田灣3、4號機組循環水系統順控邏輯設計及應用實踐

□馮 琦

一、引言

田灣核電站3、4號機組的循環水系統采用每臺機組獨立的冷卻水系統，每臺機組設一座冷卻水泵房，緊鄰汽輪機廠房，循環水通過出水母管向凝汽器和輔助冷卻水系統提供必需的冷卻水流量，每臺機組的冷卻水流量約為58.67m3/s。

循環水通過冷卻水廠房的循環水泵向凝汽器和輔助冷卻水系統供水，換熱后冷卻水通過循環水進入排水溝，最終排入大海，示意圖如圖1所示。

二、系統組成及運行工況

循環水系統主要由循環水泵，出口閥門，聯通閥門等組成。考慮到循環水系統的流量及海水溫度的變化，系統設計夏季三臺循泵運行，冬季兩臺循泵運行，一臺處于備用。

三、循泵啟停工況分析

為了確保循環水系統的安全運行，并考慮到循泵瞬態過程中出現的各種工況，對循環水系統的控制過程進行了如下分析。

(一)泵的啟停與出口閥門的控制。為了便于泵的啟停通過順控實現，對于泵的啟動采用兩種模式。模式1：通過開啟出口閥門，來啟動循環水泵。模式2：通過關閉出口閥門，來啟動循環水泵。對于泵的停運則直接采取關閉出口閥門(15%開度左右)后，再停運循環水泵。

分析過程如下：由于輔助冷卻水系統要先于循環水系統投入運行，所以第一臺循環水泵啟動時必然是其出口閥門保持開啟狀態即采用模式1的方式來啟動循環水泵；第二臺泵啟動時，需考慮到聯通閥是否關閉，此時可以選擇模式1或者模式2的方式來啟動循環水泵；對于第三臺泵自動時，考慮到聯通閥都處于開啟狀態，如果開閥啟動，系統倒流嚴重，循泵倒轉，會超出循環水泵的啟動允許要求，因此只能采取模式2的方式來啟動循環水泵。

圖1

停運過程相對簡單，為了減少倒流對泵的影響，并減少停運過程中對出口閥門帶來的振動，采用關閉出口閥，并且在出口閥從全開到15%開度時，停運循環水泵。

(二)泵的啟停與真空破壞閥的控制。考慮到正常運行時，循泵的失電或故障停運會造成循環水系統的瞬態工況，但是循泵出口閥門動作緩慢，因此設置了真空破壞閥門來加速循泵的停運。在瞬態工況下，無論循泵出口閥門是否動作，由于真空破壞閥門的打開，使氣體迅速進入凝汽器，循泵轉速迅速降低，倒流明顯加快，從而避免系統出現氣化現象。

在夏季工況時，正常運行的三臺循泵如果全部失電或者跳閘，循泵出口閥門動作與否對循環水系統瞬態工況影響不大，為了有效防止氣化現象，需要凝汽器的真空破壞閥全部打開，使凝汽器出水室壓力迅速降低，則循泵處于安全允許范圍內；正常運行的三臺循泵如果兩臺失電或者跳閘，由于聯通管全部打開，這時候會出現一臺循環水泵帶兩臺凝汽器的工況，而這種工況也是設計所不允許范圍，此時根據兩臺循泵的跳閘信號會跳掉第三臺循泵并打開所有真空破壞閥；正常運行的三臺循泵如果一臺循泵失電或者跳閘，此時如果真空破壞閥不打開，在凝汽器出水室瞬間會出現氣化現象，然后會恢復到可接受狀態，為了保證系統的穩定運行，此種工況下，真空破壞閥將不打開。

在冬季工況時，中間聯通閥處于關閉狀態，兩臺循泵處于單獨的兩路運行工況。此時如果兩臺循泵都失電或者跳閘，真空破壞閥同時打開，防止系統出現氣化，并使循環水泵轉速降低，即可使循環水系統渡過瞬態工況；如果此時出現一臺循泵失電或跳閘，則僅需連鎖打開對應凝汽器側的真空破壞閥可以保證系統沒有氣化現象。

對于循泵啟動過程中，如果第一臺偱泵啟動7分鐘內，對應側的任一虹吸破壞閥打開，則該泵保護跳，7分鐘后，對應側的所有虹吸破壞閥打開，則該泵保護跳；第二臺偱泵啟動7分鐘內，對應側的任一虹吸破壞閥打開，則該泵保護跳，7分鐘后，對應側的所有虹吸破壞閥打開，則該泵保護跳；第三臺偱泵啟動過程中，虹吸破壞閥不參與連鎖。

四、循泵的順序控制過程

基于循泵各種工況的分析及泵與出口閥、真空破壞閥的連鎖邏輯關系，對于循泵的啟停過程進行順序控制。

(一)對于PAC21循泵和PAC23循泵，兩者的啟停工況類似，以PAC21循泵為例，啟動停止順控如下所述。

1.開閥啟泵(啟泵允許條件滿足后)。一是確保管路充滿水，開啟管路聯通凝汽器的閥門。二是關閉PAC21泵與PAC22泵之間的聯通閥。三是開啟PAC21泵的出口閥。四是啟動PAC21泵。

2.關閥啟泵(啟泵允許條件滿足后)。確保管路充滿水，開啟管路聯通凝汽器的閥門。關閉PAC21泵的出口閥。開啟PAC21泵與PAC23泵之間的聯通閥。啟動PAC21泵。泵PAC21啟動后5S,打開PAC21泵的出口閥。

3.關閥停泵。關閉PAC21泵的出口閥。當PAC21泵的出口閥開度小于15%時，停運PAC21循泵。

(二)對于PAC22泵，啟動停止順控如下所述。

1.如果PAC21泵處于運行，啟動PAC22泵(啟泵允許條件滿足后)。一是確保管路充滿水，開啟管路聯通凝汽器的閥門。二是關閉PAC21泵與PAC22泵之間的聯通閥，并開啟PAC22泵與PAC23泵之間的聯通閥。三是打開PAC22泵的出口閥。四是啟動PAC22循泵。

2.如果PAC23泵處于運行，啟動PAC22泵(啟泵允許條件滿足后)。確保管路充滿水，開啟管路聯通凝汽器的閥門。關閉PAC23泵與PAC22泵之間的聯通閥，并開啟PAC22泵與PAC21泵之間的聯通閥。打開PAC22泵的出口閥。啟動PAC22循泵。

3.如果PAC23泵和PAC21泵都處于運行時，啟動PAC22泵(啟泵允許條件滿足后)。確保管路充滿水，開啟管路聯通凝汽器的閥門。關閉PAC22泵的出口閥。打開PAC21泵和PAC23泵之間的聯通閥。啟動PAC22循泵。PAC22循泵啟動后5S,開啟PAC22泵的出口閥。

4.PAC22泵的停運順控。關閉PAC22泵的出口閥。當PAC22泵的出口閥開度小于15%時，停運PAC22循泵。

五、結語

循環水系統是常規島二回路重要的系統，與二回路其他系統聯系緊密，同時運行工況復雜。循環水系統的控制過程考慮到了循泵運行的各種工況，并且對循泵渡過瞬態過程也進行了充分的分析。目前，田灣3、4號機組循環水系統的控制過程能夠很好滿足循環水系統的運行要求，并能實現在復雜的工況下通過順序控制來實現循泵的啟停，從而確保機組處于穩定的運行。