李小鳳 李 靜 劉成俊 曾衛(wèi)新 蔣曉煒

（1.中核核電運(yùn)行管理有限公司 二廠，浙江 海鹽 314300；2.中核集團(tuán) 海南核電有限公司，海南 ?？?570105）

0 概述

海南昌江核電1、2號(hào)機(jī)組設(shè)計(jì)是以秦山二期1、2機(jī)組為參考電站，其主泵采用德國(guó)KSB公司生產(chǎn)的RSR750型主泵。KSB也是為中國(guó)第一座核電站（秦山一期）提供主泵，RSR750型主泵與參考電站所采用的日本三菱100D型主泵在結(jié)構(gòu)、控制原理、輔助系統(tǒng)、聯(lián)鎖控制、保護(hù)、安全分析等多方面都有很大區(qū)別。在廠房土建結(jié)構(gòu)、一回路系統(tǒng)、相關(guān)輔助系統(tǒng)、運(yùn)行參數(shù)幾乎與參考電站相同的前提下，本文從運(yùn)行的角度分析了主泵換型后對(duì)運(yùn)行方面的影響。

1 RSR750型主泵與參考電站主泵重要參數(shù)對(duì)比

1.1 設(shè)備本體及系統(tǒng)—總體參數(shù)

表1

1.2 設(shè)備本體及系統(tǒng)—密封部分

表2

1.3 設(shè)備保護(hù)停運(yùn)信號(hào)對(duì)比

表3

2 主泵換型后對(duì)運(yùn)行可靠性的影響

從上面的對(duì)比分析中我們可以看出，主泵的總體性能參數(shù)基本沒(méi)有什么大的變化，但由于其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化導(dǎo)致其控制邏輯有了較大的變化，最明顯的就是其自動(dòng)停泵信號(hào)增加了很多，這樣勢(shì)必會(huì)帶來(lái)主泵運(yùn)行可靠性的降低。下面就從這些邏輯變化，來(lái)談?wù)剬?duì)運(yùn)行可靠性方面的影響:

2.1 主泵可控泄漏流量低低或高高跳泵信號(hào)對(duì)運(yùn)行可靠性的影響

KSB RSR型反應(yīng)堆冷卻劑泵，采用三道密封系統(tǒng)密封泵軸(如圖所示)。通過(guò)RCV軸封管線注入密封水。三道流體動(dòng)力型密封按順序安裝，上部裝有停機(jī)密封。反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)壓力通過(guò)控制與軸的密封部件一體的旁路系統(tǒng)的泄漏量逐級(jí)降低到容控箱的壓力。通過(guò)軸封簡(jiǎn)圖我們可以看出:海核主泵取消了3#軸封立管；三級(jí)密封串級(jí)布置，通過(guò)節(jié)流孔板減壓形成每級(jí)軸封壓力的變化，最終通過(guò)3號(hào)軸封的可控泄漏和無(wú)壓泄漏兩個(gè)通道將泄漏流引出（原先參考電站為一級(jí)密封引漏至RCV，二級(jí)、三級(jí)引漏至RPE）。影響主泵可控泄漏流量變化的因素有哪些呢？

圖1

＞RCV088/089VP可控泄漏隔離閥的關(guān)閉 (自動(dòng)關(guān)閉信號(hào)來(lái)自于安全殼隔離信號(hào)－CIA）

＞RCV002BA背壓的變化

針對(duì)第一中情況，主要發(fā)生在CIA的時(shí)候，由于參考電站主泵軸封結(jié)構(gòu)不一樣，未設(shè)置軸封泄漏流量異常和溫度高跳泵信號(hào)，故在發(fā)生CIA時(shí)主泵不會(huì)因?yàn)榛厮芫€閥門(mén)RCV088/089VP的隔離導(dǎo)致主泵的跳閘，只要軸封溫度，注入水流量，主泵振動(dòng)、軸承溫度等參數(shù)正常，主泵仍可以保持運(yùn)行。而海核的主泵設(shè)置了軸封可控泄漏流量低停泵信號(hào)，可以預(yù)見(jiàn)的是，若發(fā)生SI時(shí)則可能導(dǎo)致兩臺(tái)主泵停運(yùn)，一回路進(jìn)入自然循環(huán)階段。發(fā)生安注時(shí)意味著機(jī)組進(jìn)入了事故工況，主泵的停運(yùn)勢(shì)必對(duì)機(jī)組狀態(tài)的后撤產(chǎn)生很大的影響（自然循環(huán)狀態(tài)下機(jī)組最大只能以28度/小時(shí)速率降溫；而有主泵時(shí)可以達(dá)到56度/小時(shí)）。尤其是在發(fā)生SGTR（蒸發(fā)器傳熱管破裂事故）時(shí)保持主泵的運(yùn)行尤為關(guān)鍵。根據(jù)設(shè)計(jì)院的資料，按照一根傳熱管剪切斷裂來(lái)計(jì)算，壓差在7MPa時(shí)的泄漏量在100t/h，也就是說(shuō)在發(fā)生SI后1.75h內(nèi)不采取任何措施的情況下蒸發(fā)器將被灌滿。從這個(gè)數(shù)據(jù)可以看出，在發(fā)生傳熱管破裂事故時(shí)若不盡快降溫降壓，蒸發(fā)器很容易就被灌滿，一回路放射性很可能被排放到環(huán)境中。

通過(guò)上面描述可以看出，由于增加了可控泄漏流量低停泵問(wèn)題，導(dǎo)致運(yùn)行人員對(duì)機(jī)組狀態(tài)的控制發(fā)生了較大變化，因此有必要對(duì)此CIA的設(shè)置進(jìn)行優(yōu)化，有幾種方案建議:

＞RCV088VP上游 （殼內(nèi)）加一個(gè)管線 （引至卸壓箱）和閥門(mén)***VP，當(dāng)CIA出現(xiàn)時(shí)關(guān)閉088、089VP,同時(shí)打開(kāi)***VP保證可控泄漏流量，不會(huì)停運(yùn)主泵。

＞海核現(xiàn)有邏輯保持不變，發(fā)生CIA時(shí)只用安全閥RCV252VP來(lái)保證可控泄漏流量，保證不停運(yùn)主泵。

＞按福清的方案延時(shí)10min，只在發(fā)生CIB時(shí)使用RCV252VP，從而保證主泵的運(yùn)行。

圖2 福清改造方案邏輯簡(jiǎn)圖

針對(duì)這幾種方案，我們和設(shè)計(jì)院進(jìn)行了討論，并經(jīng)設(shè)計(jì)院計(jì)算后最終制定了如下方案:參照福清方案，但取消10min延時(shí)，理由如下:

1）經(jīng) NPIC 計(jì)算，主泵停運(yùn)后 DNBR 值在（要求大于1.45）2.5 左右（余量挺大），對(duì)于CIA改成CIB后對(duì)堆芯的影響可以不用考慮。由于安全殼噴淋后主泵電機(jī)強(qiáng)制運(yùn)行10min沒(méi)有依據(jù)，不建議延時(shí)10min。

2）軸封回水隔離閥關(guān)閉，主泵可運(yùn)行5min的保證，其前提是環(huán)境溫度正常。若環(huán)境溫度變化，廠家無(wú)法保證主泵能正常運(yùn)行。

針對(duì)第二點(diǎn)，容積控制箱RCV002BA背壓的變化影響因素，涉及我們運(yùn)行的主要的操作有:RCV002 BA吹掃；執(zhí)行PT RPA/RPB016(RIS012/013VP開(kāi)啟試驗(yàn))等。為此，我們應(yīng)該在這些影響RCV002BA的背壓的操作規(guī)程中增加注意事項(xiàng)，要求操縱員嚴(yán)密監(jiān)視主泵可控泄漏流量的變化，操作過(guò)程中盡量緩慢，否則存在主泵誤跳閘風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 主泵飛輪2取1信號(hào)停運(yùn)主泵信號(hào)對(duì)運(yùn)行可靠行的影響

海核主泵增加了主泵飛輪位置異常（2取1信號(hào)）信號(hào)，產(chǎn)生主泵停運(yùn)信號(hào)。若主泵飛輪供電開(kāi)關(guān)異?；蛳尬婚_(kāi)關(guān)故障等，就容易引起主泵跳泵，從而引發(fā)停堆。2取1這種情況誤動(dòng)率較高且誤動(dòng)停泵后不利于反應(yīng)堆余熱的排出。因此從運(yùn)行可靠性的角度出發(fā)，有必要對(duì)此停泵信號(hào)進(jìn)行改進(jìn)。

飛輪異常的原因主要是由于主泵轉(zhuǎn)速超速而引起，根據(jù)KSB回函描述:“1E級(jí)速度測(cè)量表量程為2000rpm，但是飛輪設(shè)計(jì)在主泵轉(zhuǎn)速為2500rpm時(shí)掉下?！保?E級(jí)速度測(cè)量表的物理量程為2000rpm，查定值手冊(cè)RCP140/141MC實(shí)際使用量程為0－1800rpm，那么使用比1800rpm低的一個(gè)轉(zhuǎn)速值（如1750rpm）加到飛輪位置異常邏輯中，這樣即可以防止誤動(dòng)，又可以防止拒動(dòng)，提高了主泵運(yùn)行的可靠性。

因此建議修改為:飛輪位置異常二取一 （RCP120SM(L20)或121SM(L21)異常）與主泵轉(zhuǎn)速高二取一(RCP140MC或141MC轉(zhuǎn)速高)同時(shí)存在時(shí)再跳泵。具體修改邏輯見(jiàn)圖3所示:

圖3

這里的RCP140/141MC可以設(shè)定一個(gè)比1800rpm低的一個(gè)轉(zhuǎn)速值（如1750rpm）加到飛輪位置異常邏輯中。相當(dāng)于飛輪位置異常二取一，主泵轉(zhuǎn)速也是二取一，若這兩個(gè)信號(hào)同時(shí)存在停運(yùn)主泵。

這樣修改的原因:

1）完全可以避免飛輪位置限位單純故障而引發(fā)的誤動(dòng)作導(dǎo)致的停堆。另外任何一個(gè)限位異常還能觸發(fā)報(bào)警，主控操縱員可通過(guò)轉(zhuǎn)速、主泵電流等看飛輪是否異常。

2）飛輪異常的原因主要是由于主泵轉(zhuǎn)速超速而引起的，所以加入主泵轉(zhuǎn)速高信號(hào)也更能及時(shí)準(zhǔn)確的反應(yīng)飛輪是否異常。另外單純轉(zhuǎn)速高也不會(huì)引起誤跳泵。

3）解決了RCP120/121SM需增加不間斷供電的問(wèn)題。原設(shè)計(jì)這兩個(gè)限位開(kāi)關(guān)由LNE供電，若LNE局部失電就會(huì)導(dǎo)致主泵停運(yùn)，不得不考慮后備的并且是可連續(xù)切換的電源。按此修改后RCP140MC是由LNA供電，而RCP141MC是由LNC供電，即使LNE失電也不會(huì)引起主泵停運(yùn)。

2.3 RRI151/153MD流量高信號(hào)對(duì)主泵運(yùn)行可靠性的影響

根據(jù)目前的主泵跳閘信號(hào)分析，RRI151/153MD產(chǎn)生如下主泵停運(yùn)信號(hào):

＞RRI側(cè)流量高 （26m3/h）隔離高壓冷卻器的 RRI225VN和RCP171/172VP(針對(duì) RCP001PO)信號(hào)（無(wú)延時(shí)）

＞RRI流量高（26m3/h）直接跳主泵信號(hào)（無(wú)延時(shí)）

＞高壓冷卻器設(shè)冷水流≤5m3/h，且密封注入水流量≤0.5m3/h

設(shè)置高壓冷卻器RRI流量高隔離RRI側(cè)和RCP側(cè)的目的，主要是針對(duì)在發(fā)生高壓冷卻器冷卻盤(pán)管有破口時(shí)，防止高壓的冷卻器流向RRI側(cè)，由于RRI側(cè)設(shè)計(jì)成不承壓管線，為防止大量冷卻劑流失，將兩側(cè)流體的閥門(mén)實(shí)施隔離。跟據(jù)參考電站秦山二期實(shí)際機(jī)組的反饋，在進(jìn)行RRI泵倒列期間經(jīng)常會(huì)觸發(fā)流量高信號(hào)，導(dǎo)致RRI225/226VN關(guān)閉（觸發(fā)此高信號(hào)是短時(shí)的）。針對(duì)此問(wèn)題秦山二期進(jìn)行了原因分析，儀控反饋可能原因?yàn)镽RI倒列期間由于兩側(cè)壓差短時(shí)的變化導(dǎo)致變送器輸出增加。因此秦山二期RRI倒列操作中增加了切換前將RRI225/226VN置于手動(dòng)的操作，防止閥門(mén)誤關(guān)閉，倒列完畢后才將RRI225/226VN置于自動(dòng)。而目前海核的主泵停運(yùn)邏輯中（以RCP001PO為例）只要RRI151 MD流量高信號(hào)觸發(fā)就會(huì)導(dǎo)致RRI225VN關(guān)閉，RCP171/172VP關(guān)閉，主泵會(huì)因?yàn)榭煽匦孤┝髁康突蛘咻S封注水流量低+高壓冷卻器RRI流量低停運(yùn)。可以預(yù)見(jiàn)的是，此停運(yùn)信號(hào)的存導(dǎo)致主泵誤停運(yùn)的風(fēng)險(xiǎn)大大增加，其運(yùn)行的可靠性得不到保證。

另外，在參考電站中由于未設(shè)置主泵高壓冷卻器的相關(guān)保護(hù)，所以機(jī)組若處于功率運(yùn)行期間發(fā)生LHA/LHB單母線失電，機(jī)組不會(huì)因此而停堆。根據(jù)參考電站的故障規(guī)程，立即需要操作的是，將失電的應(yīng)急母線段相關(guān)運(yùn)行設(shè)備倒列到有電列，并將充電器進(jìn)行切換至正常供電段。隨后的穩(wěn)定操作根據(jù)應(yīng)急母線段的恢復(fù)時(shí)間來(lái)決定是否機(jī)組是否退防。而在海核機(jī)組上由于存在高壓冷卻器的相關(guān)保護(hù)，若當(dāng)時(shí)RRI和RCV泵處于同列運(yùn)行且對(duì)應(yīng)的6kV應(yīng)急母線失電時(shí)，則反應(yīng)堆會(huì)因?yàn)楦邏豪鋮s器RRI側(cè)流量低+軸封注入水流量低信號(hào)而停堆。雖然主控操縱員執(zhí)行DEC后可以引導(dǎo)到ILHA/LHB001中，但由于目前的判據(jù)中存在主泵運(yùn)行的判別，則最后操縱員會(huì)被引導(dǎo)到I4A/I4B（廠外電源喪失且A/B列柴油機(jī)不可用）中，使故障處理復(fù)雜化（因?yàn)閷?shí)際是上游LGC/LGD母線是有電的）。

圖4

針對(duì)這些情況，從保證設(shè)備可靠性的角度出發(fā)，我們建議:

（1）由于參考電站出現(xiàn)流量高信號(hào)為短時(shí)信號(hào)，若在海核的流量高信號(hào)中加上適當(dāng)延時(shí)，則可以避免因?yàn)閮x表故障或者倒列操作時(shí)的瞬態(tài)引起的不必要的主泵停運(yùn)和反應(yīng)堆停堆。另外根據(jù)目前的模擬圖知道RRI151/153MD為NC設(shè)備，其供電電源應(yīng)為L(zhǎng)NE供電，可靠性不高，建議將RRI151/153MD改為級(jí)別更高的供電電源，保證流量計(jì)的可靠運(yùn)行。

（2）針對(duì)在實(shí)際的機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中盡量安排RCV泵的運(yùn)行列和RRI泵的運(yùn)行列相反（RCV泵和RRI泵都分為A/B列），換句話說(shuō)若RRI A列在帶負(fù)荷，則安排RCV泵B列運(yùn)行，實(shí)際操作過(guò)程中運(yùn)工可以根據(jù)定期切換周期的觸發(fā)時(shí)間來(lái)錯(cuò)開(kāi)安排RCV泵和RRI泵的運(yùn)行。若期間碰到RRI泵有檢修，RRI會(huì)切換到另外一列運(yùn)行，則運(yùn)工可以根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整RCV泵的運(yùn)行時(shí)間，保證和檢修列同列即可。在此基礎(chǔ)上建議將ILHA001/LHB001規(guī)程的判據(jù)進(jìn)行修改，增加“反應(yīng)堆是否已?！倍雅袚?jù)，若已停堆則進(jìn)行停堆確認(rèn)操作，同時(shí)二回路操縱員需增加“是否已停機(jī)”判據(jù)，若已停機(jī)則進(jìn)行停機(jī)后的確認(rèn)操作。同時(shí)上面提到的主泵是否運(yùn)行判據(jù)，個(gè)人認(rèn)為可以取消，否則進(jìn)入I4A/I4B后規(guī)程只能參考執(zhí)行，不能完全執(zhí)行，增加執(zhí)行難度。

3 結(jié)論

通過(guò)上面的分析我們可以看出:由于主泵的換型，邏輯的變更，導(dǎo)致主泵運(yùn)行的可靠性大大降低，給機(jī)組的運(yùn)行帶來(lái)很多影響。基于目前海核仍處于建設(shè)階段，一方面，我們需要積極與設(shè)計(jì)院溝通，從設(shè)計(jì)上進(jìn)行優(yōu)化，以提高我們運(yùn)行的可靠性；另一方面，根據(jù)目前主泵相關(guān)的設(shè)計(jì)變更，將我們的運(yùn)行規(guī)程和事故規(guī)程進(jìn)行升版，同時(shí)針對(duì)主泵的設(shè)計(jì)變更，對(duì)操縱員實(shí)施專項(xiàng)的培訓(xùn)和訓(xùn)練，以達(dá)到更好的控制機(jī)組狀態(tài)。