滿功率單臺蒸發(fā)器蒸汽流量漂移的分析與對策

王施洲

（中核核電運(yùn)行管理有限公司運(yùn)行五處，浙江 嘉興 314300）

0 引言

SG的液位是通過蒸發(fā)器液位控制程序（以下簡稱SGL程序）來進(jìn)行控制，而PTH是通過功率測量和校正程序（以下簡稱PMCR程序）計算的。早期的蒸汽流量變送器位于室外，下雨或是雷電的影響均可能造成流量參數(shù)的漂移。對于蒸汽流量漂移的分析以及相應(yīng)的對策考慮是有利于機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的。

1 理論分析

1.1 SG液位的影響

SGL程序有兩個設(shè)計目標(biāo)：

（1）保持給水流量與蒸汽流量的平衡，使得蒸發(fā)器液位保持在設(shè)定值；

（2）在反應(yīng)堆功率變化時補(bǔ)償“膨脹”或“收縮”現(xiàn)象對液位的影響。

為此，SGL程序引入了比例積分項(xiàng)、質(zhì)量平衡項(xiàng)、功率項(xiàng)。

蒸汽流量對質(zhì)量平衡項(xiàng)和功率項(xiàng)的影響。

（1）對質(zhì)量平衡項(xiàng)的影響。

四個SG蒸汽流量在SGL程序里先標(biāo)準(zhǔn)化處理（蒸汽流量/258.25），再平均化處理（四個值取平均）；接著每個蒸汽流量與平均值比較，如果偏差大于±10%，則蒸汽流量認(rèn)為無效，會以其他三個蒸汽流量的平均值替代。由此大致判斷蒸汽流量失效的上下限制分別為293 kg/s和234 kg/s。SGL程序還設(shè)置了一條規(guī)則：如果質(zhì)量平衡項(xiàng)的變化小于1%（死區(qū)），則默認(rèn)質(zhì)量平衡項(xiàng)為0。由此，在其他SG的蒸汽流量不變，漂移的SG蒸汽流量只要在（234，293）范圍內(nèi)，SGL程序就認(rèn)為數(shù)據(jù)可信。

質(zhì)量平衡項(xiàng)在滿功率下的值為蒸汽流量與給水流量的差，意味著質(zhì)量平衡項(xiàng)是隨著蒸汽流量同趨勢變化的，這種變化是瞬時的。若是漂移的量在死區(qū)范圍，則質(zhì)量平衡項(xiàng)不起作用。

（2）對功率項(xiàng)的影響。

SGL程序里的功率項(xiàng)：1.04×PDA（鉑探功率）+ADAF。

ADAF：PTH-1.04×PDAF（鉑探功率過濾20 s后的值），計算的值需過濾180 s。

PTH：1 659×蒸汽流量+（1 153.28-4.36×給水溫度）×給水流量。

如果鉑探功率穩(wěn)定不變，那么SGL程序的功率項(xiàng)的值為3 min之前的熱功率值。而PTH是隨著蒸汽流量同趨勢變化的。所以，如果蒸汽流量發(fā)生漂移，對于SGL程序功率項(xiàng)需要3 min才會起作用，有時間的滯后性。

1.2 熱功率計算的影響

PTH：1659×蒸汽流量+（1153.28-4.36×給水溫度）×給水流量

PMCR程序功率項(xiàng)計算和SGL程序功率項(xiàng)的計算一樣，計算的反應(yīng)堆功率在鉑探功率穩(wěn)定的前提下，就是3 min之前的熱功率。一旦計算的反應(yīng)堆功率變化，反應(yīng)性調(diào)節(jié)裝置開始動作，維持計算的反應(yīng)堆功率在設(shè)定值。由于SG蒸汽流量漂移是虛假的，真實(shí)的反應(yīng)堆功率沒有發(fā)生變化，所以反應(yīng)性調(diào)節(jié)裝置的動作就屬于錯誤性調(diào)節(jié)。帶來的后果就是停堆裕量（以下簡稱ROPT裕量）的變化以及汽機(jī)功率的變化。

2 案例分析

2013年10月8日，二號機(jī)組滿功率運(yùn)行，由于臺風(fēng)雷雨天氣，3#SG蒸汽流量變送器箱體進(jìn)水，導(dǎo)致該測量回路信號異常波動，3#SG蒸汽流量AI2542漂移，從254 kg/s快速降到246 kg/s，3#SG液位下降，最低液位達(dá)到2.39 m，機(jī)功率上升8 MW。反應(yīng)堆功率的異常波動導(dǎo)致停堆系統(tǒng)出現(xiàn)多個ROPT裕量不足報警。此事件過程中3個蒸發(fā)器（1#、2#、4#SG）蒸汽流量未見異常。機(jī)組緊急降功率到98%FP，清除質(zhì)量平衡項(xiàng)，將AI2542的端子拔掉后機(jī)組穩(wěn)定。后續(xù)清理3#SG蒸汽流量變送器積水，對變送器箱體重新做了防水處理。

由圖1可以看到蒸汽流量（AI2542）的變化（由254減小到246）是在（234，293）這個范圍區(qū)間里的，因此SGL程序是認(rèn)為流量信號可用的。

對于SG的液位（AI1312），總體上是先下降后上升，最終趨于穩(wěn)定的過程。從圖1可以看到，蒸汽流量尚未漂移的時候，給水流量（AI2532）類似于正弦函數(shù)，而在漂移的前期（質(zhì)量平衡項(xiàng)沒有清除的階段），給水流量調(diào)節(jié)得很密集，這是因?yàn)殡S著蒸汽流量下降，質(zhì)量平衡項(xiàng)是減小的，意味著要求給水流量下降，上水閥關(guān)小。在一定時間的滯后下，SGL程序的功率項(xiàng)也開始發(fā)揮作用，減小給水流量。從SG液位開始下降開始，比例積分項(xiàng)開始緩解，要求上水閥開大。兩種矛盾的要求最終由于液位的偏差過大，比例積分的作用大于質(zhì)量平衡項(xiàng)和功率項(xiàng)的作用，所以給水流量密集調(diào)節(jié)的區(qū)域呈總體上升趨勢。隨后作為干擾項(xiàng)的質(zhì)量平衡項(xiàng)被人為清除，可以看到給水流量不再呈密集調(diào)節(jié)狀態(tài)。由于此時上水閥門已要求開大到等百分比特性的流量變化較大區(qū)域，同樣的開度信號下給水流量出現(xiàn)大幅上升，很快SG的液位大幅上漲，大于設(shè)定值（機(jī)組降功率，設(shè)定值比初期略?。┑那闆r下，比例項(xiàng)又開始大幅限制給水流量，最終比例積分綜合作用，SG的液位趨于可控狀態(tài)。

熱功率（AX012）是隨著蒸汽流量下降而有降低的。在反應(yīng)堆功率的計算上，由于ADAF需要3 min的過濾，減小的反應(yīng)堆功率是滯后的。這是從圖1可以看出：汽機(jī)功率（AI2565）是在蒸汽流量漂移開始一定時間后才開始達(dá)到穩(wěn)定的。由于堆功率的上升，向下漂移的蒸汽流量在熱傳輸?shù)姆e累下是有上升的。此時，熱功率也回到了原來的值。此時由于多個ROPT裕量不足報警，緊急降功率到98%FP，事態(tài)得以緩和。

3 總結(jié)與對策

蒸汽流量向下漂移：在質(zhì)量平衡項(xiàng)和功率項(xiàng)的作用下，上水閥要求關(guān)小，由于閥門的流量特性，SG液位的下降是平緩的。在比例積分的緩解作用下，SG液位得到緩解?？偟内厔菔窍认陆岛笊仙谌コ|(zhì)量平衡項(xiàng)的前提下水位趨于穩(wěn)定。由于蒸汽流量向下漂移，熱功率是下降的。使得計算得到的反應(yīng)堆功率偏小，反應(yīng)性調(diào)節(jié)下，真實(shí)反應(yīng)堆功率會上升，部分ROPT裕量不足，汽機(jī)功率會上升。滿功率下堆機(jī)功率的異常上升對機(jī)組危害是特別大的。

蒸汽流量向上漂移：質(zhì)量平衡和功率項(xiàng)最先作用，要求給水開大，SG水位開始上升，比例積分作用進(jìn)行緩解，總的趨勢為先上升后下降，最終在去除質(zhì)量平衡項(xiàng)的前提下水位趨于穩(wěn)定。值得贅述的是，由于上水閥的等百分比調(diào)節(jié)特性，初期給水上升的速率可能較大，SG液位的波動會較大，存在汽機(jī)跳機(jī)的風(fēng)險。對于熱功率，隨著蒸汽流量的上漂移，熱功率是上升的，使得計算的反應(yīng)堆功率是上升的，反應(yīng)性調(diào)節(jié)升LZC水位，最終反應(yīng)堆功率是下降的，從而汽機(jī)功率也是下降的。由于下降是保守的，所以危害較緩和。

蒸汽流量在（234，293）范圍內(nèi)非正常波動屬于漂移現(xiàn)象，去除質(zhì)量平衡項(xiàng)是首要進(jìn)行的干預(yù)行動。由于質(zhì)量平衡項(xiàng)是整體去除，對于整個SG的液位監(jiān)視就顯得非常重要。防止SG高液位脫扣汽機(jī)，防止ROPT裕量低是應(yīng)對措施非常重要的兩步。在此基礎(chǔ)上，拔掉漂移的蒸汽流量WIBA，使得控制程序不再使用漂移的流量。由此，保持對SG水位，功率的監(jiān)視，顯得格外重要。

圖1 事件過程機(jī)組參數(shù)