陳 佳
(福建寧德核電有限公司,福建 寧德 355200)
核電機(jī)組在降功率過程中,為平衡一回路和二回路功率,汽機(jī)旁路系統(tǒng)(contournement global turbine,GCT)蒸汽排放控制閥將按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)依次開啟。GCT121VV反饋波動(dòng),將導(dǎo)致GCT 121VV投運(yùn)后自動(dòng)控制異常,影響一回路和二回路功率平衡。在核電機(jī)組降功率過程中,向凝汽器、除氧器排放系統(tǒng)(GCT-c)投運(yùn)前,編制一套針對(duì)GCT121VV反饋波動(dòng)問題的干預(yù)方案尤為重要。
GCT在反應(yīng)堆功率與汽機(jī)負(fù)荷不一致時(shí),把多余的蒸汽排向凝汽器、除氧器和大氣,為反應(yīng)堆提供一個(gè)“人為”的負(fù)荷。
GCT-c向凝汽器排放系統(tǒng)由主蒸汽母管兩端引入兩根排放總管,再由排放總管分出12根排放支管,從兩側(cè)進(jìn)入凝汽器,每根支管上有一個(gè)常開的手動(dòng)隔離閥和一個(gè)蒸汽排放控制閥。GCT-c排放系統(tǒng)如圖1所示。
GCT-c蒸汽排放控制閥的開啟方式分為調(diào)制開啟和快速開啟。調(diào)制開啟是根據(jù)GCT-c總開度信號(hào)的大小,通過GD函數(shù)使閥門按比例開啟;快速開啟是通過快開命令使閥門快速全開。
GCT-c向凝汽器排放系統(tǒng)的12臺(tái)蒸汽排放控制閥分為三組。
(1) 第一組:GCT121/117/113VV,按照121VV——117VV——113VV的順序依次開啟。
(2) 第二組:GCT115/119/123VV,同步開啟。
(3) 第三組:GCT114/116/118/120/122/124VV,同步開啟。
圖1 GCT-c向凝汽器排放系統(tǒng)示意
GCT-c向冷凝器排放系統(tǒng)的12臺(tái)蒸汽排放控制閥承擔(dān)GCT-c總開度的85.2 %,每臺(tái)閥門承擔(dān)7.1 %,具體分布如表1所示。
表1 閥門對(duì)應(yīng)總開度信號(hào)區(qū)間
以某核電廠為例,機(jī)組按照計(jì)劃執(zhí)行降功率、停機(jī)解列等操作。在降功率過程中,GCT-c投運(yùn)前,運(yùn)維人員發(fā)現(xiàn)GCT121VV反饋出現(xiàn)波動(dòng)。該問題將導(dǎo)致GCT121VV投運(yùn)后其自動(dòng)控制異常,影響一回路和二回路之間的功率平衡,甚至引起跳機(jī)、跳堆等重大事件發(fā)生。
在正常情況下,核電廠機(jī)組降功率過程中,僅投運(yùn)GCT-c第一臺(tái)蒸汽排放控制閥(即GCT121VV)便可維持一回路和二回路之間的功率平衡。
核電機(jī)組降功率過程中,GCT-c投運(yùn)前,針對(duì)GCT121VV反饋波動(dòng)問題的常規(guī)干預(yù)方案有以下兩種。
(1) 方案一:消除GCT121VV反饋波動(dòng)問題。通常方法是檢查GCT121VV閥位反饋器,進(jìn)行修復(fù)或更換,必要時(shí)進(jìn)行閥門校驗(yàn)。
(2) 方案二:隔離GCT121VV,避免閥門非預(yù)期動(dòng)作。因GCT121VV為失氣關(guān)閉型閥門,通常采用關(guān)閉GCT121VV氣源隔離閥,斷開其控制氣源,使其處于關(guān)閉狀態(tài)。
兩種方案存在的弊端分析如下。
(1) 方案一。維修時(shí)間長(zhǎng),影響機(jī)組降功率、停機(jī)解列計(jì)劃。原因分析:根據(jù)歷史經(jīng)驗(yàn),蒸汽排放控制閥反饋波動(dòng)的維修時(shí)間需6~12 h,若因備件、閥門驗(yàn)證窗口設(shè)置等各種因素影響,維修時(shí)間會(huì)更長(zhǎng)。
(2) 方案二。機(jī)組參數(shù)波動(dòng)范圍大,影響系統(tǒng)安全運(yùn)行裕度。原因分析:GCT-c總開度信號(hào)在0.0 %~7.1 %區(qū)間時(shí)無法開啟GCT-c蒸汽排放控制閥,導(dǎo)致一回路和二回路功率無法平衡,一、二回路功率偏差進(jìn)一步擴(kuò)大。當(dāng)GCT-c總開度信號(hào)超過7.1 %后,GCT117VV開啟,使一、二回路功率偏差降低。當(dāng)GCT-c總開度信號(hào)降低到7.1 %以下后,GCT117VV關(guān)閉,GCT-c蒸汽排放控制閥再次無法平衡一、二回路功率,周而復(fù)始,使機(jī)組參數(shù)出現(xiàn)較大幅度波動(dòng)。
自田灣核電、嶺澳核電成功引入DCS后,DCS在國(guó)內(nèi)后續(xù)新建核電機(jī)組上得到廣泛應(yīng)用。隨著DCS引入,給現(xiàn)場(chǎng)問題的解決或緊急干預(yù)提供了更多的選擇。
某核電廠采用MELTAC+MACS全數(shù)字化儀控系統(tǒng),GCT-c向冷凝器排放系統(tǒng)的控制邏輯在非安全級(jí)DCS (MACS平臺(tái))中實(shí)現(xiàn)。
GCT-c總開度信號(hào)經(jīng)過5個(gè)折線函數(shù)分別控制 GCT121VV,GCT117VV,GCT113VV,GCT第二組閥(GCT115/119/123VV),GCT第三組閥(GCT114/116/118/120/122/124VV)。
通過對(duì)GCT-c蒸汽排放控制閥的排放能力、控制邏輯進(jìn)行分析,GCT121VV和GCT117VV兩者具備相互替代的條件。
(1) GCT121VV和GCT117VV具有相同排放能力,且對(duì)稱分布在冷凝器兩側(cè)。
(2) GCT121VV和GCT117VV相關(guān)反饋信號(hào)參與的控制邏輯相同。
(3) GCT121VV和GCT117VV快速開啟的條件相同。
(4) GCT121VV和GCT117VV調(diào)制開啟方式相同,接受同一信號(hào)(GCT-c總開度信號(hào)),通過折線函數(shù)計(jì)算閥門控制指令。僅因不同的開啟順序要求選擇不同的折線函數(shù)計(jì)算閥門的控制指令。
綜上所述,GCT121VV和GCT117VV兩者在功能上可以相互替代。結(jié)合GCT121VV和GCT 117VV在數(shù)字化儀控系統(tǒng)中的邏輯組態(tài)實(shí)現(xiàn)方式,可以通過對(duì)調(diào)GCT121VV和GCT117VV的控制信號(hào),完成緊急情況下GCT117VV對(duì)GCT121VV的臨時(shí)替代,實(shí)現(xiàn)GCT121VV反饋波動(dòng)引起閥門不可用的緊急干預(yù)。
基于MACS平臺(tái)實(shí)現(xiàn)GCT-c控制邏輯組態(tài)的某核電廠改進(jìn)方案,實(shí)施過程如下。
(1) 使用組態(tài)編輯軟件打開DCS控制站工程。
(2) 修改GCT121VV和GCT117VV調(diào)制開啟信號(hào)組態(tài),即在組態(tài)中將中間點(diǎn)GCTA02A02和中間點(diǎn)GCTA02A03對(duì)調(diào)。修改后的組態(tài)。
(3) 保存工程。
(4) 下裝工程。
(5) GCT-c蒸汽排放控制閥為失氣關(guān)閉型閥門,關(guān)閉GCT121VV氣源隔離閥,防止GCT-c投運(yùn)后因GCT121VV反饋波動(dòng)而引起GCT 121VV動(dòng)作。
GCT121VV反饋波動(dòng)緊急干預(yù)方案,能夠快速有效地完成GCT117VV對(duì)GCT121VV的功能替代,保證機(jī)組降功率及停機(jī)解列按照計(jì)劃及外部(比如電網(wǎng))要求順利進(jìn)行,并避免機(jī)組參數(shù)出現(xiàn)大幅波動(dòng)。
該方案已在國(guó)內(nèi)某核電廠機(jī)組降功率過程中成功應(yīng)用,效果明顯。該方案可供同行業(yè)相關(guān)人員參考與借鑒。