核电厂蒸汽发生器传热管运行维护方法探究.pdf

SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯 2023 NO.17 动 力 与 电 气科技资讯SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION核电厂蒸汽发生器传热管运行维护方法探究申伽奇(中核霞浦核电有限公司 福建宁德 355100)摘要：核电厂蒸汽发生器传热管运行维护方法对保障核电厂安全、高效、经济运行具有重要意义。随着核电事业的发展，其在安全性、经济性、可靠性方面的要求越来越高，这就需要提高蒸汽发生器运行维护水平。蒸汽发生器作为反应堆冷却剂系统中最主要的部件之一，其工作状态直接影响整个系统的安全性和可靠性。由于种种原因，蒸汽发生器一旦出现故障，将可能导致严重的后果。另外，蒸汽发生器长期处于高温、高压环境下，容易发生腐蚀穿孔等失效事故。这些都给核电厂带来巨大的经济损失与社会负面影响，同时还存在一定安全隐患，甚至危及人员生命。因此，如何科学地管理、控制和维护蒸汽发生器的运行，成为了目前亟须解决的问题。该文对核电厂蒸汽发生器的运行维护技术进行了探究，并提出了改善其运行维护的相关措施。关键词：核电厂蒸汽发生器 传热管 运行维护 安全隐患中图分类号：TM623文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2023)17-0061-04Exploration of the Operation and Maintenance Method of the Heat Transfer Tubes of the Steam Generators in Nuclear Power PlantsSHEN Jiaqi(CNNC Xiapu Nuclear Power Co.,Ltd.,Ningde,Fujian Province,355100 China)Abstract:The operation and maintenance method of the heat transfer tubes of the steam generators in nuclear power plants is of great significance to ensure the safe,efficient and economical operation of nuclear power plants.With the development of the nuclear power industry,its requirements for safety,economy and reliability are increasingly high,which needs to improve the operation and maintenance level of steam generators.The steam generator is one of the most important components in the reactor coolant system,and its working state directly affects the safety and reliability of the whole system.Due to various reasons,once the steam generator fails,it may lead to serious consequences.In addition,the steam generator is in the high-temperature and high-pressure environment for a long time,and it is prone to failure accidents such as corrosion and perforation.All these have brought huge economic losses and negative social impacts to nuclear power plants,as well as certain safety risks,and even endangered peoples lives.Therefore,how to scientifically manage and control the operation and maintenance process of steam generators has become an urgent problem to be solved.The operation and maintenance technology of steam generators in nuclear power plants is a complex,huge and systematic project,which involves many fields of disciplines and interdisciplinary knowledge.Key Words:Steam generator in the nuclear power plant;Heat transfer tube;Operation and maintenance;Security riskDOI：10.16661/ki.1672-3791.2302-5042-2508作者简介：申伽奇（1984），男，硕士，高级工程师，研究方向为核电厂运维。61SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯动 力 与 电 气 2023 NO.17 SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯核电厂蒸汽发生器传热管运行维护方法是核电企业日常工作中非常重要且十分关键的部分，关系着机组的安全性、经济性以及环保性等诸多指标。因此，对传热管的研究一直都很活跃，由于其在整个系统中起着举足轻重的作用，所以对核电厂传热管所采取的运行维护措施也就显得尤为重要，它是保证设备正常运转的前提与基础，直接影响着核电厂安全稳定运行。蒸汽发生器传热管具有很强的放射性、腐蚀性，一旦发生泄漏事故将会造成巨大的经济损失甚至人员伤亡。因此，必须要确保传热管安全、可靠、高效、低耗地运行。而其中最主要的就是对其进行定期的检查和保养，以达到延长使用寿命、提高可靠性和稳定性的目的。同时，还要考虑核电厂运行时带来的辐射和噪音问题，这也给工作人员带来了极大的不便。为了能够更好地保障电厂的正常生产，需要不断地探索新技术，来改善传热管的安全性和稳定性。1 蒸汽发生器传热管运行维护理论1.1 蒸汽发生器传热管概念蒸汽发生器传热管属于一种特殊类型的换热元件，它是以蒸汽为介质进行热交换的设备，主要用于核反应堆一回路冷却剂循环中。在设计和使用过程中应注意以下几个问题。（1）蒸汽发生器传热管应根据实际情况选择合适长度、直径，同时还应尽量增大管壁厚度，减少管道应力集中现象：这样才能有效地提高传热效率，使之达到预期效果，同时又能节约材料，从而获得较好的经济效益，尽可能延长使用寿命。（2）蒸汽发生器传热管内流体流动状态必须满足一定条件，要考虑工质泄漏损失等因素，还要合理确定传热系数。传热管是一个复杂的系统，它不仅与管子本身有关，还与其他一些重要部件，如换热器、泵风机与各种连接装置等有很大关系。这些部件共同组成了整个系统，它们之间相互影响、相互制约、互相作用。如果传热管的尺寸过大或过小，都会影响传热性能，甚至引起爆炸事故；若传热管内流速过低，则容易产生局部过热而导致爆燃事故。因此，要求其具有良好的流动性，否则将会带来严重不良后果。1.2 蒸汽发生器传热管运行维护方式蒸汽发生器传热管运行维护，可分为定期维修和不定期维修两大类。通常情况下，定期维修要与不定期维修相结合，定期维修主要作用是预防故障，不定期维修主要作用是修复。定期维修是通过定期检测来判断传热管内是否有缺陷或隐患，一旦发现问题必须马上采取措施消除事故隐患，针对这些安全隐患采取预防性措施，以避免事故发生，其目的是使设备维持正常工作状态；不定期维修则是指对已经发生的故障进行检修后再投入使用，它比定期维修节约人力、物力，能够缩短工期，减少费用。2 蒸汽发生器传热管运行维护方法研究2.1 蒸汽发生器传热管运行维护基本要求2.1.1 维护蒸汽发生器传热管运行的目的（1）蒸汽发生器传热管的运行与维护是核电厂安全稳定运行的关键要求。蒸汽发生器传热管是核电厂中极为重要的设备之一，其运行状况直接影响核电厂能否正常运转。一旦出现问题，将会造成巨大的经济损失甚至人员伤亡，严重时还会危及社会公共安全。（2）蒸汽发生器传热管的稳定运行，也是为了更好地为核电厂生产服务。核电厂在运行过程中必须综合考虑经济性和实用性等因素。为了在安全运行的同时保障核电厂的经济效益，要做好相关设备的日常运行管理与监督检查，并加强人员培训。根据实际情况采取相应对策，确保蒸汽发生器传热管的安全、经济运行。（3）在实际运行过程中，由于各种原因，蒸汽发生器传热管可能产生裂纹等缺陷，进而引发泄漏或腐蚀现象。这些缺陷会大大降低传热管的安全性和可靠性，从而影响核电厂的经济价值和使用年限。为了确保核电厂安全稳定运行，必须对蒸汽发生器传热管进行定期检测与维修工作，使其能够长期保持良好的技术状态，延长使用寿命，同时降低故障发生的概率。只有如此，才能保证核电厂的安全运营，为能源安全和人民群众的生命安全提供坚实的保障。2.1.2 预防为主，加强运行维护措施随着经济发展水平的不断提高，人们对能源的需求越来越大，为核电厂建设提供了广阔的市场空间。但同时，核电站面临着各种难题和挑战，具体如下。（1）由于技术的发展，核电厂传统的运行维护方式62SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯 2023 NO.17 动 力 与 电 气科技资讯SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION已不能满足当前的实际需要，因此，需要核电厂不断探索新的、有效的运行维护方法。（2）目前我国核电厂的运行维护现状并不乐观。在核电厂运行中，经常会遇到一些问题，例如：蒸汽发生器传热管内出现腐蚀现象等1。这些问题不仅影响核电站的经济效益和社会效益，还可能导致安全事故的发生，直接关系到核电厂是否能够平稳高效运行，甚至威胁人们的生命健康。因此，必须及时解决这些问题，确保核电厂可以正常稳定地运转。（3）在蒸汽发生器传热管的运行维护方面，核电厂要提出更高的标准与要求，并采用先进的技术进行管理，其中“预防为主”是最基本的原则之一，强化运行维护则是提升设备管理水平的主要手段2。这种方法主要依靠日常巡视检查和设备检查两种手段来实现。运行维护直接关系着核电厂是否能安全可靠运行，如果维护不到位，将会给核电厂带来极大的损失。因此，相关工作者应该充分认识运行维护的重要性，并投入足够的人力、物力，采取有效的措施，来保障蒸汽发生器传热管的良好运行，确保核电厂安全稳定运营，推动核电事业的健康发展。2.2 改进蒸汽发生器传热管运行维护措施（1）在实际工作中，需加强日常检查，预防故障的发生，要重视对运行过程的控制，保证其安全稳定运行。同时，还应该做好定期检修和保养工作，及时发现问题、解决问题，做好相应的预防措施。必须严格按照相关规定开展工作，保证各项制度均能落实到位。建立合理、有效的管理制度，针对不同情况进行科学调整，并制定完善制度确保设备正常运转。蒸汽发生器传热管一旦出现问题，就会影响整个装置的运行质量。因此，必须予以高度重视，确保设备处于良好状态，才能更好地发挥出作用，达到预期效果。（2）为了保证蒸汽发生器的安全性、稳定性和经济性，在实际生产过程中，必须定期进行更换和维修。由于蒸汽发生器在运行中可能因各种原因发生故障或损坏，因此经常性的检查、维修和改造是必要的。蒸汽发生器作为一种承压类特种设备，主要使用金属材料，容易受到外界因素的影响而产生变形或腐蚀现象，导致泄漏等事故的发生。因此，必须强化基础工作，进行相关的维护保养工作3。（3）提升维修人员的专业素养。维护蒸汽发生器不仅需要工作人员具备丰富的经验，还需要具有较高的专业素养，只有这样才能有效避免安全事故的发生。只有确保系统长期稳定可靠，才能避免重大损失的发生。因此，加强蒸汽发生器的定期维护和检查工作是非常重要的，它是确保蒸汽发生器安全运行的关键措施。只有通过定期的维护和检查，及时发现问题并进行处理，才能保障蒸汽发生器的安全平稳运行，为核电厂的正常运转提供坚实保障。同时，核电厂要对维护人员进行培训，提升其专业素质，以提高维护工作的质量和效率。（4）及时清理污垢，提高传热效果。蒸汽发生器的主要设备包括进水管路、出水管路以及加热装置，它们都是在不断地进行热量传递过程。为了使换热能力得到充分发挥，就需要定期对其进行清洗处理4。因此，必须要做到定时、定量地对蒸汽发生器进行清洗和养护，从而达到延长使用寿命的目的。在运行期间，应经常检查蒸汽发生器内各点温度，发现问题及时处理。当水温超过设定值时，应立即停止运转；若管内有水垢或杂质堆积，则应彻底清除掉。再者，还应该加强日常维护工作，定期检修换热器及各管路等部位的阀门，防止泄漏；同时，做好保养工作，并定期更换新材料；另外，还要注意将蒸汽发生器内部存在的污物清除干净，以确保整个系统正常运作，这也是保证安全生产的重要措施之一。（5）做好清洁保养工作，保持良好的蒸汽品质。蒸汽发生器作为一种特殊设备，在使用过程中会发生各种各样的故障问题。其中，最为常见的就是蒸汽温度过低或者过高，从而影响到锅炉的使用寿命，甚至还会导致安全事故的出现。另外，运行时间过长也可能引起爆管事故，进而引发爆炸等严重损失。如果蒸汽发生器不能得到良好的保养和维护，将会极大程度上降低安全性、可靠性以及经济性5。一旦发现这些情况就需要及时采取措施解决，以免造成严重的后果。因此，必须要对其进行全面有效的管理和养护工作，使其63SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯动 力 与 电 气 2023 NO.17 SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯始终处于高效、稳定的状态。3 影响蒸汽发生器安全运行的因素分析3.1 蒸汽发生器的温度场分布蒸汽发生器传热管管壁温度是影响蒸汽发生器安全经济运行的一个重要因素，所以在设计过程中，一定要保证蒸汽发生器传热管内壁温度满足设计要求。蒸汽发生器的温度计算可采用热网络法，通过热平衡方程求解得到，但由于实际生产条件不具备或者边界条件复杂，往往不能获得精确解，只能给出近似值，使计算结果偏于保守。蒸汽发生器内流动主要包括3个部分：汽水两相流动、汽液两相流动和气相运动。其中，蒸汽发生器内部流体与外界环境之间存在着能量交换和物质传递，因此它又分为对流换热和辐射换热两大类6。一般其温度都会随着时间变化而发生改变，为了确保蒸汽发生器能够正常运行，需要定期对系统进行检查，并根据实际情况制定出合理可行的处理措施。3.2 蒸汽发生器压力变化蒸汽发生器的压力变化是影响其安全运行的一个重要因素。（1）蒸汽发生器在运行过程中，由于核反应堆的负荷变化或其他原因，蒸汽发生器的压力可能发生波动。如果压力变化超出蒸汽发生器设计范围，可能导致设备的过载运行，加重设备的磨损和疲劳，甚至引发设备故障。在极端情况下，压力过高或过低可能导致蒸汽发生器失效，影响核电站的正常运行。（2）蒸汽发生器的换热效率与其内部压力密切相关。过高或过低的压力都会影响蒸汽发生器的换热性能，导致换热效率下降，影响发电效率。此外，蒸汽发生器在过高压力下运行也可能导致蒸汽的过热，进而产生高温高压蒸汽，增加了系统的风险。（3）蒸汽发生器的压力变化会导致材料的疲劳和变形，特别是对于金属材料，长期受到压力的波动会导致其寿命缩短，进而影响设备的安全性和可靠性。为了保证核电厂蒸汽发生器的安全运行，必须对压力变化进行严格的监控和控制。在日常运行中，核电厂必须严格遵循设备的设计参数和运行规范，定期检查和维护蒸汽发生器，确保其处于稳定的工作状态。同时，应建立完善的监测系统，实时监测蒸汽发生器的压力变化，及时发现异常情况并采取措施进行调整和处理。通过科学合理的运行管理，可有效降低蒸汽发生器压力变化对核电厂安全运行的影响，保障核电厂的稳定性和经济性，从而为核能事业的发展做出贡献7-9。4 结语对于核电厂而言，除做好日常管理外，还应加强蒸汽发生器的维护工作，如进行传热管内污垢清理，防止腐蚀穿孔和积垢堵塞。另外，要经常观察传热管管口是否有异物产生，若发现了应及时处理。只有这样才能延长使用寿命，减少不必要的经济损失，避免因疏忽大意造成严重后果。参考文献1 何风,朱建平,卢岳川,等.M310机组蒸汽发生器传热管5%破损率量化研究J.核动力工程,2022,43(4):191-195.2 贺朝靖.福清核电M310机组蒸汽发生器传热管在役检查分析J.电工技术,2021(15):178-179,181.3 杨炯,雷春辉,马先宏.核电厂蒸汽发生器传热管氦气检漏系统研究J.核动力工程,2021,42(6):219-224.4 赵仑,蔡晖,刘福广,等.一种高温气冷堆蒸汽发生器传热管堵管工艺验证设备:CN214588055UP.2021-11-02.5 冯俊,张伟,陈胜宇,等.核电站蒸汽发生器传热管与管板胀管段的涡流检测J.无损检测,2021,43(9):22-24,38.6 胡玉琦,康志平,何艺,等.核电站蒸汽发生器传热管旋转超声检测技术研究J.中国设备工程,2021(10):210-212.7 张军,孔玉莹,曹学魁,等.基于机器学习的核电厂蒸汽发生器传热管涡流信号自动定位研究J.无损探伤,2021,45(5):34-37.8 樊继壮,张宽,张学贺,等.一种用于多规格蒸汽发生器传热管检修的足式机器人:CN114379670AP.2022-01-24.9 刘晓晶,刘达霖,邓畅,等.蒸汽发生器的传热管破裂的实验装置及实验方法:CN114758801AP.2022-07-15.64