EPR機(jī)組應(yīng)急給水系統(tǒng)（ASG）水位控制閥控制方式的分析

張明磊

摘要：在驗(yàn)證ASG系統(tǒng)在線程序的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)在機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，ASG系統(tǒng)蒸汽發(fā)生器水位控制閥（ASGi310VD-）放自動(dòng)后，開(kāi)度從100%逐漸關(guān)小，觸發(fā)系統(tǒng)在線錯(cuò)誤報(bào)警，根據(jù)報(bào)警卡，要求需要立即執(zhí)行技術(shù)規(guī)范相應(yīng)條款，宣布ASG第一列不可用。經(jīng)分析，ASG蒸發(fā)器水位控制閥在機(jī)組正常運(yùn)行工況時(shí)應(yīng)放手動(dòng)狀態(tài)。

關(guān)鍵詞： 應(yīng)急給水系統(tǒng)，蒸汽發(fā)生器水位控制，蒸汽發(fā)生器液位表

引言：

EPR機(jī)組的ASG設(shè)計(jì)相比CPR1000有了較大的變化，其中ASG為蒸汽發(fā)生器供水時(shí)，蒸汽發(fā)生器水位控制增加了自動(dòng)控制功能，從而減少了操縱員在事故工況下的工作負(fù)荷。

對(duì)于正常運(yùn)行期間對(duì)ASG系統(tǒng)的在線方式設(shè)置了應(yīng)急給水系統(tǒng)第i列故障報(bào)警ASGi001KA。

設(shè)計(jì)ASG系統(tǒng)的程序?qū)SGi310VD-的狀態(tài)要求是開(kāi)啟，但是對(duì)控制方式?jīng)]有明確的要求。本論文經(jīng)過(guò)分析明確了ASGi310VD-在正常運(yùn)行期間的控制方式應(yīng)該為手動(dòng)。

ASG系統(tǒng)流程介紹：

ASG系統(tǒng)包括四個(gè)同樣的列，每一列主回路包括以下設(shè)備：

一個(gè)ASG水箱

一個(gè)向蒸汽發(fā)生器注水泵

一個(gè)蒸汽發(fā)生器水位調(diào)節(jié)閥

一個(gè)ASG泵流量限制閥

一個(gè)安全殼隔離閥

EPR機(jī)組的ASG流程如圖1所示

圖1 ASG系統(tǒng)單列流程簡(jiǎn)圖

ASGi001KA的觸發(fā)原因：

在模擬機(jī)上進(jìn)行程序驗(yàn)證時(shí)，按照程序?qū)SG第一列進(jìn)行在線，將ASGi310VD-放自動(dòng)，一段時(shí)間后出現(xiàn)ASG1001KA的報(bào)警是ASG第一列故障報(bào)警，根據(jù)報(bào)警卡，報(bào)警出現(xiàn)后按照?qǐng)?bào)警原因逐一排查，發(fā)現(xiàn)觸發(fā)該報(bào)警的原因是ASG1210PO-沒(méi)有運(yùn)行同時(shí)ASG1310VD-沒(méi)有開(kāi)啟。查找邏輯圖確認(rèn)報(bào)警卡時(shí)，發(fā)現(xiàn)報(bào)警卡中所說(shuō)的ASG1310VD-沒(méi)有開(kāi)啟其實(shí)是沒(méi)有全開(kāi)，此報(bào)警的觸發(fā)還需要60秒的延時(shí)。將ASG1310VD-放手動(dòng)全開(kāi)后報(bào)警消失。正常運(yùn)行時(shí)ASG泵ASG1210PO-是不需要啟動(dòng)的，我們要在ASG1310VD-為什么沒(méi)有全開(kāi)上查找原因。

ASG蒸汽發(fā)生器水位控制閥ASGi310VD-的控制原理：

蒸汽發(fā)生器水位調(diào)節(jié)閥ASGi310VD-是電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，用于ASG為蒸汽發(fā)生器供水時(shí)，維持蒸汽發(fā)生器寬量程水位在15.7m，并且在事故后維持蒸汽發(fā)生器水位，保持蒸汽發(fā)生器的可用性。其具體調(diào)節(jié)原理如圖2所示。

圖2ASGi310VD-控制原理簡(jiǎn)圖

ASGi310VD-為什么會(huì)在放自動(dòng)后自動(dòng)關(guān)小呢？

機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)蒸汽發(fā)水位允許在高LCO報(bào)警閾值（15.9m）和低LCO報(bào)警閾值（15.5m）之間波動(dòng)，用于控制蒸汽發(fā)生器液位的ARE調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度也是根據(jù)實(shí)際情況動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)的，是不是因?yàn)檎羝l(fā)生器水位波動(dòng)的原因造成ASGi310VD-離開(kāi)全開(kāi)位置呢？驗(yàn)證程序觀察到的現(xiàn)象是ASGi310VD-一直關(guān)閉沒(méi)有任何波動(dòng)跡象，而且報(bào)警有60秒的延時(shí)說(shuō)明ASGi310VD-短時(shí)離開(kāi)全開(kāi)不會(huì)觸發(fā)報(bào)警。我們排除了蒸汽發(fā)生器水位波動(dòng)造成ASGi310VD-逐漸關(guān)閉的可能。

根據(jù)ASGi310VD-的控制原理我們從整定值和實(shí)測(cè)值兩個(gè)方面進(jìn)行分析。

對(duì)于整定值：

ASGi310VD-控制蒸汽發(fā)生器水位的整定值是由ASGi314RG進(jìn)行整定的，ASGi314RG有內(nèi)部和外部?jī)煞N模式，當(dāng)ASGi314RG置于內(nèi)部模式時(shí)，操縱員可以手動(dòng)設(shè)定蒸汽發(fā)生水位整定值，當(dāng)ASGi314RG置于外部模式時(shí)，蒸汽發(fā)生器水位整定值被強(qiáng)制在15.7m。正常運(yùn)行時(shí)按照程序要求ASGi314RG應(yīng)至于外部模式，蒸汽發(fā)生器水位整定值一直保持在15.7m。

對(duì)于實(shí)測(cè)值：

ASG為蒸汽發(fā)生器供水時(shí)，控制的是蒸汽發(fā)生器的水裝量，實(shí)測(cè)值取的是蒸汽發(fā)生器水位寬量程液位表，此時(shí)系統(tǒng)處于正常運(yùn)行階段，蒸汽發(fā)生器的水位應(yīng)該被自動(dòng)控制在窄量程15.7m，蒸汽發(fā)生器寬窄量程液位表有由于測(cè)點(diǎn)和標(biāo)定溫度的不同數(shù)值上有很大的差距ASGi310VD-的自動(dòng)關(guān)閉是不是根據(jù)這個(gè)原因呢？我們需要對(duì)蒸汽發(fā)生器各量程液位表進(jìn)行研究。

蒸汽發(fā)生器各量程液位表介紹：

EPR機(jī)組蒸汽發(fā)生器液位表分為以下三種：

蒸汽發(fā)生器窄量程液位表;

蒸汽發(fā)生器寬量程液位表;

蒸汽發(fā)生器熱管段側(cè)寬量程液位表。

蒸汽發(fā)生器窄量程液位表（ARE i831，i832，i833，i834MN）基于滿功率標(biāo)定，標(biāo)定條件是蒸汽發(fā)生器壓力77.2bar.a溫度292.5℃

蒸汽發(fā)生器窄量程液位表（ARE i835，i836，i837，i838MN）基于零功率標(biāo)定，標(biāo)定條件是蒸汽發(fā)生器壓力90bar.a溫度304℃

蒸汽發(fā)生器熱管段側(cè)寬量程液位表（ARE i739MN）基于冷態(tài)標(biāo)定，標(biāo)定條件是蒸汽發(fā)生器壓力1bar.a溫度50℃

對(duì)于同一蒸汽發(fā)生器水寬量程和窄量程液位表測(cè)量值是不同的，不同的原因在于標(biāo)定溫度的不同，對(duì)于同一液位壓差表測(cè)得壓差是一定的，即中的是相等的，304℃時(shí)水的密度，292.5℃時(shí)水的密度，所以在窄量程測(cè)得液位為15.7m時(shí)，寬量程測(cè)得的液位是大于15.7m。

ASGi310VD-在正常運(yùn)行時(shí)應(yīng)處的狀態(tài)

ASG是專設(shè)安全設(shè)施，技術(shù)規(guī)范對(duì)注入管線是有可用性要求的，注入管線可用性要求ASGi310VD-的狀態(tài)要求是開(kāi)啟狀態(tài)。

根據(jù)對(duì)ASGi310VD-控制邏輯的分析，我們得到ASGi310VD-在機(jī)組正常運(yùn)行狀態(tài)下，如果放在自動(dòng)位置就會(huì)因?yàn)閷?shí)測(cè)值比整定值高而逐漸關(guān)閉，所以為了保證ASGi310VD-處于開(kāi)啟位置，我們必須將ASGi310VD-置于手動(dòng)狀態(tài)。

ASGi310VD-放手動(dòng)后的風(fēng)險(xiǎn)分析及應(yīng)對(duì)：

ASGi310VD-在手動(dòng)位置的情況下如果ASG泵啟動(dòng)，會(huì)造成對(duì)蒸汽發(fā)生器的過(guò)量補(bǔ)水，主要會(huì)產(chǎn)生以下后果：

一回路溫度失控下降;

一回路壓力失控下降;

引入正反應(yīng)性，尤其是過(guò)度補(bǔ)水后疊加蒸汽管線破口時(shí);

使蒸汽發(fā)生器二次側(cè)超壓，危及蒸汽發(fā)生器完整性;

可見(jiàn)ASG向蒸汽發(fā)生器供水時(shí)，注水量一定要控制，并且ASG設(shè)計(jì)上有自動(dòng)控制SG水位功能，我們什么時(shí)候用這個(gè)功能呢？帶著疑問(wèn)我們繼續(xù)研究ASGi310VD-的控制，在查找PFD圖時(shí)發(fā)現(xiàn)，ASG的啟動(dòng)信號(hào)會(huì)發(fā)給ASGi310VD-，使其強(qiáng)制自動(dòng)模式。該信號(hào)解決了ASG自動(dòng)啟動(dòng)后蒸汽發(fā)生器水位自動(dòng)控的問(wèn)題，即ASG自動(dòng)啟動(dòng)后ASGi310VD-會(huì)被強(qiáng)制在自動(dòng)狀態(tài)，蒸汽發(fā)生器水位可以自動(dòng)控制。如果需要進(jìn)行手動(dòng)控制需要使用ASGi301CG進(jìn)行復(fù)位后才能將ASGi310VD-放手動(dòng)。當(dāng)手動(dòng)啟動(dòng)ASG為蒸汽發(fā)生器供水時(shí)，ASGi310VD-是不會(huì)被強(qiáng)制自動(dòng)的，所以需要操縱員在手動(dòng)啟動(dòng)ASG后將ASGi310VD-置于自動(dòng)位置，來(lái)避免ASGi310VD-在手動(dòng)全開(kāi)位置而造成蒸汽發(fā)生器水位失控。

結(jié)論：

在機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，ASGi310VD-應(yīng)置于手動(dòng)全開(kāi)位置。

ASG系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)后要確認(rèn)ASGi310VD-被強(qiáng)制自動(dòng)狀態(tài)，如果需要手動(dòng)干預(yù)需使用ASGi310VD-復(fù)位后才能將ASGi310VD-切到手動(dòng)模式。

如果手動(dòng)啟動(dòng)ASG系統(tǒng)為蒸汽發(fā)生器供水，需要在ASG泵啟動(dòng)后將ASGi310VD-放自動(dòng)位置，以防止蒸汽發(fā)生器過(guò)量充水。