大小閥切換對蒸汽發生器液位控制的影響分析

王肖飛 李寶佳

摘 要：結合SG大小閥切換的控制原理，分析不同情況下大小閥切換對SG液位控制的影響，進而給出確保大小閥切換過程SG液位穩定的運行操作要點。

關鍵詞：蒸汽發生器；液位控制；大小閥切換

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.16.135

1 綜述

M310壓水堆核電廠蒸汽發生器（后文簡稱SG）根據二回路負荷的高低分別采用主給水調節閥（負荷高于20%FP時，后文簡稱大閥）和與之并聯的旁路調節閥（負荷低于20%FP時，后文簡稱小閥）進行給水流量控制，進而對SG液位進行調節。大小閥切換過程中由于給水流量偏置信號變化、控制回路的切換、一二回路功率匹配情況以及大小閥手自動狀態不同等均對SG液位控制產生一定影響，可能導致SG液位較大幅度波動，甚至可能導致停機、停堆的重大瞬態。本文結合SG大小閥切換的控制原理，分析不同情況下大小閥切換對SG液位控制的影響，進而給出確保大小閥切換過程SG液位穩定的運行操作要點。

2 大小閥切換原理

在低負荷（<20%FP）小閥控制期間，在參與大閥控制的給水流量信號中引入+8.5%FP（各機組最終值根據調試結果確定）的偏置信號，使大閥正常保持關閉狀態，防止大閥在小開度下頻繁地動作而引起閥座過度磨損，同時也避免兩個調節系統同時工作影響SG液位控制。另，由于低負荷下汽/水流量測量精度不佳，小閥控制中未使用汽/水流量偏差作為前饋信號，而使用二回路負荷信號作為前饋。

在高負荷（>20%FP）的運行工況下，給水流量偏置信號取消，大閥承擔蒸汽發生器液位的調節功能；此時，小閥在二回路負荷開環控制作用下一般處于全開狀態。

3 不同工況下大小閥切換的影響分析

設計上，低負荷運行期間，小閥有足夠的流通能力確保向SG的給水供應，以控制SG液位在正常范圍內。正常升降負荷、SG液位正常時，大小閥切換過程中對SG液位的影響較小，不會導致其異常波動。但若SG液位偏低、大閥未正確置自動以及在切換點附近停留等情況下進行大小閥切換，將可能導致SG液位產生較大的異常波動。以下就這些工況下大小閥切換對SG液位控制的影響進行分析，并由此給出相應的預防措施。

3.1 SG液位偏低時大小閥切換

若升負荷過程中SG液位偏低，則大閥的SG液位閉環控制回路將存在正輸出，且該輸出隨SG液位偏差以及持續時間的增大而增加，而該輸出在大小閥切換點前因+12.5%FP給水流量偏置信號抵消，導致切換點前大閥仍保持關閉狀態（閉環回路輸出超12.5%FP時大閥也將開啟）。當二回路負荷超過20%FP后，大小閥切換邏輯生效，給水流量偏置信號消失。此時，大閥在SG液位閉環控制回路輸出的作用將快速開啟大閥至較大開度，導致給水流量突增，引起SG液位異常上升。若未及時干預，可能導致SG液位過高而停堆。

可能導致升負荷過程中SG液位偏低的情況較多，如二回路負荷計算參數設置不合理，導致二回路負荷測量值偏低、核功率偏高導致小閥供水能力不足以及二回路異常用汽量增大等情況，但無論何種原因，在升功率至大小閥切換點前需確認SG液位正常、小閥開度正常（未接近全開），否則建議停止升功率查明原因并消除后再繼續過渡至大小閥切換點以上。

類似地，在降負荷過程中，若SG液位偏低時由大閥控制過度至小閥控制時，也可能因大閥快速關小導致給水流量突降而導致SG液位異常降低。

3.2 大閥未正確置于自動狀態

運行電廠發生過幾次啟動過程中大閥未正確置于自動狀態而導致升功率大小閥切換過程中SG液位發生較大波動的經驗反饋。以下對該工況的影響進行分析。

大閥在手動狀態時，參與大閥開環控制的汽水流量失配信號復制回路生效；低負荷（<20%FP）時，因閉環控制回路跟蹤小閥的信號復制回路，故大閥的復制信號未送入SG液位閉環控制回路。而一旦負荷>20%FP，大閥的復制信號即送入閉環控制回路，進而參與小閥的開度控制。而大閥開環回路中的+12.5%FP偏置信號由于存在濾波環節，在切換后需漸變至0，此過程中該信號將直接作用與小閥控制邏輯中使小閥開度增大，導致給水流量增大，從而使SG液位上升。同時，此時汽水流量失配信號也將參與小閥控制，導致影響小閥正常控制。

故應嚴格根據相關程序要求及時將大閥置于自動狀態，以免由此導致大小閥切換時SG液位出現異常上漲的情況。尤其在換料后重新啟動過程中，可能存在因參數設置不合理等原因導致核功率顯示與實際偏差較大的情況，此時應密切關注ARE432KM的變化情況，提前判斷大小閥切換點，并提前采取相關操作。

3.3 大小閥切換點附近停留

若升功率至大小閥切換點時停留，則由于流量偏置信號的變化以及SG內熱工水力特性等因素可能導致SG液位發生周期性的大幅波動。簡要分析如下：

當二回路總負荷上升達到20%FP時，1ARE401/402KS燈亮，大閥12.5%的偏置信號消失，大閥開始開大，SG液位開始上升，SG中進入大量冷水，導致SG壓力下降，SG壓力下降導致GCTC的開度關小，從而導致二回路總負荷下降至20%FP以下，1ARE401/402KS燈滅，此時大閥12.5%的偏置信號產生，大閥開始關小，SG液位開始下降，由于SG中冷水減少，SG壓力上升，GCTC開度增大，二回路總負荷上升達到20%FP，從而1ARE401/402KS燈又變亮了，如此循環。

故升功率過程中到達ARE大小閥切換點時，不能停留太長時間，應該盡快升負荷沖過負荷切換點，避免SG液位異常的波動。

4 結論

由上文分析可知，若大小閥切換時SG液位偏低、大閥未正確置自動以及在切換點附近停留等情況，切換過程中將對SG液位正常控制產生較大影響，故因采取相應有效措施避免該這些情況下進行大小閥切換。

參考文獻：

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[2]FQ1-OP02-AC-DEC事故診斷通用規程 版本：001 版次05[S].2016-12

作者簡介：王肖飛（1984-），男，浙江寧波人，學士，工程師，研究方向：核電廠運行。