鄒克峰 何思源 周小維

摘要：大亞灣及嶺澳一期ASG汽輪機(jī)一直存在最低轉(zhuǎn)速偏高問題，其主要難點(diǎn)在于當(dāng)ASG003PO啟動(dòng)后，當(dāng)接收最低轉(zhuǎn)速控制信號時(shí)，泵入口蒸汽壓力控制閥開度比額定設(shè)計(jì)開度偏大，因而入口蒸汽流量和壓力偏高，導(dǎo)致ASG001TC最低轉(zhuǎn)速偏高，通過一系列選型試驗(yàn)成功找到合適型號壓力控制閥，解決了此疑難問題。

關(guān)鍵詞：ASG003PO；最低轉(zhuǎn)速；TEIP；EP

一、背景介紹

ASG汽動(dòng)泵作為壓水堆核電站專設(shè)安全設(shè)備，在失去主給水事故工況下作為應(yīng)急手段向蒸汽發(fā)生器二次側(cè)供水，排出堆芯剩余功率，因此，ASG汽動(dòng)泵的可靠性對電站核安全至關(guān)重要。根據(jù)技術(shù)規(guī)范要求，如果日常期間ASG汽動(dòng)泵不可用，機(jī)組需要24小時(shí)內(nèi)開始向RRA運(yùn)行條件下的NS/SG模式后撤。大亞灣及嶺澳一期ASG136VV用于控制ASG003PO汽動(dòng)泵的入口蒸汽流量，ASG136VV的開度控制信號由ASG501EP控制，ASG501EP為機(jī)械式電氣轉(zhuǎn)換器，在泵啟動(dòng)之后，其安裝現(xiàn)場的振動(dòng)環(huán)境會(huì)導(dǎo)致EP輸出容易漂移，在改造之前多次試驗(yàn)泵的周期試驗(yàn)時(shí)，均會(huì)發(fā)生最低轉(zhuǎn)速偏高問題，以嶺澳電站一次大修啟機(jī)時(shí)的事件為例：

2016年11月17日，大修啟機(jī)后第1次AGS003PO周期試驗(yàn)，AGS003PO啟動(dòng)后從5980rpm緩慢降至5800rpm并穩(wěn)定。

專業(yè)持票對ASG501EP進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)EP輸出不穩(wěn)定，在輸入信號為4mA的校驗(yàn)點(diǎn)，EP輸出壓力為0.26Bar，輕敲EP的情況下，EP輸出壓力變化很大（輸出壓力在0.206——0.26Bar之間變化），判斷為EP輸出異常；隨后使用前輪大修更換下來的且校驗(yàn)合格的備件對ASG501EP進(jìn)行了更換。

重新執(zhí)行再鑒定試驗(yàn)過程中，ASG501RC為0%時(shí)對應(yīng)轉(zhuǎn)速為2850rpm（歷史經(jīng)驗(yàn)值為2200～2600rpm，監(jiān)督大綱要求≥2200rpm），經(jīng)各專業(yè)聯(lián)合評價(jià)，AGS003PO最高/低轉(zhuǎn)速超出了經(jīng)驗(yàn)值，縮小了泵的出力調(diào)整范圍，但不影響其可用性及安全功能，RPA043試驗(yàn)結(jié)果合格。以下為大亞灣及嶺澳一期ASG501EP歷史故障檢修情況匯總：

二、ASG501EP工作原理

2.1 EP5原理簡介

大亞灣及嶺澳一期現(xiàn)場ASG501EP上使用的EP類型為機(jī)械式電氣轉(zhuǎn)換器，EP信號接線為兩線制，28V供電和4-20mA信號共用一對線，其工作原理如下圖1與圖2：

2.2 故障原因分析

由歷史故障統(tǒng)計(jì)情況可以發(fā)現(xiàn)，ASG003PO轉(zhuǎn)速控制異常主要由ASG501EP頻繁漂移導(dǎo)致，因?yàn)锳SG003PO轉(zhuǎn)速控制通道為開環(huán)調(diào)節(jié)，EP的漂移直接體現(xiàn)為ASG003PO轉(zhuǎn)速控制上的偏差。

為了調(diào)查EP輸出壓力異常的原因，項(xiàng)目組對大亞灣及嶺澳其中三臺(tái)機(jī)組的ASG501EP及其控制通道進(jìn)行了完整的通道檢查及調(diào)速功能驗(yàn)證，檢查結(jié)果確認(rèn)ASG501EP上游控制通道均無異常，EP輸出壓力的漂移均由EP自身漂移導(dǎo)致。

以嶺澳電站中一次大修的試驗(yàn)數(shù)據(jù)為例：

在25%平臺(tái)時(shí)，發(fā)現(xiàn)EP輸出壓力存在明顯異常，偏低0.1Bar左右，輕觸EP的鐵芯部件，EP壓力恢復(fù)至正常值0.78Bar，再次輕觸鐵芯部件或大幅振動(dòng)EP的安裝支架，EP壓力再次發(fā)生壓力波動(dòng)；再次調(diào)整501RC輸出至0%，EP輸出壓力為0.92Bar，依然存在偏低的異常，重復(fù)輕觸鐵芯或振動(dòng)安裝支架的動(dòng)作，可以恢復(fù)壓力至0.9867Bar，再次輕觸鐵芯或振動(dòng)安裝支架的動(dòng)作會(huì)復(fù)現(xiàn)EP壓力波動(dòng)的故障現(xiàn)象。

從原理上分析，ASG501EP為莫索里蘭公司生產(chǎn)的機(jī)械式電氣轉(zhuǎn)換器，其結(jié)構(gòu)圖詳見圖2：

當(dāng)增大4-20mA輸入信號，處于永久磁鋼磁場中的線圈對流過它的電流產(chǎn)生的作用力增大，使噴嘴與擋板之間的間隙減小，噴嘴內(nèi)的背壓增高，使輸出壓力增大；輸出的另一路供給反饋波紋管，使之產(chǎn)生一個(gè)反作用力，當(dāng)作用力和反作用力平衡時(shí)，噴嘴內(nèi)壓力維持穩(wěn)定，電/氣轉(zhuǎn)換器輸出壓力也趨于穩(wěn)定并與輸入信號相對應(yīng)。

EP5本身回差較大，新備件入庫驗(yàn)收時(shí)會(huì)使用FLOWSCANNER進(jìn)行測試，圖3為2016年5月到貨的EP5新備件使用FLOWSCANNER測試的結(jié)果。從下圖可以看到在4-18mA之間EP5上升（紅線）、下降（藍(lán)線）曲線存在明顯的不重合，即回差大，最大可達(dá)0.011bar。

現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用過程中，因機(jī)械回滯的影響，EP5控制精度不高，加之ASG003PO啟動(dòng)后現(xiàn)場存在一定程度的振動(dòng)，直接影響EP5的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)作過程，造成輸出壓力的不穩(wěn)定變化。

三、解決方案——換型與改造

3.1 選型

結(jié)合EP5安裝至現(xiàn)場后輸出壓力不穩(wěn)定的缺點(diǎn)，項(xiàng)目組對如何解決此類問題進(jìn)行了詳細(xì)的分析和尋找可替代的產(chǎn)品，經(jīng)過多方調(diào)研及綜合測試，最終選擇ABB廠家的TEIP系列電氣轉(zhuǎn)換器——Type 1001，如下圖4：

Type 1001為ABB廠家專利技術(shù)，采用力平衡的原理，通過調(diào)整兩線輸入電流或三線輸入電壓信號，呈線性比例地把供氣壓力減小到輸出壓力。Type 1001帶有零位和量程調(diào)節(jié)電位器，在正確的輸入信號和供氣壓力下調(diào)節(jié)零位和量程可優(yōu)化設(shè)定輸出。Type 1001配有可感應(yīng)輸出壓力的閉環(huán)反饋電路以獲取較高的精確度和穩(wěn)定性。為消除系統(tǒng)振動(dòng)，Type 1001增加了特有的阻尼調(diào)整機(jī)構(gòu)，輸出響應(yīng)可通過調(diào)節(jié)線圈驅(qū)動(dòng)放大器的反饋時(shí)間常數(shù)改變下游的容量而優(yōu)化。Type 1001體積小，對安裝位置限制小，可板式、閥式或任意角度安裝，并且不需要重新校正。

相比于EP5，Type 1001具有如下三個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)：

1、輸出壓力帶反饋，精確度和穩(wěn)定性高；

2、包含特有的阻尼調(diào)整機(jī)構(gòu)，抗震能力強(qiáng)；

3、體積小，安裝位置任意，且不需要重新校正。

對廠家提供的Type 1001樣件進(jìn)行靜態(tài)校驗(yàn)調(diào)整，結(jié)果見下表1-3，從靜態(tài)校驗(yàn)結(jié)果可以看到，Type 1001輸出壓力偏差在（-0.002，+0.002）bar范圍內(nèi)，精確高。在輸入控制信號多個(gè)點(diǎn)對其進(jìn)行輕敲、晃動(dòng)，Type 1001輸出壓力不變化，穩(wěn)定性高。

使用FLWOSCANNER進(jìn)行測試，測試結(jié)果如下圖5，從下圖可以看到在4-20mA之間Type 1001上升（紅線）、下降（藍(lán)線）曲線基本完全重合，即回差非常小。

3.2 改造及現(xiàn)場應(yīng)用效果

通過項(xiàng)目組前提的測試及選型結(jié)果，通過匯報(bào)電廠TEF組，經(jīng)得TEF組決策通過后，確定將Type 1001應(yīng)用于現(xiàn)場，通過多次現(xiàn)場踩點(diǎn)及氣動(dòng)安裝管路設(shè)計(jì)，目前已將大亞灣及嶺澳2號機(jī)現(xiàn)場EP5改造成Type 1001，日常執(zhí)行ASG003PO汽動(dòng)泵試驗(yàn)時(shí)，EP工作性能良好，最低轉(zhuǎn)速也均符合2200～2600rpm的區(qū)間要求。

Type 1001現(xiàn)場運(yùn)行1C之后，大修對其進(jìn)行校驗(yàn)，校驗(yàn)結(jié)果仍均符合要求，且精度仍然符合校驗(yàn)單的標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)果見表1-4：

經(jīng)過2C的良好運(yùn)行及驗(yàn)證經(jīng)驗(yàn)后，截止目前，大亞灣及嶺澳一期四臺(tái)機(jī)中已將大亞灣1、2號機(jī)及嶺澳2號及已改造完成（嶺東及外基地設(shè)計(jì)不同，故不適用這些機(jī)組），目前還剩嶺澳2號機(jī)未完成改造，后續(xù)將在大修中將其盡快進(jìn)行改造，以為機(jī)組的安全和穩(wěn)定運(yùn)行消除隱患。

四、總結(jié)

ASG給水系統(tǒng)的正常工作對事故情況下蒸發(fā)器二次側(cè)給水意義重大，ASG501EP作為ASG003PO汽動(dòng)泵的入口蒸汽流量的重要控制器，提高其可靠性對機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行同樣具有重要意義。大亞灣4臺(tái)機(jī)ASG501EP因使用EP5型號的電氣轉(zhuǎn)換器，由于質(zhì)量的問題，部分設(shè)備安裝至現(xiàn)場后輸出壓力不穩(wěn)定，日常運(yùn)行執(zhí)行ASG003PO周期試驗(yàn)時(shí)，泵在接收最低轉(zhuǎn)速控制信號時(shí)，蒸汽壓力控制閥開度比額定設(shè)計(jì)開度偏大，導(dǎo)致入口蒸汽流量和壓力偏高，因而導(dǎo)致ASG001TC最低轉(zhuǎn)速偏高，為從根本上解決此問題，提高機(jī)組運(yùn)行可靠性，項(xiàng)目組對如何解決此類問題進(jìn)行了詳細(xì)的分析和尋找可替代的產(chǎn)品，經(jīng)過多方調(diào)研及綜合測試，最終選擇ABB廠家的TEIP系列電氣轉(zhuǎn)換器——Type 1001，改造后現(xiàn)場備件性能表現(xiàn)良好，日常運(yùn)行執(zhí)行ASG003PO周期試驗(yàn)時(shí)，ASG001TC最低轉(zhuǎn)速偏高的問題得到本質(zhì)解決，避免了泵的出力調(diào)整范圍縮小的可能，為機(jī)組的安全及穩(wěn)定運(yùn)行作出了貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]900MW壓水堆核電站系統(tǒng)與設(shè)備/廣東核電廠培訓(xùn)中心遍.-北京：原子能出版社，2004.7 ISBN7-5-22-3171-4

[2]廣東核電培訓(xùn)中心. 900MW壓水堆核電站系統(tǒng)與設(shè)備（上冊）[M].北京：原子能出版社，2005：87-97

[3]SYSTEM MANUAL RCP REACTOR COOLANT SYSTEM CHAPLTER 6.3 ANALOG DIAGRAMS：PGS17RCP026FI3045DD_E6_CAE

（作者單位：中廣核核電運(yùn)營有限公司）