核電機組升功率過程中主給水調閥卡澀處理思路

摘 要 蒸汽發(fā)生器水位控制在M310壓水堆核電機組的控制中屬于難點，由于蒸汽發(fā)生器水位異常導致的停堆時有發(fā)生。蒸汽發(fā)生器給水流量調節(jié)閥的異常也是導致蒸汽發(fā)生器水位異常的一個重要原因。本文通過分析核電機組升功率過程中蒸汽發(fā)生器給水流量調節(jié)閥卡澀造成的影響和后果，以期得出在發(fā)生該類異常時的較為可行的控制方案，保障核電機組的安全穩(wěn)定運行。

關鍵詞 核電 蒸汽發(fā)生器 水位控制

核電機組在國內越來越多，壓水堆核電機組的占比較高，其中使用立式蒸汽發(fā)生器的核電機組占比較大，蒸汽發(fā)生器水位控制也稱為核電機組運行控制的難點。

一、背景

為了保證反應堆安全，蒸汽發(fā)生器水位設置了與反應堆相關的保護信號。主要有：P7（核功率或汽機功率≥10%）與P14（蒸汽發(fā)生器水位超過0.9m）、蒸汽發(fā)生器水位<-1.26m、蒸汽發(fā)生器水位<-0.9m與對應蒸汽發(fā)生器汽水流量失配信號符合等。一般要求蒸汽發(fā)生器水位控制在-0.58m—0m之間。

二、升功率過程中蒸汽發(fā)生器給水流量控制閥卡澀現(xiàn)象

升功率過程中，因為需求的蒸汽流量逐漸增大，故需要的給水流量也逐漸增大。正常的升功率過程，是給水流量與蒸汽流量同步增大，維持蒸汽發(fā)生器水位恒定。一旦主給水調節(jié)閥卡澀，給水流量無法持續(xù)增大。隨后，由于蒸汽流量繼續(xù)增大，逐步大于給水流量，蒸汽發(fā)生器水位逐步下降，當蒸汽發(fā)生器水位低于整定水位值的-5%后，出現(xiàn)蒸汽發(fā)生器水位低報警以及蒸汽發(fā)生器給水流量<蒸汽流量的報警。

升功率過程中，蒸汽發(fā)生器水位控制系統(tǒng)會逐步增大蒸汽發(fā)生器給水流量調節(jié)閥開度以匹配不斷增加的蒸汽流量。由于主給水流量調節(jié)閥的卡澀，無法增加開度，會由于蒸汽流量增加和蒸汽發(fā)生器實際水位與整定水位偏差導致主給水流量調節(jié)閥需求開度逐漸增大，直至100%開度。

三、升功率過程中蒸汽發(fā)生器給水流量控制閥異常的可能后果

如果不進行人為干預，在較短時間內，反應堆會因為蒸汽發(fā)生器水位<-1.26m、蒸汽發(fā)生器水位<-0.9m與對應蒸汽發(fā)生器汽水流量失配信號符合而停堆。專設安全設施輔助給水泵也會啟動。

如果手動調錯蒸汽發(fā)生器，則調錯的蒸汽發(fā)生器水位持續(xù)上升，直到P14跳機、主給水隔離、停堆（+P7）。

如果干預方向相反，故障蒸汽發(fā)生器水位加速下降，直接觸發(fā)停機、停堆、輔助給水啟動。

如果干預太慢，故障蒸汽發(fā)生器水位持續(xù)下降，低水位（蒸汽發(fā)生器水位低3：-1.26m）而跳堆、跳機，A蒸汽發(fā)生器電動泵和汽動泵啟動。

如果手動干預過量，也可能導致故障蒸汽發(fā)生器水位過高P14跳機，主給水隔離，停堆（+P7）。

四、升功率過程中蒸汽發(fā)生器給水流量控制閥異常的一般思路

由于不干預、干預過慢及干預過量都容易觸發(fā)停堆、停機等保護動作，故在手動干預過程中要特別注意以下兩個風險：

（一）降功率過多，會使故障蒸汽發(fā)生器的主給水流量調節(jié)閥由卡低變?yōu)榭ǜ?，從而導致蒸汽發(fā)生器液位高跳機、停堆（+P7）；

（二）干預時調節(jié)主給水流量閥門開度過快：也可能導致蒸汽發(fā)生器液位高跳機、停堆（+P7）。

一般處理思路如下：1.將水位控制故障故障的蒸汽發(fā)生器的主給水流量調節(jié)大/旁路閥均置于手動，同時停止升功率；2.若機組處于高功率工況（P>20%PN，此時主給水流量調節(jié)旁路閥全開），嘗試增大主給水流量調節(jié)閥的開度來穩(wěn)定水位，如果蒸汽發(fā)生器給水流量不變，適當降低汽機功率，確認給水流量與蒸汽流量匹配，穩(wěn)定故障蒸汽發(fā)生器水位；3.若機組處于低功率工況（P<20%PN，此時主給水流量調節(jié)大閥全關），嘗試增大主給水流量旁路閥的開度來穩(wěn)定水位，如果無效，手動增大主給水流量調節(jié)大閥的開度來穩(wěn)定水位。如果主給水流量調節(jié)大閥不可用，通過適當降低汽機功率使給水流量與蒸汽流量匹配，穩(wěn)定故障蒸汽發(fā)生器水位。

五、異常處理的操縱員響應

因為蒸汽發(fā)生器給水控制主要是常規(guī)島操縱員職責，故操縱員員響應主要以常規(guī)大操縱員為主，其他人員響應統(tǒng)稱為其他操縱員。

（一）常規(guī)島操縱員

1.蒸發(fā)器汽水失配報警（蒸汽大于給水）、蒸汽發(fā)生器水位異常報警出現(xiàn)后，迅速檢查故障蒸汽發(fā)生器水位、給水流量、蒸汽流量以及主給水流量調節(jié)閥需求開度。2.確認故障蒸汽發(fā)生器后，立即將故障蒸汽發(fā)生器的主給水流量調節(jié)閥均置于手動；同時停止升功率。3.若機組處于高功率工況（P>20%PN，此時主給水流量旁路調節(jié)閥全開），嘗試增大主給水流量調節(jié)大閥的開度來穩(wěn)定水位，如果蒸汽發(fā)生器給水流量不變，適當降低汽機功率，確認給水流量與蒸汽流量匹配，穩(wěn)定故障蒸汽發(fā)生器水位；4.若機組處于低功率工況（P<20%PN，此時主給水流量調節(jié)大閥全關），嘗試增大主給水流量旁路調節(jié)閥的開度來穩(wěn)定水位，如果無效，手動增大主給水流量調節(jié)大閥的開度來穩(wěn)定水位。如果主給水流量調節(jié)大閥不可用，立即降低汽機功率使給水流量與蒸汽流量匹配，穩(wěn)定故障蒸汽發(fā)生器水位。

（二）其他操縱員

1.立即通知值長、機組長以及核安全工程師；2.立即要求現(xiàn)場操作員就地核對3臺主給水閥開度及閥門狀態(tài)；3.立即通知維修機械人員和維修儀控人員；4.協(xié)助二回路操縱員穩(wěn)定故障蒸汽發(fā)生器水位，并密切監(jiān)視其余兩臺SG的水位、給水流量以及主給水流量調節(jié)閥門開度；5.升、降功率期間注意監(jiān)視反應堆功率、穩(wěn)壓器水位、控制棒棒位、一回路平均溫度、軸向功率偏差等參數(shù)。

六、結論

本文通過梳理核電機組升功率過程中主給水流量調節(jié)閥卡澀的現(xiàn)象、機組響應及可能的后果，得出該異常情況下，操縱員的一般響應。需要關注的是，在發(fā)現(xiàn)蒸汽發(fā)生器水位異常的情況后，如果未核實現(xiàn)場閥門的實際開度就將蒸汽發(fā)生器主給水流量調節(jié)閥切至手動，可能由于其需求開度在滿開度而造成過負荷。建議在核實現(xiàn)場實際開度后，切環(huán)換至手動控制，并且將手動開度調整至與現(xiàn)場開度值一致。如果無法確認現(xiàn)場的準確開度，也可以通過主給水流量拐點時的閥門反饋作為依據(jù)或參考其他兩臺蒸汽發(fā)生器主給水調節(jié)閥開度作為手動開度數(shù)值，閥門閥門突然不卡澀造成的瞬態(tài)。

參考文獻：

[1]溫慶邦等.事故處理技術導則[R].福建福清核電有限公司2013.