從硼回收系統除氣塔運行談手動控制策略

蔡戌廣 李鳳山 梁 瑞 孫幸光 莊慶當（中核核電運行管理有限公司，浙江 海鹽314300）

0 引言

硼回收系統TEP除氣塔啟動過程中經常需要手動啟動，以避免設備過度的瞬態變化，因此有必要對手動控制過程進行分析和總結。

1 設備，功能及其重要性

除氣裝置用以去除溶解在排出液中的氫、裂變氣體及其它氣體，能使除氣器入口放射性為1×1013Bq/m3（約250 ci/m3）的氣體的除氣因子達到106，除氣塔用熱力除氣法，流程為：進料經再生熱交換器加熱至70～95℃后進入除氣器。為了增加氣體的擴散面積，進料從除氣器上部噴入，在下部由輔助蒸汽分配系統的蒸汽加熱，使料液處于飽和狀態，正常加熱蒸汽流量小于2.5t/h，由除氣器頂部壓力控制調節蒸汽進口閥。不凝結氣體如氫、氮、氪、氙等和蒸汽從頂部進入排氣冷凝器中，冷凝器由設備冷卻水冷卻，維持0.135MPa.a。凝結水靠重力流回除氣器，而不凝結氣體排往含氫廢氣處理系統。除氣后的液體由泵以27.2 m3/h的流量，經再生式熱交換器冷卻至50～75℃，再經非再生式熱交換器降溫至50℃以下，送至中間貯存箱。在啟動加熱階段，或去污因子不滿足時，可以進行再循環。除氣器也可用以在反應堆開蓋前進行一回路冷卻劑的除氣，然后再返回容積控制箱。

該設備的重要性在于《運行技術規格書》中對其進行了相應的技術規定：

如果機組處于功率運行或熱備用的初始狀態下，前貯槽存在高液位信號同時除氣系列不可運行，需立即執行向RRA投入的雙相中間停堆過渡，將排出流排向可用的除氣塔系列，退防時限為7h。

如果在熱停堆或余熱排出系統退出的正常中間停堆狀態下，前貯槽存在高液位信號同時除氣系列不可運行，需停止啟動操作。

2 手動控制的重要性及其特點

在設備運行過程當中會由于各種預期和非預期的運行狀態改變而是系統設備經歷各種瞬態，系統設計了各種自動控制系統以盡量使系統設備保持在設計的運行狀態下，然而有些干擾會使系統狀態改變超出自動控制系統的調節范圍，或自動調節的過程中會使系統設備的溫度，壓力，流量等進入不可接受的范圍而是設備從生產狀態返回，切換自動控制系統進入手動控制模式，減少非預期瞬態，不僅可以保證生產的進行，而且可以減少設備損耗，延長設備壽命。然而手動控制的特點是對人的素質要求較高，具有各種不確定性。因此借助自動控制的理論，形成手動控制的策略，對于切換手動控制，成功控制設備狀態顯得重要。

3 手動控制過程的策略

3.1 切換到自動及切回自動的過程

設備切換至手動控制，相當于在自動控制系統中加入了死區可調的繼電裝置，通過把握切換至手動和切回自動的時機，形成模糊的也是可調節的死區范圍，可以避免設備參數不必要的波動，防止振蕩過程對其他參數造成影響，引起耦合調節，有很大作用。

例如在除氣塔運行過程當中，由于液位計設計的原因會偶發液位計顯示突降至零然后恢復的瞬態。冷水突然噴淋入除氣塔，引入一個沖擊干擾，會使除氣塔汽相壓力迅速變化進而導致除氣塔和冷凝器壓差劇烈變化，這個變化會使蒸汽調節閥迅速開大。但是由于除氣塔水空間的熱慣性很大，這種調節是不必要的。自動控制系統迅速開大調節閥，會使水空間急劇升溫，最終導致壓差超過最大限定值而使除氣塔返回，因為水空間一旦被加熱，即便關閉蒸汽閥，水空間的熱慣性仍然會使差壓繼續保持高位一段時間引起保護系統動作。在瞬態過程初期，迅速切換自動控制進入手動控制，調節回原來的閥門開度，應用此一死區的作用，待沖擊干擾的響應衰減以后再切回自動，可以避免瞬態過程參數惡化。

3.2 可定制可調節的前饋通道

在手動控制過程中，基于對設備原理的認識，基于對設備狀態變化序列的了解，可以形成各種前饋通道，提高響應的快速性，抑制瞬態過程的參數變化，保證設備平穩運行。例如在除氣塔啟動過程中，蒸汽可能由于冷凝水的積存而不能順暢的加熱除氣塔盤管，冷凝成水，自動控制系統會一直開大蒸汽供應閥，直到靠蒸汽的壓力將水強制排出除氣塔，排出冷凝液槽，但是自動控制系統卻只能在蒸汽已經將除氣塔中的料液加熱到相當程度造成除氣塔和冷凝器壓差過高后才開始關閉蒸汽供應閥，而此時積存在除氣塔中的蒸汽將繼續加熱料液，是差壓保持，從而使除氣塔返回。在手動控制過程中則可以在此過程中形成前饋通道，避免自動控制系統的過調節。

3.3 附加的邏輯控制回路

在手動控制過程中，可以借助人的邏輯判斷能力對系統狀態做出判斷，從而有意識的臨時增加輸出跟蹤判斷，儀表故障判斷等等邏輯回路，從而使系統避免不必要的瞬態，改善設備的運行狀況，例如在設備運行過程中到達前儲槽低液位前手動返回備用狀態，可以避免自動控制運行返回時出現報警，影響主控判斷，避免進入吹掃狀態，產生不必要的放射性廢氣。還有在運行過程中可能由于現場環境惡劣導致閥門限位卡澀，而無法使自動運行序列進行，必要時可以手動干預或強制，使自動運行序列可以進行，保證設備的可用性，為處理設備故障創造條件。

4 應用效果

在班組中經過多次應用，使用這些策略進行指導可以避免操作過程中的盲目性，使手動控制從自發的經驗向自覺的應用控制理論轉變，提高了手動控制的成功率，并且可以隨運行經驗和知識積累對個人的手動控制能力進行持續改進。

［1］硼回收系統（TEP）系統手冊[Z].核電秦山聯營有限公司,2005,5.

［2］自動控制原理[M].5版.科學出版社.2007,6.