离器液位较高时，为避免跳泵，可适当调整排空阀一定开度，使其能够达到较低液位的平衡，其原理与增加溢流管线管径类似。

1、3方法可以彻底解决核电厂长期存在的跳泵威胁；2方法是电厂可以通过检修专业定期巡检实现，可以缓解液位波动问题，无法从根本上解决问题；4、5方法由于增加运行人员负担，而且不同工况下需要调整，不推荐使用。

4 结语

核电机组凝汽器真空泵液位高跳闸问题虽然出现频率不高，但是在夏季运行中液位长期处于高液位，极大的增加运行人员巡视负担，如果运行泵跳闸且备用泵未启动，可能导致汽轮机因为真空高跳机。所以只有从根本上解决问题消除缺陷，方可使机组更加安全稳定运行。

参考文献

[1] 柯吉欣，孙永平等. 凝汽器抽真空系统存在问题的分析与解决 [J].浙江电力,2011,第9期.

作者简介:

张晓峰，男，湖北枝江人，工程师，大学本科，现在福清核电运行部门工作。

王放，男，福建福州人，工程师，大学本科，现在福清核电运行部门工作。