蒸汽發生器水位控制簡析

李艷軍

摘要：蒸汽發生器水位控制對于核電運行控制來講始終是一個重點、難點，水位控制異常是造成停堆的主要原因之一。本文結合蒸汽發生器水位控制原理，重點講解了蒸汽發生器水位在高低負荷時兩種控制方式。

關鍵詞：蒸汽發生器、水位控制、停堆、分析、建議。

前言：

在運行實踐中蒸汽發生器水位控制非常重要。大亞灣機組的112停堆事件、嶺東521停堆事件、寧德1102停堆事件，以及紅沿河的225停堆事件。不論是設備原因還是人為原因，我們都有必要對蒸汽發生器水位控制技術進行不斷的研究和探討，從而提高在機組上對蒸汽發生器水位控制的水平，減少由于蒸汽發生器水位而造成的停堆。

蒸發器水位控制原理

水位測量原理，通過測量參考液柱管和下引壓管之間的壓差△P求出SG水位h，被測水位h與△P是線性關系的，其系數是SG內二次側測點對應的下降通道流體的密度和參考管內水的密度的函數。

低負荷（<18%FP）運行工況下的水位調節：將水位調節從主給水閥切換到旁路給水閥是在負荷從18%Pn向低于該負荷過渡時進行的。當負荷低于閥值（18%Pn）時，繼電器閉合，使402KS與回路接通。發出一個負的8.5%FP偏置信號，與給水流量信號相加，并與蒸汽流量信號相比較后輸入到流量調節器，此時給水流量的信號大于蒸汽流量的信號，從而使主給水閥關閉。

高負荷（>18%FP）運行工況下的水位調節：401RG水位調節器，是PID型的調節器。輸入信號是SG水位偏差號，輸出給水流量信號。蒸汽流量：信號取自（SG1）VVP001MD（經VVP010MP修正）或VVP004MD（經VVP013MP修正），給水流量：信號取自（SG1）043MD或046MD經101KC切換實測給水流量與經過校正后的蒸汽流量相比較，給出汽水失配信號。采用汽水失配信號反映水位變化的趨勢比水位誤差信號靈敏，是一種前饋。它的引入增加了給水流量調節的速度。

402RG流量調節器，是PI型調節器。輸入是水位調節器產生的給水流量信號與汽/水失配信號疊加后作為流量調節器的輸入信號，輸出是對應的主給水調節閥的開度信號，改變給水量以控制蒸汽發生器的水位。

蒸汽發生器給水系統分析

主調節閥和旁路調節閥的相互影響，水位調節系統通過主調節閥和旁路調節閥控制給水流量。在二回路蒸汽負荷小于18%時，主調節閥關閉，通過旁路調節閥調節給水，在二回路蒸汽負荷大于18%時，旁路調節閥全開，通過主調節閥調節給水。為了實現主調節閥和旁路調節閥手動到自動的無擾切換，特別在調節系統中設置了復制環節。但是，在有些工況下這些復制環節也帶來了一些干擾因素。以一號蒸汽發生器為例，當二回路蒸汽負荷大于18%時，如果主調節閥手動，觸點閉合汽水偏差信號通過水位調節器401RG加到407ZO，如果此時旁路調節閥在自動，這個信號將通過旁路調節閥的控制回路影響其調節。當407ZO的輸出小于18%PN時，旁路調節閥跟隨主調節閥開關，使給水流量迅速減少可能導致低低水位或低水位加汽水失配或ATWT導致停堆。二回路汽側投運前后的水位調節，蒸汽發生器水位調節關鍵在于補給和排出的平衡。從蒸汽發生器排出的主要有VVP的用汽和APG的排污。APG的排污因為量較少，除了在ASG給水時考慮以外，在ARE給水時對水位的影響不是很大，可以不考慮。VVP的用戶主要有汽輪機、GSS、GCT、ADG、ASG、APP、STR、CET。在二回路蒸汽負荷大于18%時，主調節閥調節給水，所有的用汽都已經納入了主給水調節回路開環環節，因此，對于一般的水位波動給水調節都能迅速響應使水位回到整定值。當在二回路蒸汽負荷小于18%時，旁路調節閥調節給水，GSS、APP、STR等用戶用汽沒有計算調節回路中，只能通過GCT-C的補償作用反映到開環環節中，因此，在這種工況下，GSS、APP、STR等用戶用汽快速變化將引起蒸汽發生器水位的波動的瞬態較長。旁路調節閥的干擾量為GRE044MP+GCT-C開度信號+ADG開度信號，GCT/ADG的開度信號均為計算值，而非實測值，在執行機構異常等工況下不再代表真實的用汽量，導致水位調節的異常。在主蒸汽隔離閥未開之前，GCT-A投入，如果此時ARE投運并運行在自動狀態，對于旁路調節閥的開環環節沒有任何干擾量，只依靠閉環環節來補償水位的變化，這樣造成了調節的滯后。

蒸汽用戶瞬態對蒸汽發生器水位的擾動，蒸汽用戶的不同運行工況對蒸汽發生器的水位有很大的影響。如在啟動階段，如果最初由SVA向ADG供汽以保證壓力為1.43bar，當采用新蒸汽向ADG供汽時壓力的設定值為1.7bar，由于ADG的容積很大，需要較長的時間才能達到這個設定值，而ADG003VV由于PI調節器的作用將開得很大，對蒸汽發生器水位和一回路都產生很大的擾動。在汽機甩負荷工況下，ADG壓力迅速下降，為了維持壓力下降速度保持在可接受范圍內，必須用新蒸汽來補償，但是這種瞬態可能導致ADG水位高高而閉鎖所有進入ADG的閥門，當閉鎖信號消失時，由于PI調節器的輸出已經變的很大，會導致ADG003VV迅速開大，蒸汽發生器水位達到高高水位而引起停堆。

蒸汽發生器水位控制的幾點建議

將蒸汽發生器水位看作一/二回路熱工水力狀態的反映：不要把蒸汽發生器水位看作孤立的現象，一回路功率、蒸汽負荷變化、給水系統狀態變化等都要影響蒸汽發生器水位。因此在汽機沖轉等一/二回路大的操作或瞬態之前要保證蒸汽發生器水位穩定。如果蒸汽發生器水位異常，要及時穩定一/二回路，判斷當時的水位變化是瞬態過程還是水裝量的真正變化，根據一/二回路的情況做總體分析。

正確判斷手動干預時機：何時采用手動干預？是否水位一出現異常就要手動干預？最好在此之前有個基本的判斷，確認自動調節是否有效。例如當蒸汽發生器水位下降時，要觀察是否給水流量大于或將大于蒸汽流量或低負荷下寬量程是否上升，如果是這樣的，根據蒸汽發生器的熱工特性，窄量程水位會在瞬態之后上升，而這個瞬態長短則取決于當時的功率水平。否則，表明自動調節回路無法調節，必須及時手動干預。

掌握好干預的方式：根據前面分析的調節系統的特點，在手動干預時一定要將主調節閥/旁路調節閥同時放手動，干預后切回自動時先將主調節閥置自動，然后才置旁路調節閥自動。最好不要將給水泵轉速放手動，如果確實需要，在調節其轉速時要緩慢，觀察汽水壓差、給水流量的變化。

控制干預的幅度：干預的幅度一定要加以控制，過猶不及，避免看到水位異常就把給水閥開很大或關很小的做法。如果在水位下降時給水很大，超出蒸汽流量很多，則會由于冷水效應加速窄量程水位的下降，而且還可能導致給水母管壓力波動，影響另外兩臺蒸汽發生器的給水。

做好蒸汽發生器水位的風險分析：在任何與蒸汽發生器水位相關的工作中都要作好風險分析，確認其對水位的影響。相關的系統有給水側CEX、ABP、ADG、AHP、APP/APA、AGR、APU等，蒸汽側GRE、GCT、ADG、GSS、VVP等，另外還要考慮一回路溫度變化、流量變化等操作對水位的影響。

總結

本文通過蒸汽發生器水位控制原理，自己平時工作中的分析及實踐總結，最終得出了自己一套控制蒸汽發生器水位控制的方法。并在水位影響因素、水位控制技巧、水位調節分險分析及行為規范幾方面方法進行了詳細講解，希望對操縱員有一定幫助，蒸汽發生器水位控制需要我們不斷去分析，總結，并應用到我們的機組上，更好的控制好蒸汽發生器水位，保證機組的高質量運行。