某核電站主給水泵再循環(huán)閥震蕩導(dǎo)致停堆故障分析

孔海波 許福南

摘 要：針對某核電機(jī)組發(fā)生的由于主給水泵再循環(huán)閥震蕩導(dǎo)致非計劃停堆事件，利用根本原因分析的工具，對事件做時序分析，確定故障模式，找出事件的原因因素，分析事件的屏障失效模式，最后提出糾正行動項，并對糾正行動的效果進(jìn)行評價，防止后續(xù)核電機(jī)組運行過程中類似事件的重發(fā)。

關(guān)鍵詞：主給水泵;再循環(huán)閥;震蕩;停機(jī)停堆

1、引言

某核電機(jī)組的主給水泵A泵和C泵運行，B泵備用。出現(xiàn)A泵的中壓過濾器壓差高（0.25MPa），根據(jù)運行規(guī)程，一臺給水泵不可用時，需降功率運行，以20MWe/min的速率降功率，并執(zhí)行由A泵手動切換至B泵操作。在啟動B泵后，現(xiàn)場反饋給水泵管溝出現(xiàn)大量蒸汽泄漏，立即停運B泵。B泵停運后，現(xiàn)場反饋C泵中壓管道濾網(wǎng)法蘭處有蒸汽泄漏，機(jī)組被迫以50MWe/min速率降功率，同時將C泵的轉(zhuǎn)速控制切換至手動，降低C泵轉(zhuǎn)速，降至3454RPM。核功率36.88%Pn，暫停降功率停運C泵，A泵流量及轉(zhuǎn)速仍然在震蕩下行。給水泵流量越來越接近再循環(huán)調(diào)閥開始對應(yīng)流量值2353m3/h（65%）。停運C泵后又開始高速率降功率操作，在降功率期間出現(xiàn)主給水汽水壓差調(diào)節(jié)系統(tǒng)震蕩現(xiàn)象，且再循環(huán)閥門開度也出現(xiàn)振蕩，操作員認(rèn)為汽水壓差震蕩過大，促成操縱員將A 泵轉(zhuǎn)速控制切換至手動控制，機(jī)組的振蕩逐漸減弱，保持約12分鐘后，主控操縱員手動升A泵轉(zhuǎn)速約80rpm后，給水泵再循環(huán)閥由于流量的波動，閥門開度出現(xiàn)大幅振蕩，主給水汽水壓差、主給水調(diào)節(jié)閥開度、蒸汽發(fā)生器液位均出現(xiàn)發(fā)散振蕩波動，蒸汽發(fā)生器液位高高觸發(fā)反應(yīng)堆停堆[2]。

2、主給水泵及再循環(huán)閥控制原理介紹

核電廠二回路系統(tǒng)設(shè)置主給水泵系統(tǒng)，在各種工況下，通過高壓加熱器給水系統(tǒng)，從除氧器連續(xù)向蒸汽發(fā)生器供應(yīng)給水。系統(tǒng)具有變速設(shè)施，以保證在反應(yīng)堆整個熱功率范圍內(nèi)，能夠滿足蒸汽發(fā)生器給水流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)的流量變化要求，在前置泵和升壓泵之間的濾網(wǎng)能是保證給水充分過濾，使給水泵組長期安全運行，在給水泵出口設(shè)有兩路再循環(huán)閥的管線，每條再循環(huán)管設(shè)一個電動隔離閥和氣動調(diào)節(jié)閥，以保證給水泵安全運行。

給水泵單臺泵設(shè)計額定流量為3620m3/h，最大流量為3707.2 m3/h。為確保泵在任何時候流量大于額定流量的40%（即1448 m3/h），保護(hù)泵的運行安全，設(shè)置小流量調(diào)節(jié)閥，小流量閥的開度控制是根根給水泵的流量對應(yīng)調(diào)節(jié)。機(jī)組上行或者兩臺泵運行時其它泵出力減少等原因，造成給水泵流量增加時，流量到達(dá)74%額定流量，再循環(huán)閥開始關(guān)閉，增加到79%流量時，閥門全關(guān);當(dāng)機(jī)組下行或其余泵出力增加等原因，造成給水泵流量減小時，流量達(dá)到65%時，再循環(huán)閥開始開啟，流量降至60%時，閥門全開，以保護(hù)給水泵，流量低于60%時，調(diào)節(jié)閥得電超馳開啟，兩個小流量調(diào)節(jié)閥的開關(guān)死區(qū)均為14%額定流量，即506 m3/h。

3、事件故障分析

3.1、確定故障模式

故障即不恰當(dāng)?shù)膭幼鳎瑢κ录陌l(fā)生起促進(jìn)作用的動作就是不恰當(dāng)?shù)膭幼鳎艘蚴录紫葢?yīng)確定人的不恰當(dāng)行動，然后確定影響人的行動的行為因素，最后才能確定導(dǎo)致這些不利行為因素存在的原因（根本原因），并以此制定糾正行動。設(shè)備發(fā)生故障，不僅要觀察故障的癥狀，還必須研究引起故障的內(nèi)在原因，即故障的機(jī)理研究。本次事件以設(shè)備故障為主，最終導(dǎo)致事件的后果發(fā)生。對該事件的故障模式分析，主要的故障癥狀有A給水泵濾網(wǎng)壓差高，B給水泵發(fā)生蒸汽泄露，C給水泵發(fā)生蒸汽泄露，汽水壓差和A給水泵再循環(huán)閥震蕩，給水泵A再循環(huán)閥發(fā)散震蕩，給水調(diào)節(jié)閥和蒸汽發(fā)生器液位發(fā)散震蕩。

產(chǎn)生這些故障癥狀的機(jī)理主要為濾網(wǎng)堵塞，安全閥起跳，主給水流量大幅波動，超小循環(huán)閥控制死區(qū)范圍。發(fā)生這些故障的原因主要是二回路給水雜質(zhì)多、水質(zhì)差;給水泵濾網(wǎng)網(wǎng)孔直徑小，通流壓降大，安全閥起跳壓力小于設(shè)計整定值，濾網(wǎng)盲板法蘭平行度超差，給水泵再循環(huán)調(diào)節(jié)閥開關(guān)死區(qū)范圍偏小，函數(shù)曲線斜率偏小，主控機(jī)操將給水泵轉(zhuǎn)速控制切換至手動，給水泵失去轉(zhuǎn)速自動調(diào)節(jié)能力。

3.2、事件屏障分析

屏障時一些用于保護(hù)設(shè)備和提高人機(jī)系統(tǒng)的安全和性能的手段。屏障分析是找出所有有助于防止事件發(fā)生的實體和行政管理控制，并對他們的有效性進(jìn)行評價的過程，目的是確定在事件發(fā)生過程中有哪些屏障失效和不足。屏障分析法可分為獨立屏障分析法和綜合屏障分析法。本文做屏障分析時采用獨立的屏障分析法，主要分析在本次事件進(jìn)程中，失效點突破屏障，事件產(chǎn)生的故障主要突破了二回路水質(zhì)的有效監(jiān)測和合理的濾網(wǎng)通流設(shè)計，管道帶壓邊界完整，操作規(guī)程等屏障。在機(jī)組啟機(jī)過程中，未及時監(jiān)測二回路水質(zhì)和濾網(wǎng)通流能力不足，啟機(jī)前，安全閥定期校驗未執(zhí)行，啟機(jī)前，安全閥定期校驗未執(zhí)行，盲板法蘭平行度超標(biāo)，未編制該運行工況的操作規(guī)程。

4、制定糾正行動

制定糾正行動的原則應(yīng)符合SMART原則，即有針對性的（specific）、可檢測的（measurable）、可實現(xiàn)的（achievable）、現(xiàn)實的（realistic）、有時間要求的（time-based）。根據(jù)前文對該事件的根本原因分析，對發(fā)現(xiàn)的原因因素制定糾正行動[1]。本文只討論針對該事件制定的行動項的具體內(nèi)容，不討論具體的完成時間。具體糾正行動項見表1.

5、總結(jié)

本文對某核電機(jī)組主給水泵再循環(huán)閥震蕩導(dǎo)致非計劃停堆停機(jī)事件做了根本原因的分析，使用了根本原因分析的工具和方法，根本原因分析作為核電廠推行經(jīng)驗反饋工作的重要工具，可有效提高核電從業(yè)人員的分析問題的能力，找到事件的根本原因，進(jìn)而提出有效的糾正措施，對于不斷改進(jìn)和提升企業(yè)的業(yè)務(wù)和管理能力具有重要的意義。

參考文獻(xiàn)

[1]李兵華.事件根本原因分析方法。

[2]龔智明.福清核電1號機(jī)組主給汽水壓差調(diào)節(jié)系統(tǒng)震蕩分析報告。

作者簡介：

孔海波（1986-），男，湖南長沙人，工程師，長期從事常規(guī)島工藝調(diào)試工作。