核電廠ARE大小閥打手動(dòng)影響分析

吳升國(guó) 王再根 王建

摘 要：從核電廠ARE大小閥模擬圖出發(fā)，分析大小閥打手動(dòng)后復(fù)制回路對(duì)閥門控制回路以及對(duì)蒸汽發(fā)生器水位控制的影響，從而得出操縱員將大小閥打手動(dòng)的方法，保證操縱員更好地應(yīng)對(duì)此類工況。

關(guān)鍵詞：核電廠；ARE；閥門；手動(dòng)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.17.165

1 ARE大小閥的作用

核電廠ARE大小閥作為蒸汽發(fā)生器水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)的主要設(shè)備，就是為了維持蒸汽發(fā)生器二次側(cè)的水位在需求的整定值上。

水位不能過高，否則將造成出口蒸汽含水量超標(biāo)，加劇汽輪機(jī)的沖蝕現(xiàn)象，影響機(jī)組的壽命甚至使機(jī)組損壞。而且，水位過高還會(huì)使得蒸汽發(fā)生器內(nèi)水的質(zhì)量裝量增加，在蒸汽管道破裂的事故工況下，對(duì)堆芯產(chǎn)生過大的冷卻而導(dǎo)致反應(yīng)性事故的發(fā)生。如果破裂事故發(fā)生在安全殼內(nèi)，大量的蒸汽將會(huì)導(dǎo)致安全殼的壓力、溫度快速上升，危害安全殼的密封性。

同樣地，水位也不能過低，否則，將會(huì)導(dǎo)致U型管頂部裸露，甚至可能導(dǎo)致給水管線出現(xiàn)水錘現(xiàn)象。這樣，堆芯余熱的導(dǎo)出功能將惡化。

以上功能的實(shí)現(xiàn)主要由水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的ARE大小閥來完成。

對(duì)于每臺(tái)蒸汽發(fā)生器而言，其水位的調(diào)節(jié)是通過控制進(jìn)入該蒸汽發(fā)生器的給水流量來完成的。每臺(tái)蒸汽發(fā)生器的正常給水回路設(shè)置有兩條并列的管線：主管線上的主給水調(diào)節(jié)閥（簡(jiǎn)稱大閥）用于高負(fù)荷運(yùn)行工況下的水位調(diào)節(jié)，旁路管線上的旁路調(diào)節(jié)閥（簡(jiǎn)稱小閥）則是應(yīng)用于低負(fù)荷及啟、停階段的運(yùn)行工況。

機(jī)組正常運(yùn)行工況期間，大小閥均處于自動(dòng)狀態(tài)，蒸發(fā)器水位自動(dòng)控制。在緊急情況下，例如某一個(gè)給水流量計(jì)或者蒸汽流量計(jì)漂表或者某一個(gè)大小閥卡澀，需要將大小閥置手動(dòng)來控制蒸發(fā)器水位。

2 ARE大小閥的復(fù)制回路

無擾切換是調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要考慮的主要問題之一。由自動(dòng)切向手動(dòng)后，在施加手動(dòng)作用前，閥位保持在切換前自動(dòng)信號(hào)決定的位置，不存在擾動(dòng)問題；但由手動(dòng)切向自動(dòng)時(shí)，原決定于手動(dòng)作用的閥位一般與自動(dòng)裝置計(jì)算出的閥位不一致，如果在電路上又未采取適當(dāng)措施，就有可能產(chǎn)生擾動(dòng)問題。一般采用復(fù)制信號(hào)方法來保證手動(dòng)切向自動(dòng)時(shí)不產(chǎn)生擾動(dòng)。

ARE大小閥的復(fù)制回路能夠?qū)崿F(xiàn)閥門從手動(dòng)切換到自動(dòng)的過程中，閥門開度不會(huì)瞬變。該功能由ARE420XU2控制，在低負(fù)荷（<20%）時(shí)，復(fù)制回路的信號(hào)來自于小閥開度；高負(fù)荷時(shí)，復(fù)制回路的信號(hào)來自于大閥開度。

3 低負(fù)荷（<20%）工況下ARE大小閥需要打手動(dòng)的三種方法及影響

（1）將小閥打手動(dòng)，大閥保持自動(dòng)。此時(shí)小閥的復(fù)制回路生效，小閥的開度通過復(fù)制回路，送到402RG，通過與汽水失配信號(hào)的比較，得出大閥的開度。也就是說，此時(shí)大閥的自動(dòng)信號(hào)將受到小閥手動(dòng)開度的影響。如果需要手動(dòng)增加小閥的開度來增加給水流量，提高蒸汽發(fā)生器的水位，大閥將接受到關(guān)小的指令，導(dǎo)致給水流量減小，水位下降，與期望相反，惡化了水位的控制。（2）將大閥打手動(dòng)，小閥保持自動(dòng)。此時(shí)由于是低負(fù)荷工況，大閥的復(fù)制回路無法生效，大閥開度的變化對(duì)小閥的自動(dòng)控制沒有任何影響，不會(huì)導(dǎo)致小閥開度波動(dòng)。（3）將大小閥同時(shí)打手動(dòng)。此時(shí)小閥的復(fù)制回路生效，但是由于大小閥均已置于手動(dòng)，不會(huì)導(dǎo)致閥門開度波動(dòng)。

4 高負(fù)荷（>20%）工況下ARE大小閥需要打手動(dòng)的三種方法及影響

（1）將小閥打手動(dòng)，大閥保持自動(dòng)。此時(shí)由于是高負(fù)荷工況，小閥的復(fù)制回路無法生效，小閥開度的變化對(duì)大閥的自動(dòng)控制沒有任何影響，不會(huì)導(dǎo)致大閥開度波動(dòng)。（2）將大閥打手動(dòng)，小閥保持自動(dòng)。此時(shí)大閥的復(fù)制回路生效，大閥的開度通過復(fù)制回路，送到407ZO，通過與二回路蒸汽負(fù)荷的比較，得出大閥的開度。也就是說，此時(shí)小閥的自動(dòng)信號(hào)將受到大閥手動(dòng)開度的影響。如果需要手動(dòng)增加大閥的開度來增加給水流量，提高蒸汽發(fā)生器的水位，小閥將接受到關(guān)小的指令，導(dǎo)致給水流量減小，水位下降，與期望相反，惡化了水位的控制。（3）將大小閥同時(shí)打手動(dòng)。此時(shí)大閥的復(fù)制回路生效，但是由于大小閥均已置于手動(dòng)，不會(huì)導(dǎo)致閥門開度波動(dòng)。

5 ARE大小閥打手動(dòng)的優(yōu)化方法

通過以上的分析，在高功率時(shí)單獨(dú)將ARE大閥打手動(dòng)或在低功率時(shí)單獨(dú)將ARE小閥打手動(dòng)，都將導(dǎo)致蒸汽發(fā)生器水位控制惡化。故在需要將ARE大小閥打手動(dòng)時(shí)，需要堅(jiān)持以下三種原則：

（1）大小閥盡量同時(shí)置于自動(dòng)或手動(dòng)，避免復(fù)制回路的干擾；（2）在高負(fù)荷情況下，可以單獨(dú)將小閥置于手動(dòng)；（3）在低負(fù)荷情況下，可以單獨(dú)將大閥置于手動(dòng)。

6 結(jié)語

通過對(duì)ARE大小閥打手動(dòng)時(shí)復(fù)制回路生效情況的分析，發(fā)現(xiàn)在高功率時(shí)單獨(dú)將ARE大閥打手動(dòng)或在低功率時(shí)單獨(dú)將ARE小閥打手動(dòng)都將導(dǎo)致蒸汽發(fā)生器水位波動(dòng)，容易造成核電機(jī)組緊急停堆。通過排列組合每種打手動(dòng)的方式，總結(jié)出了ARE大小閥的正確操作方法，使反應(yīng)堆操縱員在處理異常事件時(shí)能夠更好地控制機(jī)組狀態(tài)，降低反應(yīng)堆緊急停堆的概率。

作者簡(jiǎn)介：吳升國(guó)（1984-），男，福建福州人，本科，工程師，運(yùn)行值長(zhǎng)。