核电站仪器空气

介绍

核电站为人们，商业和工业提供电力。电力以类似的方式生产，作为化石燃料（即煤，油等）发电厂，使用蒸汽驱动旋转发电机的涡轮机，产生电力。以热量的形式产生蒸汽的能量来自铀235原子的裂变而不是化石燃料的燃烧。一旦从蒸汽中除去能量，剩余的能量要么用于预热冷凝物（液态水），其用于制造更多蒸汽，或者它在冷凝器热交换器中除去。在冷凝器中，通过通过冷却塔通过从湖泊，海洋，河流或气氛中冷却水除去能量而液体融入液体。一旦除去剩余的能量并且蒸汽变为液体冷凝物，就在蒸汽发生器中重新加热液体冷凝物，生产用于涡轮机（1）（2）的高能量蒸汽。

用于测量和安全的仪器空气

为了以最有效的方式产生电力，必须监测蒸汽和冷凝物的流动以及热交换器中的水平，并控制。许多监测流动，水平，压力和温度的仪器都包含仪器空气质量压缩空气（仪器空气）来转移信息。流动和水平控制是通过空气操作阀的节流操作（AOV的）来实现的。AOV需要仪器空气：清洁干燥压缩空气。通常，仪器空气系统上的所得负载相对恒定。高品质的空气阻止了仪器，控制和AOV上的小端口堵塞了碎屑，水分或油，这可能防止支持有效生产电力的设备的正常运行。

如上所述，核能是通过铀235裂变产生的。裂变过程以及裂变产生的裂变产物，产生辐射。核电站的安全和正常运行确保核燃料和裂变产品将以可接受的配置包含，以免对工厂运营商或公众造成伤害。在一些核电站，仪器空气需要在紧急情况下，需要在紧急情况下安全地关闭核电站，确保将保持放射性污染释放的障碍。然而，在大多数核电厂中，仪器空气不需要执行这些功能，因为执行这些功能所需的所有组件不使用压缩空气或空气控制的部件在防止放射性污染物释放所需的位置（3）。

as在所有工业设施中，压缩空气也用于补充用途，如操作空气驱动的工具和泵。这通常被称为服务空气，与仪器空气系统分开。服务空气系统可用作乐器空气的备份。

oconee核站的仪器空气

OConee核电站（ONS，三个单位站）原装仪器空气系统配置包括制冷剂干燥器支撑的三个沃辛顿往复式压缩机（HBB 14X13,489 CFM）。在初始启动和操作期间，OConee的仪器空气系统通常用两个压缩机运行，一个在待机状态，支持单元的1和2空气操作阀门​​和仪器的操作，以及工具和污水喷射器。ONS实现了更加压缩的空气能力。在70年代中期，安装了一个独立的服务空气系统，使用两种油淹水旋转螺杆压缩机（150系列）安装，以支持工具和污水喷射器。

厂用空气系统与仪表空气系统相连，作为备用。事实证明，这既有好处，也有问题。沃辛顿的维修率很高，经常使用厂用空气补充仪表空气。由于厂用空气系统由油浸式压缩机支撑，仪表空气系统经常被油污染，导致运行问题。通过在厂用空气至仪表空气交叉口安装Deltech变色过滤器，机油问题得以解决。

到80年代中期，核监管委员会（NRC）收集了有关核电站经历的问题，这些核电厂造成的核电站造成的损耗和可靠性差。NRC发布通用字母88-14（仪器供气系统问题影响安全相关设备）。本报告称为NUREG-1275，第2卷“操作经验反馈报告 - 空气系统问题”表示“空气操作的安全相关组件的性能可能不符合其预期的安全功能，因为设计不足，安装和维护仪器空气系统。“

除了通用函件88-14（4）外，核电操作研究所（INPO）发布了补充操作经验报告（SOER）88-1（仪器空气系统故障），写入以解决穷人发起的系统故障质量仪器空气（IA）。†当时注意到，“由仪器空气故障引起的系统故障以指示仪器空气系统更加注重仪器空气系统的速度。”†（5）

解决乐器空气问题

ONS以及其他核工业的其他人解决了这些问题。在ONS时，安装了额外的空气压缩机;Sullair 32/25 400，A 2200 CFM泛滥串联旋转螺杆压缩机。双级两级预过滤器和两个撒哈拉无磁性干燥剂干燥器（每个额定额定电压为1400 SCFM）安装在新型压缩机的下游。这种配置，现在是乐器空气的主要来源，每年约340天运营，每季度脱离服务，以进行预防性维护。沃辛顿压缩机已成为空气的备用源，配套制冷剂干燥器被两台平行安装的两种750 SCFM无丝无丝毫撒哈拉干燥剂替换。这种安排工作得很好，提供更可靠的干燥，清洁压缩空气（6）。

OConee核站是独一无二的，其仪器空气系统配置，采用了石油淹水压缩机，以及为所有三个核单位具有一个中心源源。大多数核工业使用无油压缩机;旋转螺钉或离心机。他们的大多数系统被配置为使得每个核电装置具有自己的空气来源。虽然每个单位都有自己的来源，但大多数网站都有交叉连接在单位的仪器空气供应之间。除紧急情况期间，交叉连接被保留隔离，确保一个空气系统上的问题不影响多个单元的操作。

新核电站仪表空气规格

地平线上有新的核电站。这些将是模块化单位的构建或提供。只有一些设计可以选择，因此，植物将是相同的。通过这种方式设计和构建它们，将更具成本效益，更容易使其许可的电力运行。当第一次提出类似发电厂的概念时，压缩空气核用户组（CANUG）将其视为挑战。挑战是为电厂设计师提供理想的仪器空气系统配置，这不仅可靠，而且成本效益和灵活。每个目前的坎普成员都有一个乐器空气系统，具有一些缺点，这是为未来工厂设计人员提供输入的机会，消除了这些缺点。

三纵深防御

对于理想的仪表空气系统，CANUG要求三层纵深防御。这将允许一个仪表空气列处于维护状态，而另外两个配置为运行和备用状态。三列中的每一列应包括压缩机和相关的中间/后冷却器、湿接收器、预过滤器/除雾器、干燥剂干燥器和后过滤器。为增强灵活性，组件列车应能够交叉连接，并与允许外部气源的系统连接。应在后过滤器的出口处使用干式接收器，并根据需要在仪表空气系统的远端使用干式接收器。

应尺寸压缩机尺寸以携带大约75％的负载，以允许系统动态的生长或变化。它们的吸入来源应在不受高温，污染源或高度保湿空气的区域。压缩机控制应该使得一个控制器的故障不会影响其他两个压缩机的能力。

压缩机和干燥器之间的管道应为不锈钢，以尽量减少高湿度空气的腐蚀作用。这也将最大限度地减少该地区其他工业排放物可能引发的其他大气污染物带来的腐蚀。同样，湿接收器应为不锈钢或涂层，以防腐蚀。

预过滤器应是由自动排水陷阱支撑的高质量聚结过滤器。也应根据所使用的压缩机类型和压缩机吸入区域中的预期污染物的类型使用“雾消除器”。

疏水阀（支持后冷器/中冷器水分分离器、湿接收器和预过滤器）应为“零损失”疏水阀，具有至少3/8”端口，以防止堵塞。每个疏水阀应有各自的独立排水口，排放至集水坑。它们还应该由旁通管路和阀门支撑，以使疏水阀能够从维修中移除，同时使支撑部件保持在使用中。

罐子讨论了在该系统中使用的干燥剂空气干燥器的类型，并决定在无磁体干燥器上。原因是比内部加热或鼓风机吹扫干燥器更简单的设计和操作。我们明白，从长远来看，这更昂贵，而是考虑到成本的可靠性。这仍然可以讨论。

应安装湿和干接收器。湿式接收器为干燥器净化提供浪涌量以及另一个收集和冷凝压缩空气中水分的另一机会。干接收器防止在仪器空气头部的突然浪涌以及蓄能器容积上进行速度升温，以支撑下游部件的操作。

CANUG还考虑安装双行预滤波器和后滤波器，以增加可靠性的余量。这允许从服务中删除过滤器而不将整个火车脱离服务。

除了随安装设备提供的监测器外，还需要额外的监测能力，以便观察仪表空气系统的健康状况。如果露点监测器不是空气干燥器组件的一部分，则应将其安装在每个空气干燥器的出口处。整个系统还应配备取样口，以便定期监测空气质量；每个预过滤器/除雾器（油和碳氢化合物）和干燥器后过滤器（微粒和水分）的下游以及整个系统的战略位置。水分可通过泄漏进入仪表空气系统，因此在后过滤器下游位置定期监测水分可能是有利的（菲克定律）。应在战略位置提供流量和压力指示，以提供使用指示（趋势），并协助诊断问题。干燥器上游的流量指示将提供有关干燥器所用吹扫的输入。最好增加测量压缩机消耗电量（千瓦、安培）的能力。这可以提供有关压缩机效率的宝贵见解，以及流量指示的第二次检查。

系统改进

自发行和响应NRC的通用信88-14和Inpo的Soer 88-1，空气质量并不是一个伟大的问题，除了确保我们继续满足我们过去所犯的承诺。但是，仪器空气系统的可靠性仍然是一个挑战。核电力运营研究所提供了在整个核工业中经历的问题经验经验数据库，这些基础经常审查适用性。核电站系统工程师将此数据库审查作为其系统健康报告的一部分，并考虑潜在应用。不需要正式的回应，就像通用信88-14和SOER 88-1的情况一样，但每个核设施都在认真考虑数据库，原因和决议中列出的适用事件，使其类似的核算事件不会发生在各自的地点;“经营经验;注意它或者是它。“

预防性维护指南

在90年代中期，核工业注意到，使用核能发电所必需的设备的可靠性受到了挑战。他们委托电力研究所（EPRI）协助制定一套预防性维护标准，以支持核工业。选择仪表空气系统部件作为EPRI PMIR（预防性维护信息库）研究和开发的一部分。许多核工业人员以及压缩空气工业代表参与了本指南的制定。通过这一努力，加上之前收集的涉及整个核工业仪表空气系统工程师的信息，EPRI编制了压缩空气系统维护指南（TR-1006677）。这是制定预防性维护计划和全面了解仪表空气系统的极好资源。EPRI PMIR模板在整个核工业中用作制定预防性维修计划的基准工具。

结论

可以指出，核工业是独一无二的：为了安全地使用核能，核工业需要共同努力。虽然可能存在销售和分发电力领域的竞争，但核网站之间存在巨大的合作，共享“经营经验;问题与决议“为行业的利益。

有关更多信息，请联系Bill Eister，Oconee核站，杜克能源，电话：864-885-4572，电子邮件：wmeister@duke-能源网。

参考：

1. 核电站插图：由Russell D. Hoffman：http://www.animatedsoftware.com/environm/nukequiz/nukequiz_one/nuke_parts/reactor_parts.swf.
2. 核监管委员会动画电厂：http://www.nrc.gov/reading-rm/basic-ref/students/animated-pwr.html.
3. 在反应堆中，辐射被捕获并以几种方式包含：http://www.nrc.gov/reading-rm/basic-ref/students/radiation.html.
4. NRC通用字母：http://www.nrc.gov/reading-rm/doc-collections/gen-comm/gen-letters/1988/gl88014.html.
5. 核电机构研究所：http://www.inpo.info/
6. 通用问题43和通用信88-14（NUREG-1837）的监管效果评估：http://www.nrc.gov/reading-rm/doc-collections/nuregs/staff/sr1837/
7. 核工业支助小组：http://www.nucleartourist.com/basics/inpo.htm.

---