給水汽動(dòng)泵閥門動(dòng)作異常問(wèn)題分析和處理

摘 要：M310三環(huán)路壓水堆在正常給水系統(tǒng)喪失后，輔助給水系統(tǒng)建立一種應(yīng)急的冷卻方式，直至余熱排除系統(tǒng)投運(yùn)，如果給水汽動(dòng)泵閥門動(dòng)作異常，可能會(huì)導(dǎo)致輔助給水系統(tǒng)無(wú)法及時(shí)給蒸汽發(fā)生器供水。本文通過(guò)介紹電廠輔助給水汽動(dòng)泵供汽閥門動(dòng)作異常的分析和處理方案，為后續(xù)核電機(jī)組建設(shè)和改進(jìn)提供經(jīng)驗(yàn)

關(guān)鍵詞：給水汽動(dòng)泵；調(diào)閥；主汽閥；動(dòng)作異常

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.09.112

0 引言

反應(yīng)性控制、堆芯冷卻和放射性包容被稱為核安全三要素，要素之一的冷源的可靠性密切相關(guān)。輔助給水系統(tǒng)作為核電廠的重要冷源之一，在事故工況下起著至關(guān)重要的作用，在設(shè)計(jì)上屬于非常重要類的專設(shè)安全設(shè)施。輔助給水汽動(dòng)泵供汽閥門動(dòng)作異常問(wèn)題都可能在事故工況下影響核安全，因此該問(wèn)題必須得到核電廠運(yùn)營(yíng)者的足夠重視。

1 閥門功能

輔助給水泵系統(tǒng)包括兩臺(tái)50%流量的給水汽動(dòng)泵（ASG003/004PO），其蒸汽通流主要經(jīng)過(guò)粗濾器、主汽門、調(diào)閥、蒸汽室、噴嘴組、動(dòng)葉，最后至排汽接管。

調(diào)閥為氣開(kāi)式的雙座閥，進(jìn)入調(diào)閥的蒸汽分兩組汽流。第一組直接由調(diào)閥閥套最頂部的一圈型線孔進(jìn)入蒸汽室；第二組先旁通到調(diào)閥閥套底部的型線孔，再由調(diào)閥閥套的中間一圈型線孔進(jìn)入蒸汽室。

主汽門為汽開(kāi)式結(jié)構(gòu)，密封面為司太立特堆焊，主要作用在于泵組超速時(shí)自動(dòng)切斷主蒸汽而停機(jī)，當(dāng)電子跳閘時(shí)，電磁閥得電開(kāi)啟，釋放了主汽門活塞右端腔室的壓力蒸汽，從而主汽門關(guān)閉停機(jī)；當(dāng)機(jī)械跳閘時(shí)，錐形閥連通，釋放了主汽門活塞右端腔室的壓力蒸汽，從而主汽門關(guān)閉停機(jī)。

2 給水汽動(dòng)泵閥門動(dòng)作異常問(wèn)題

2.1 調(diào)閥調(diào)節(jié)異常問(wèn)題

福清核電廠4號(hào)機(jī)首循環(huán)運(yùn)行期間，多次出現(xiàn)4ASG004PO轉(zhuǎn)速異常波動(dòng)和泵本體及管道振動(dòng)過(guò)大問(wèn)題，經(jīng)多次查找和驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)是由于轉(zhuǎn)速表異常導(dǎo)致調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)異常，且閥門動(dòng)作存在卡澀導(dǎo)致。

2.2 主汽閥開(kāi)啟問(wèn)題

2019年福清核電廠3號(hào)機(jī)組在執(zhí)行3ASG004PO超速試驗(yàn)，3ASG237/238VV閥門開(kāi)啟40秒后3ASG004PO轉(zhuǎn)速仍沒(méi)有建立，主控觸發(fā)3ASG171KA（004PO排氣口壓力低）報(bào)警，經(jīng)檢查為3ASG235VV閥門開(kāi)啟時(shí)間過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致。

3 問(wèn)題分析和排查

3.1 調(diào)閥調(diào)節(jié)異常的原因分析和排查

經(jīng)分析調(diào)節(jié)閥異常動(dòng)作問(wèn)題原因有：

（1）閥門本身特性不準(zhǔn)導(dǎo)致閥門調(diào)節(jié)性能不佳。（2）轉(zhuǎn)速表故障，導(dǎo)致閥門無(wú)法正常調(diào)節(jié)。（3）閥門供汽壓力不在要求范圍內(nèi)，長(zhǎng)期高壓導(dǎo)致閥門調(diào)節(jié)性能下降。

原因排查：

（1）對(duì)給水汽動(dòng)泵調(diào)節(jié)閥進(jìn)行性能檢查，通過(guò)加4～20mA電流來(lái)檢查閥門行程動(dòng)作情況，通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證閥門行程和電流成正比，閥門性能驗(yàn)證無(wú)異常。（2）福清核電廠現(xiàn)場(chǎng)儀用壓空的供汽壓力一般在0.68～1MPa，高于設(shè)備的設(shè)計(jì)壓力，長(zhǎng)時(shí)間在超壓下使用，將造成過(guò)濾減壓器的故障，影響氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)性能。（3）福清核電廠輔助給水汽動(dòng)泵使用的轉(zhuǎn)速探頭為HALL EFFECT SENSORS產(chǎn)品，型號(hào)1101 and931XP。經(jīng)趨勢(shì)分析發(fā)現(xiàn)起泵后60秒左右位置出現(xiàn)轉(zhuǎn)速波動(dòng)幅度擴(kuò)大現(xiàn)象，初步分析認(rèn)為是轉(zhuǎn)速探頭信號(hào)突變引起。并發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)PID作用過(guò)強(qiáng)，疊加轉(zhuǎn)速探頭信號(hào)突變干擾，調(diào)閥會(huì)頻繁動(dòng)作，每一動(dòng)作都伴隨卡頓的現(xiàn)象。

3.2 主汽閥無(wú)法開(kāi)啟或者開(kāi)啟時(shí)間長(zhǎng)的原因分析和排查

經(jīng)分析主汽閥開(kāi)啟時(shí)間長(zhǎng)的原因有：

（1）閥座內(nèi)有殘水，導(dǎo)致閥芯右側(cè)上下面的受力面積差減小，從而導(dǎo)致閥門開(kāi)啟時(shí)間較長(zhǎng)。（2） 閘板和密封面的摩擦力太大，給閥門開(kāi)啟增加了額外的阻力。（3）電磁閥存在內(nèi)漏，導(dǎo)致主汽閥右腔室壓力建立較緩慢。（4）主汽閥閥座引壓小孔或者管線存在堵塞。

原因排查：

通過(guò)手動(dòng)動(dòng)作閥門，確認(rèn)閥門動(dòng)作順滑無(wú)明顯卡澀，排除閥桿摩擦力過(guò)大的原因；對(duì)電磁閥檢查也未發(fā)現(xiàn)電磁閥故障；由于試驗(yàn)過(guò)程中汽動(dòng)泵啟動(dòng)時(shí)間間隔為10分鐘，可能導(dǎo)致閥桿處有冷凝水聚集而沒(méi)有完全疏通；節(jié)流小孔或者節(jié)流通道有冷凝水堵塞或雜質(zhì)堵塞，導(dǎo)致引壓過(guò)慢。

4 處理措施和改進(jìn)

4.1 針對(duì)調(diào)閥的改進(jìn)和驗(yàn)證

（1）使用工作壓力更大的 AW40 型過(guò)濾減壓器進(jìn)行替代原來(lái)QFH-223型過(guò)濾減壓器。AW40 型過(guò)濾減壓器最大設(shè)計(jì)壓力為 1.0Mpa，與壓空系統(tǒng)的供氣壓力相符。（2）更換汽動(dòng)泵的轉(zhuǎn)速探頭，并調(diào)整調(diào)節(jié)系統(tǒng)的PID參數(shù)，將比例系數(shù)從3調(diào)整到1.8，將積分系數(shù)從0.48調(diào)整到0.5。

通過(guò)以上整改措施，后續(xù)多次啟動(dòng)汽動(dòng)泵驗(yàn)證轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，在定期試驗(yàn)監(jiān)督要求的8000±2%范圍內(nèi)，且未再出現(xiàn)調(diào)閥卡頓現(xiàn)象。

4.2 針對(duì)主汽閥的改進(jìn)和驗(yàn)證

（1）針對(duì)閥門底座處可能存在冷凝水，采用每次啟泵間隔延長(zhǎng)至30分鐘，待閥們底座處的水疏盡后再進(jìn)行下一次啟泵。（2）在打閘情況下，通過(guò)閥前蒸汽對(duì)引流管線和電磁閥以及機(jī)械跳閘閥門進(jìn)行吹掃，將管道內(nèi)的蒸汽或者雜質(zhì)吹除，保持引壓管線暢通。

整改后從汽動(dòng)泵供汽閥門全開(kāi)到轉(zhuǎn)速建立從原來(lái)的43秒回到正常的3～4秒左右。

5 總結(jié)

隨著核電廠的運(yùn)行，輔助給水系統(tǒng)出現(xiàn)的問(wèn)題也逐漸凸顯出來(lái)，盡管福清核電廠對(duì)輔助給水系統(tǒng)越來(lái)越重視，制定了很多的緩解措施，包括維修領(lǐng)域的預(yù)防性維修、運(yùn)行領(lǐng)域的定期試驗(yàn)等。但是對(duì)問(wèn)題的發(fā)現(xiàn)我們不能靠等，更應(yīng)該往前走，將可能出現(xiàn)的問(wèn)題逐一分析和制定處理措施，保證在出現(xiàn)問(wèn)題后能夠及時(shí)處理，保證專設(shè)安全設(shè)施的可用性。

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作者簡(jiǎn)介：吳錦財(cái)（1987-），男，福建龍巖人，本科，工程師，從事福清核電運(yùn)行工作。