田灣3、4號(hào)機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)順控邏輯設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)踐

□馮 琦

一、引言

田灣核電站3、4號(hào)機(jī)組的循環(huán)水系統(tǒng)采用每臺(tái)機(jī)組獨(dú)立的冷卻水系統(tǒng)，每臺(tái)機(jī)組設(shè)一座冷卻水泵房，緊鄰汽輪機(jī)廠房，循環(huán)水通過(guò)出水母管向凝汽器和輔助冷卻水系統(tǒng)提供必需的冷卻水流量，每臺(tái)機(jī)組的冷卻水流量約為58.67m3/s。

循環(huán)水通過(guò)冷卻水廠房的循環(huán)水泵向凝汽器和輔助冷卻水系統(tǒng)供水，換熱后冷卻水通過(guò)循環(huán)水進(jìn)入排水溝，最終排入大海，示意圖如圖1所示。

二、系統(tǒng)組成及運(yùn)行工況

循環(huán)水系統(tǒng)主要由循環(huán)水泵，出口閥門，聯(lián)通閥門等組成。考慮到循環(huán)水系統(tǒng)的流量及海水溫度的變化，系統(tǒng)設(shè)計(jì)夏季三臺(tái)循泵運(yùn)行，冬季兩臺(tái)循泵運(yùn)行，一臺(tái)處于備用。

三、循泵啟停工況分析

為了確保循環(huán)水系統(tǒng)的安全運(yùn)行，并考慮到循泵瞬態(tài)過(guò)程中出現(xiàn)的各種工況，對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)的控制過(guò)程進(jìn)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(guò)順控實(shí)現(xiàn)，對(duì)于泵的啟動(dòng)采用兩種模式。模式1：通過(guò)開啟出口閥門，來(lái)啟動(dòng)循環(huán)水泵。模式2：通過(guò)關(guān)閉出口閥門，來(lái)啟動(dòng)循環(huán)水泵。對(duì)于泵的停運(yùn)則直接采取關(guān)閉出口閥門(15%開度左右)后，再停運(yùn)循環(huán)水泵。

分析過(guò)程如下：由于輔助冷卻水系統(tǒng)要先于循環(huán)水系統(tǒng)投入運(yùn)行，所以第一臺(tái)循環(huán)水泵啟動(dòng)時(shí)必然是其出口閥門保持開啟狀態(tài)即采用模式1的方式來(lái)啟動(dòng)循環(huán)水泵；第二臺(tái)泵啟動(dòng)時(shí)，需考慮到聯(lián)通閥是否關(guān)閉，此時(shí)可以選擇模式1或者模式2的方式來(lái)啟動(dòng)循環(huán)水泵；對(duì)于第三臺(tái)泵自動(dòng)時(shí)，考慮到聯(lián)通閥都處于開啟狀態(tài)，如果開閥啟動(dòng)，系統(tǒng)倒流嚴(yán)重，循泵倒轉(zhuǎn)，會(huì)超出循環(huán)水泵的啟動(dòng)允許要求，因此只能采取模式2的方式來(lái)啟動(dòng)循環(huán)水泵。

圖1

停運(yùn)過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單，為了減少倒流對(duì)泵的影響，并減少停運(yùn)過(guò)程中對(duì)出口閥門帶來(lái)的振動(dòng)，采用關(guān)閉出口閥，并且在出口閥從全開到15%開度時(shí)，停運(yùn)循環(huán)水泵。

(二)泵的啟停與真空破壞閥的控制。考慮到正常運(yùn)行時(shí)，循泵的失電或故障停運(yùn)會(huì)造成循環(huán)水系統(tǒng)的瞬態(tài)工況，但是循泵出口閥門動(dòng)作緩慢，因此設(shè)置了真空破壞閥門來(lái)加速循泵的停運(yùn)。在瞬態(tài)工況下，無(wú)論循泵出口閥門是否動(dòng)作，由于真空破壞閥門的打開，使氣體迅速進(jìn)入凝汽器，循泵轉(zhuǎn)速迅速降低，倒流明顯加快，從而避免系統(tǒng)出現(xiàn)氣化現(xiàn)象。

在夏季工況時(shí)，正常運(yùn)行的三臺(tái)循泵如果全部失電或者跳閘，循泵出口閥門動(dòng)作與否對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)瞬態(tài)工況影響不大，為了有效防止氣化現(xiàn)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(nèi)；正常運(yùn)行的三臺(tái)循泵如果兩臺(tái)失電或者跳閘，由于聯(lián)通管全部打開，這時(shí)候會(huì)出現(xiàn)一臺(tái)循環(huán)水泵帶兩臺(tái)凝汽器的工況，而這種工況也是設(shè)計(jì)所不允許范圍，此時(shí)根據(jù)兩臺(tái)循泵的跳閘信號(hào)會(huì)跳掉第三臺(tái)循泵并打開所有真空破壞閥；正常運(yùn)行的三臺(tái)循泵如果一臺(tái)循泵失電或者跳閘，此時(shí)如果真空破壞閥不打開，在凝汽器出水室瞬間會(huì)出現(xiàn)氣化現(xiàn)象，然后會(huì)恢復(fù)到可接受狀態(tài)，為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，此種工況下，真空破壞閥將不打開。

在冬季工況時(shí)，中間聯(lián)通閥處于關(guān)閉狀態(tài)，兩臺(tái)循泵處于單獨(dú)的兩路運(yùn)行工況。此時(shí)如果兩臺(tái)循泵都失電或者跳閘，真空破壞閥同時(shí)打開，防止系統(tǒng)出現(xiàn)氣化，并使循環(huán)水泵轉(zhuǎn)速降低，即可使循環(huán)水系統(tǒng)渡過(guò)瞬態(tài)工況；如果此時(shí)出現(xiàn)一臺(tái)循泵失電或跳閘，則僅需連鎖打開對(duì)應(yīng)凝汽器側(cè)的真空破壞閥可以保證系統(tǒng)沒有氣化現(xiàn)象。

對(duì)于循泵啟動(dòng)過(guò)程中，如果第一臺(tái)偱泵啟動(dòng)7分鐘內(nèi)，對(duì)應(yīng)側(cè)的任一虹吸破壞閥打開，則該泵保護(hù)跳，7分鐘后，對(duì)應(yīng)側(cè)的所有虹吸破壞閥打開，則該泵保護(hù)跳；第二臺(tái)偱泵啟動(dòng)7分鐘內(nèi)，對(duì)應(yīng)側(cè)的任一虹吸破壞閥打開，則該泵保護(hù)跳，7分鐘后，對(duì)應(yīng)側(cè)的所有虹吸破壞閥打開，則該泵保護(hù)跳；第三臺(tái)偱泵啟動(dòng)過(guò)程中，虹吸破壞閥不參與連鎖。

四、循泵的順序控制過(guò)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(guān)系，對(duì)于循泵的啟停過(guò)程進(jìn)行順序控制。

(一)對(duì)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(dòng)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(lián)通凝汽器的閥門。二是關(guān)閉PAC21泵與PAC22泵之間的聯(lián)通閥。三是開啟PAC21泵的出口閥。四是啟動(dòng)PAC21泵。

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

3.關(guān)閥停泵。關(guān)閉PAC21泵的出口閥。當(dāng)PAC21泵的出口閥開度小于15%時(shí)，停運(yùn)PAC21循泵。

(二)對(duì)于PAC22泵，啟動(dòng)停止順控如下所述。

1.如果PAC21泵處于運(yùn)行，啟動(dòng)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(lián)通凝汽器的閥門。二是關(guān)閉PAC21泵與PAC22泵之間的聯(lián)通閥，并開啟PAC22泵與PAC23泵之間的聯(lián)通閥。三是打開PAC22泵的出口閥。四是啟動(dòng)PAC22循泵。

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

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

4.PAC22泵的停運(yùn)順控。關(guān)閉PAC22泵的出口閥。當(dāng)PAC22泵的出口閥開度小于15%時(shí)，停運(yùn)PAC22循泵。

五、結(jié)語(yǔ)

循環(huán)水系統(tǒng)是常規(guī)島二回路重要的系統(tǒng)，與二回路其他系統(tǒng)聯(lián)系緊密，同時(shí)運(yùn)行工況復(fù)雜。循環(huán)水系統(tǒng)的控制過(guò)程考慮到了循泵運(yùn)行的各種工況，并且對(duì)循泵渡過(guò)瞬態(tài)過(guò)程也進(jìn)行了充分的分析。目前，田灣3、4號(hào)機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)的控制過(guò)程能夠很好滿足循環(huán)水系統(tǒng)的運(yùn)行要求，并能實(shí)現(xiàn)在復(fù)雜的工況下通過(guò)順序控制來(lái)實(shí)現(xiàn)循泵的啟停，從而確保機(jī)組處于穩(wěn)定的運(yùn)行。