Техническое газоснабжение объектов использования атомной энергии: требования к системам сжатого воздуха и обеспечение надежности

Введение

Системы технического газоснабжения на атомных станциях обеспечивают подачу сжатого воздуха к пневматическим приводам арматуры, контрольно-измерительным приборам, системам автоматики управления технологическими процессами. Кроме того, сжатый воздух используется для создания подпора в помещениях, защиты оборудования от радиоактивных аэрозолей и для дыхания персонала в защитных сооружениях.


В отличие от общепромышленных систем, техническое газоснабжение на объектах использования атомной энергии (ОИАЭ) регламентируется повышенными требованиями к надежности, резервированию и качеству сжатого воздуха. Подача воздуха к системам управления и противоаварийной защиты должна быть гарантирована даже в условиях запроектной аварии


Нормативная база

Проектирование и эксплуатация систем сжатого воздуха на АЭС регулируются следующими документами:


• НП-001-15 «Общие положения обеспечения безопасности атомных станций» — устанавливает классификацию систем по классам безопасности. Системы технического газоснабжения, питающие оборудование, влияющее на безопасность, относятся ко 2-му или 3-му классу безопасности.


• Правила устройства систем газоснабжения (СП 62.13330.2011) — распространяются на прокладку наружных газопроводов для газообразных сред.


• ASME AG-1 «Code on Nuclear Air and Gas Treatment» — устанавливает требования к оборудованию обработки воздуха и газов, используемому в системах ядерной безопасности.

Согласно НП-001-15, питающие сети сжатого воздуха должны иметь буферные емкости (реципиенты), обеспечивающие питание воздухом систем контроля и управления в течение времени, достаточного для безаварийной остановки объекта, но не менее одного часа.



Классификация систем технического газоснабжения

По функциональному назначению системы делятся на три категории.

1. Системы сжатого воздуха для КИПиА и автоматики — питание пневматических исполнительных механизмов арматуры, регуляторов и позиционеров. Требуется высокая степень очистки от масла, влаги и механических частиц (не ниже 1 класса загрязненности) и гарантированная подача при отключении электроэнергии.
2. Системы сжатого воздуха для создания подпора и герметизации — создание избыточного давления в помещениях с потенциально радиоактивным загрязнением. Требуют непрерывности подачи и автоматического включения резерва.
3. Системы сжатого воздуха для дыхания персонала — обеспечение воздухом оперативного персонала в защитных сооружениях, питание шланговых противогазов и пневмокостюмов. Качество воздуха должно соответствовать гигиеническим нормативам по содержанию кислорода, углекислого газа, масла и влаги.


Требования к качеству сжатого воздуха

Качество сжатого воздуха для питания систем КИПиА и противоаварийной защиты должно быть не ниже 1 класса загрязненности по государственным стандартам. Основные параметры 1 класса:


• содержание твердых частиц не более 0,1 мг/м³ при максимальном размере включений не более 1 мкм;
• содержание воды по точке росы не выше –40°C;
• содержание масла в жидком и аэрозольном состоянии не более 0,01 мг/м³.



Для систем дыхания персонала дополнительно контролируется содержание кислорода (19–23% по объему), диоксида углерода (не более 0,5 объемных процентов), токсичных примесей и отсутствие запаха.



Состав и устройство системы

Типовая система технического газоснабжения включает следующие основные элементы.

Воздухозаборное устройство оснащается фильтрами грубой очистки для защиты компрессора от атмосферной пыли. Место забора должно располагаться в зоне с наименьшей запыленностью, исключающей попадание выхлопных газов.

Компрессорная установка — основной источник сжатого воздуха. На АЭС применяются винтовые маслозаполненные или безмасляные компрессоры. Для питания КИПиА предпочтительны безмасляные компрессоры или маслозаполненные с высокоэффективной системой маслоотделения.

Воздухосборник (реципиент) — буферная емкость, сглаживающая пульсации и обеспечивающая питание потребителей при остановке компрессоров. Объем рассчитывается исходя из максимального расхода и требуемого времени автономной работы (не менее одного часа).

Осушители сжатого воздуха — рефрижераторные (точка росы +2…+5°C для общепромышленных сетей) или адсорбционные (точка росы до –40…–70°C для ответственных систем КИПиА и дыхания).

Система фильтрации обеспечивает ступенчатую очистку: маслоотделители после компрессора, микрофильтры (0,1–1 мкм) и угольные адсорберы перед подачей к КИПиА и системам дыхания.

Трубопроводы из стальных бесшовных труб (для давлений до 1,6 МПа) укладываются с уклоном в сторону дренажа и оснащаются конденсатоотводчиками в нижних точках.

Система мониторинга и автоматики непрерывно контролирует давление, точку росы и содержание масла в сжатом воздухе.



Резервирование и надежность

Системы технического газоснабжения на АЭС строятся со 100% резервированием. Стандартное решение — два независимых компрессорных агрегата, работающих в режиме горячего резерва. При падении давления в реципиенте ниже уставки автоматически запускается резервный компрессор.


Каждый компрессор должен иметь собственный ввод электропитания от разных секций распределительного устройства. Для пневмоприводов, отказ которых критичен для безопасности, дополнительно предусматриваются местные аккумуляторы, рассчитанные на один полный ход штока арматуры.


Согласно нормативным требованиям, буферные емкости должны обеспечивать питание воздухом систем контроля и управления при остановке компрессоров в течение времени, достаточного для безаварийной остановки объекта, но не менее одного часа.


Монтаж и контроль качества

Монтаж систем технического газоснабжения на ОИАЭ осуществляется по проекту производства работ, разработанному в соответствии с отраслевыми стандартами (СТО 95 104-2015). Контроль качества включает:

• входной контроль труб и фитингов (сертификаты, внешний осмотр);
• радиографический или ультразвуковой контроль сварных соединений (объем не менее 10% для систем 3 класса безопасности и 50–100% для систем 2 класса);
• пневматические испытания на прочность и герметичность (давление 1,25 Рраб, выдержка 24 часа, падение давления не более 1%);
• контроль чистоты внутренней полости (продувка с фильтрами на входе потребителей);
• в зонах строгого режима — проверка гладкости сварных швов для исключения накопления радиоактивных загрязнений.


Эксплуатационное обслуживание

В процессе эксплуатации регулярно выполняются: контроль точки росы на выходе осушителей; замена фильтрующих элементов по графику или при превышении перепада давления; дренирование конденсата из ресиверов и нижних точек воздуховодов; периодический анализ качества сжатого воздуха в контрольных точках (не реже 1 раза в квартал для систем 2 класса безопасности).


Выводы

Техническое газоснабжение на объектах использования атомной энергии является критической инженерной системой, от надежности которой зависят безопасность и работоспособность реакторной установки. Сжатый воздух для КИПиА, автоматики и дыхания персонала должен отвечать нормируемым параметрам чистоты (1 класс загрязненности), осушаться до точки росы ниже –40°C и быть гарантированно доступным при отказе компрессоров за счет воздухосборников, рассчитанных на работу не менее 1 часа. Соблюдение требований НП-001-15, правил устройства и стандартов ASME AG-1 позволяет создать систему сжатого воздуха, способную функционировать без сбоев на весь срок службы энергоблока.


Для получения коммерческого предложения на проектирование, поставку и монтаж систем технического газоснабжения для вашего объекта направьте техническое задание в коммерческий отдел ООО «ТехАтомСтрой» через форму обратной связи на сайте.


*Материал подготовлен на основе НП-001-15, СП 62.13330.2011, ASME AG-1.*