一种核电厂空气压缩机的冷却系统的制作方法

1.本实用新型属于核电厂技术领域，涉及核电厂空气压缩机技术领域，尤其涉及一种核电厂空气压缩机的冷却系统。


背景技术：

2.随着核电技术的发展，根据是否依靠触发、机械运动或动力源等外部输入而行驶安全设施，将核电厂分为能动核电厂和非能动核电厂。现阶段，非能动核电厂是指采用ap1000、cap1000、cap1400等技术的核电厂。非能动核电厂设有仪用压空系统，为各种非安全有关或安全有关的气动阀提供压缩空气，以支持核电厂的正常运行、启动和停堆。而对安全停堆和事故缓解非常重要的阀门，都被设计为丧失压缩空气后即处于失效安全状态。如图1所示，仪用压空系统包括两个空气压缩机系列，第一空气压缩机系列包括第一空压机5和第一储气罐12，第二空气压缩机系列包括第二空压机9和第二储气罐13，实际使用过程中启动任意一个空气压缩机系列，都能为气动阀18连续提供100％容量的气动阀用气。若第一空压机5和第二空压机9均失效无法工作，则第一储气罐12和第二储气罐13中储存的压缩空气，可以满足核电厂气动阀用气至少4分钟。
3.同时，仪用压空系统的第一空压机5和第二空压机9在工作时会放出大量的热量，产生的热量由设备冷却水系统(ccs)带走，而设备冷却水系统包括热交换器2、冷却水泵3、第一前隔离阀4、第一后隔离阀6、第一流量计7、第二前隔离阀8、第二后隔离阀10、第二流量计11。设备冷却水系统通过热交换器2将热量传递给厂用水系统(sws)，具体是厂用水系统通过循环水泵1从循环水泵房取海水，流经热交换器2吸收热量后排向大海。
4.可以看出，气动阀18可以正常工作的前提是厂用水系统、设备冷却水系统、仪用压空系统均可正常运行，虽然这些系统均考虑了冗余以提高可靠性，但仪用压空系统由于冷却效果不佳导致压缩空气丧失的威胁仍然存在。比如，夏季毛虾泛滥时导致的厂用水系统滤网堵塞、循环水泵1异常振动导致的厂用水系统故障停运、设备冷却水系统故障导致无法为空压机提供足够冷却水等问题。按照核电厂安全设计，一旦仪用压空系统发生故障无法提供足够的压缩空气，很多安全相关的气动阀18会因为丧失压缩空气而动作，核电厂设计的一系列安全系统或装置将会动作并进入事故处理或缓解的状态，比如，堆芯补水箱(cmt)出口隔离阀将开启，低温含硼水将注入堆芯；非能动余热排出热交换器(prhr hx)出口隔离阀将打开，非能动余热排出系统将自动投运；非能动安全壳冷却系统(pcs)出口隔离阀将开启，pcs自动投运；主给水隔离阀和启动给水隔离阀将自动关闭，切断蒸汽发生器给水；部分安全壳隔离阀将关闭。
5.区别于正常断电等情况，由于冷却效果不佳导致仪用压空系统故障的情况，操作员完全有能力干预并解决问题，需要避免出现安全相关的气动阀处于失效安全状态，避免众多专设安全设施动作启动导致核电厂进入事故处理或缓解状态。为此，有人提出加大仪用压空系统中储气罐的储存容量，延长仪用压空系统失效后的供气时间(4分钟以上)，但是，上述方法不仅延长的时间有限，无法保证操作员干预并解决问题所需的时间，还会导致
仪用压空系统在正常断电等情况下，延误众多专设安全设施动作启动，进而延误核电厂进入事故处理或缓解状态，反而不利于核电厂的安全。因此，单纯加大仪用压空系统中储气罐的储存容量不是理想方案。
6.消防系统是核电厂正常运行所需的基础系统之一，如图1所示，消防系统包括主副两套消防管网，主消防管网包括电动消防泵14与第一消防水箱15，副消防管网包括柴油机消防泵16与第二消防水箱17。电动消防泵14作为消防主泵，由交流电驱动，柴油机消防泵16作为消防副泵，由柴油机驱动。两个消防水箱的储水量巨大，仅仅柴油机消防泵16控制下的第二消防水箱17就可以维持至少8小时的使用时间。
7.为此，本实用新型将消防系统中储存的消防用水引用于仪用压空系统的备用冷却水源，提供了一种新型的核电厂空气压缩机的冷却系统，有效提高了核电厂空气压缩机的可靠性。


技术实现要素：

8.针对现有技术存在的不足，本实用新型提供了一种核电厂空气压缩机的冷却系统，所述核电厂空气压缩机的冷却系统包括至少一台空压机，将来自设备冷却水系统的主冷却管路作为基础，进一步将来自消防系统的副冷却管路作为备用，可以在设备冷却水系统故障所导致的空压机冷却效果不佳时，通过控制单元切换将消防系统中储存的消防用水为空压机进行冷却，有效提高了核电厂空气压缩机的可靠性。
9.为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
10.本实用新型的目的在于提供一种核电厂空气压缩机的冷却系统，所述核电厂空气压缩机的冷却系统包括至少一台空压机，所述空压机的冷却入口与来自设备冷却水系统的主冷却管路相连接，且所述空压机的冷却入口与来自消防系统的副冷却管路相连接；在所述主冷却管路上设置冷却水泵，在所述冷却水泵与所述空压机之间设置前止回阀；在所述副冷却管路上设置副前隔离阀；在所述空压机的冷却出口设置流量计，所述流量计的出口与所述冷却水泵的入口之间设置热交换器；
11.所述核电厂空气压缩机的冷却系统还包括控制单元，所述控制单元通过监测线路与所述流量计相连接，所述控制单元通过命令线路与所述副前隔离阀相连接。
12.本实用新型所述核电厂空气压缩机的冷却系统包括至少一台空压机，将来自设备冷却水系统的主冷却管路作为基础，进一步将来自消防系统的副冷却管路作为备用，可以在设备冷却水系统故障所导致的空压机冷却效果不佳时，通过控制单元切换将消防系统中储存的消防用水为空压机进行冷却，有效提高了核电厂空气压缩机的可靠性。
13.值得说明的是，在实际应用过程中，本实用新型所述控制单元实时监测流经空压机的冷却水流量，即，流量计的示数，一旦监测结果低于设定的极限值，所述控制单元即刻给副前隔离阀下发启动命令，打开副冷却管路，提高流经空压机的冷却水流量，保证空压机的散热需求，一旦操作人员解决了设备冷却水系统的故障，开启来自设备冷却水系统的主冷却管路，关闭来自消防系统的副冷却管路。
14.值得说明的是，本实用新型在冷却水泵与空压机之间的主冷却管路上设置前止回阀，可以有效避免在引用消防用水给空压机降温的过程中，压力较高的消防用水逆流进入主冷却管路，污染设备冷却水系统。
15.作为本实用新型优选的技术方案，所述流量计的出口分设主出口管路与副出口管路；在所述主出口管路上设置后止回阀，所述后止回阀的出口与所述冷却水泵的入口之间设置所述热交换器；在所述副出口管路上设置副后隔离阀，所述后隔离阀的出口与核电厂雨水井相连接；所述控制单元通过命令线路与所述副后隔离阀相连接。
16.值得说明的是，本实用新型通过控制单元实现副前隔离阀与副后隔离阀的同时开启或者同时关闭，而在引用消防用水给空压机降温的过程中，可以将使用后的消防用水导入核电厂雨水井排放，避免造成对设备冷却水系统中冷却水源产生污染；此外，在主出口管路上设置后止回阀，可以有效避免主出口管路中较高压力的冷却水逆流进入副出口管路，从而避免了设备冷却水系统中冷却水源的浪费。
17.作为本实用新型优选的技术方案，在所述空压机的冷却入口设置前隔离阀，所述前隔离阀的入口与所述主冷却管路与所述副冷却管路相连接。
18.作为本实用新型优选的技术方案，在所述空压机的冷却出口与所述流量计之间设置后隔离阀。
19.值得说明的是，在所述空压机的冷却入口设置前隔离阀并在所述空压机的冷却出口设置后隔离阀，可以在空压机故障需要维修时，及时隔离两端的冷却水管路，便于空压机的拆卸。
20.作为本实用新型优选的技术方案，所述消防系统包括并联连接的主消防管路与副消防管路，所述主消防管路的出口与所述副消防管路的出口的汇合总管路与所述副冷却管路相连接。
21.作为本实用新型优选的技术方案，所述主消防管路包括串联连接的电动消防泵与第一消防水箱。
22.作为本实用新型优选的技术方案，所述副消防管路包括串联连接的柴油机消防泵与第二消防水箱。
23.与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
24.本实用新型所述核电厂空气压缩机的冷却系统包括至少一台空压机，将来自设备冷却水系统的主冷却管路作为基础，进一步将来自消防系统的副冷却管路作为备用，可以在设备冷却水系统故障所导致的空压机冷却效果不佳时，通过控制单元切换将消防系统中储存的消防用水为空压机进行冷却，有效提高了核电厂空气压缩机的可靠性。
附图说明
25.图1为现有技术中核电厂空气压缩机的冷却系统的示意图；
26.图2为本实用新型实施例1所述核电厂空气压缩机的冷却系统的示意图；
27.其中，1-循环水泵；2-热交换器；3-冷却水泵；4-第一前隔离阀；5-第一空压机；6-第一后隔离阀；7-第一流量计；8-第二前隔离阀；9-第二空压机；10-第二后隔离阀；11-第二流量计；12-第一储气罐；13-第二储气罐；14-电动消防泵；15-第一消防水箱；16-柴油机消防泵；17-第二消防水箱；18-气动阀；19-第一前止回阀；20-第二前止回阀；21-第一副前隔离阀；22-第二副前隔离阀；23-第一副后隔离阀；24-第二副后隔离阀；25-第一后止回阀；26-第二后止回阀；27-控制单元。
具体实施方式
28.为使本实用新型的技术方案、目的和优点更加清楚，下面通过具体的实施例子并结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
29.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
30.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于电和通信领域而言，可以是有线连接，也可以是无线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
31.实施例1
32.本实施例提供了一种核电厂空气压缩机的冷却系统，如图2所示，所述核电厂空气压缩机的冷却系统包括两台空压机，即，第一空压机5与第二空压机9，两台空压机的冷却入口均与来自设备冷却水系统的主冷却管路相连接，且两台空压机的冷却入口均与来自消防系统的副冷却管路相连接；
33.在所述主冷却管路上设置冷却水泵3，冷却水泵3的出口管路一分为二，分别与第一空压机5与第二空压机9的冷却入口相连接，在冷却水泵3与第一空压机5之间依次设置第一前止回阀19、第一前隔离阀4，在冷却水泵3与第二空压机9之间依次设置第二前止回阀20、第二前隔离阀8；
34.所述副冷却管路一分为二，分别与第一空压机5与第二空压机9的冷却入口相连接，并分别在两个副冷却管路的支路上设置第一副前隔离阀21与第二副前隔离阀22；
35.在第一空压机5的冷却出口依次设置第一后隔离阀6、第一流量计7，第一流量计7的出口分设第一主出口管路与第一副出口管路，在第一主出口管路上设置第一后止回阀25，在第二空压机9的冷却出口依次设置第二后隔离阀10、第二流量计11，第二流量计11的出口分设第二主出口管路与第二副出口管路，在第二主出口管路上设置第二后止回阀26，第一后止回阀25的出口管路与第二后止回阀26的出口管路汇合后通过热交换器2与冷却水泵3的入口相连接；在第一副出口管路上设置第一副后隔离阀23，在第二副出口管路上设置第二副后隔离阀24，第一副后隔离阀23的出口与第二副后隔离阀24的出口均与核电厂雨水井相连接；
36.所述核电厂空气压缩机的冷却系统还包括控制单元27，控制单元27通过监测线路分别与第一流量计7、第二流量计11相连接，并且控制单元27通过命令线路分别与第一副前隔离阀21、第二副前隔离阀22、第一副后隔离阀23、第二副后隔离阀24相连接；
37.其中，厂用水系统通过循环水泵1从循环水泵房取海水，流经热交换器2吸收热量后排向大海；第一空压机5的空气出口与第一储气罐12相连接，第二空压机9的空气出口与
第二储气罐13相连接，第一储气罐12的出口管路与第二储气罐13的出口管路汇合后为气动阀18提供压缩空气；所述消防系统包括并联连接的主消防管路与副消防管路，所述主消防管路的出口与所述副消防管路的出口的汇合总管路与所述副冷却管路相连接，所述主消防管路包括串联连接的电动消防泵14与第一消防水箱15，所述副消防管路包括串联连接的柴油机消防泵16与第二消防水箱17。
38.在使用本实施例所述核电厂空气压缩机的冷却系统时，第一空压机5与第二空压机9只有一台运行，而另一台则用于备份；当第一空压机5或第二空压机9中每一台运行过程中，控制单元27实时监测相应第一流量计7或第二流量计11的冷却水流量，一旦监测结果低于设定的极限值，控制单元27即刻给第一副前隔离阀21、第一副后隔离阀23下发启动命令，或者控制单元27即刻给第二副前隔离阀22、第二副后隔离阀24下发启动命令，打开相应的副冷却管路，提高流经空压机的冷却水流量，保证空压机的散热需求，一旦操作人员解决了设备冷却水系统的故障，开启来自设备冷却水系统的主冷却管路，关闭来自消防系统的副冷却管路。
39.对比例1
40.本对比例提供了一种核电厂空气压缩机的冷却系统，如图1所示，所述核电厂空气压缩机的冷却系统包括两台空压机，即，第一空压机5与第二空压机9，两台空压机的冷却入口均与来自设备冷却水系统的主冷却管路相连接，在所述主冷却管路上设置冷却水泵3，冷却水泵3的出口管路一分为二，分别与第一空压机5与第二空压机9的冷却入口相连接，在冷却水泵3与第一空压机5之间设置第一前隔离阀4，在冷却水泵3与第二空压机9之间设置第二前隔离阀8；
41.在第一空压机5的冷却出口依次设置第一后隔离阀6、第一流量计7，在第二空压机9的冷却出口依次设置第二后隔离阀10、第二流量计11，第一流量计7的出口管路与第二流量计11的出口管路汇合后通过热交换器2与冷却水泵3的入口相连接；
42.其中，厂用水系统通过循环水泵1从循环水泵房取海水，流经热交换器2吸收热量后排向大海；第一空压机5的空气出口与第一储气罐12相连接，第二空压机9的空气出口与第二储气罐13相连接，第一储气罐12的出口管路与第二储气罐13的出口管路汇合后为气动阀18提供压缩空气；所述消防系统包括并联连接的主消防管路与副消防管路，所述主消防管路的出口与所述副消防管路的出口的汇合总管路与所述副冷却管路相连接，所述主消防管路包括串联连接的电动消防泵14与第一消防水箱15，所述副消防管路包括串联连接的柴油机消防泵16与第二消防水箱17。
43.在使用本对比例所述核电厂空气压缩机的冷却系统时，第一空压机5与第二空压机9只有一台运行，而另一台则用于备份；当第一空压机5或第二空压机9中每一台运行过程中，在发生由于冷却效果不佳导致仪用压空系统故障的情况时，操作员完全有能力干预并解决问题，但是由于仪用压空系统预留的处理时间太短，极易导致安全相关的气动阀处于失效安全状态，使得众多专设安全设施动作启动导致核电厂进入事故处理或缓解的状态，造成不必要的损失。
44.综上所述，本实用新型提供了一种核电厂空气压缩机的冷却系统，所述核电厂空气压缩机的冷却系统包括至少一台空压机，将来自设备冷却水系统的主冷却管路作为基础，进一步将来自消防系统的副冷却管路作为备用，可以在设备冷却水系统故障所导致的
空压机冷却效果不佳时，通过控制单元切换将消防系统中储存的消防用水为空压机进行冷却，有效提高了核电厂空气压缩机的可靠性。
45.申请人声明，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本实用新型的保护范围和公开范围之内。

技术特征：
1.一种核电厂空气压缩机的冷却系统，其特征在于，所述核电厂空气压缩机的冷却系统包括至少一台空压机，所述空压机的冷却入口与来自设备冷却水系统的主冷却管路相连接，且所述空压机的冷却入口与来自消防系统的副冷却管路相连接；在所述主冷却管路上设置冷却水泵，在所述冷却水泵与所述空压机之间设置前止回阀；在所述副冷却管路上设置副前隔离阀；在所述空压机的冷却出口设置流量计，所述流量计的出口与所述冷却水泵的入口之间设置热交换器；所述核电厂空气压缩机的冷却系统还包括控制单元，所述控制单元通过监测线路与所述流量计相连接，所述控制单元通过命令线路与所述副前隔离阀相连接。2.根据权利要求1所述的核电厂空气压缩机的冷却系统，其特征在于，所述流量计的出口分设主出口管路与副出口管路；在所述主出口管路上设置后止回阀，所述后止回阀的出口与所述冷却水泵的入口之间设置所述热交换器；在所述副出口管路上设置副后隔离阀，所述后隔离阀的出口与核电厂雨水井相连接；所述控制单元通过命令线路与所述副后隔离阀相连接。3.根据权利要求1所述的核电厂空气压缩机的冷却系统，其特征在于，在所述空压机的冷却入口设置前隔离阀，所述前隔离阀的入口与所述主冷却管路与所述副冷却管路相连接。4.根据权利要求1所述的核电厂空气压缩机的冷却系统，其特征在于，在所述空压机的冷却出口与所述流量计之间设置后隔离阀。5.根据权利要求1所述的核电厂空气压缩机的冷却系统，其特征在于，所述消防系统包括并联连接的主消防管路与副消防管路，所述主消防管路的出口与所述副消防管路的出口的汇合总管路与所述副冷却管路相连接。6.根据权利要求5所述的核电厂空气压缩机的冷却系统，其特征在于，所述主消防管路包括串联连接的电动消防泵与第一消防水箱。7.根据权利要求5或6所述的核电厂空气压缩机的冷却系统，其特征在于，所述副消防管路包括串联连接的柴油机消防泵与第二消防水箱。

技术总结
本实用新型提供了一种核电厂空气压缩机的冷却系统，包括至少一台空压机，空压机的冷却入口与来自设备冷却水系统的主冷却管路相连接，且空压机的冷却入口与来自消防系统的副冷却管路相连接；在主冷却管路上设置冷却水泵，在冷却水泵与空压机之间设置前止回阀；在副冷却管路上设置副前隔离阀；在空压机的冷却出口设置流量计，流量计的出口与冷却水泵的入口之间设置热交换器；所述核电厂空气压缩机的冷却系统还包括控制单元，所述控制单元通过监测线路与流量计相连接，并通过命令线路与所述副前隔离阀相连接。本实用新型可以通过控制单元切换将消防系统中储存的消防用水为空压机进行冷却，有效提高了核电厂空气压缩机的可靠性。性。性。


技术研发人员：马柏松 缪正强
受保护的技术使用者：山东核电有限公司
技术研发日：2021.10.28
技术公布日：2022/5/25