吳升國 王再根 王建

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

關(guān)鍵詞：核電廠；ARE；閥門；手動

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，加劇汽輪機的沖蝕現(xiàn)象，影響機組的壽命甚至使機組損壞。而且，水位過高還會使得蒸汽發(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，對堆芯產(chǎn)生過大的冷卻而導致反應性事故的發(fā)生。如果破裂事故發(fā)生在安全殼內(nèi)，大量的蒸汽將會導致安全殼的壓力、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，將會導致U型管頂部裸露，甚至可能導致給水管線出現(xiàn)水錘現(xiàn)象。這樣，堆芯余熱的導出功能將惡化。

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

對于每臺蒸汽發(fā)生器而言，其水位的調(diào)節(jié)是通過控制進入該蒸汽發(fā)生器的給水流量來完成的。每臺蒸汽發(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（簡稱大閥）用于高負荷運行工況下的水位調(diào)節(jié)，旁路管線上的旁路調(diào)節(jié)閥（簡稱小閥）則是應用于低負荷及啟、停階段的運行工況。

機組正常運行工況期間，大小閥均處于自動狀態(tài)，蒸發(fā)器水位自動控制。在緊急情況下，例如某一個給水流量計或者蒸汽流量計漂表或者某一個大小閥卡澀，需要將大小閥置手動來控制蒸發(fā)器水位。

2 ARE大小閥的復制回路

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

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

3 低負荷（<20%）工況下ARE大小閥需要打手動的三種方法及影響

（1）將小閥打手動，大閥保持自動。此時小閥的復制回路生效，小閥的開度通過復制回路，送到402RG，通過與汽水失配信號的比較，得出大閥的開度。也就是說，此時大閥的自動信號將受到小閥手動開度的影響。如果需要手動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，小閥保持自動。此時由于是低負荷工況，大閥的復制回路無法生效，大閥開度的變化對小閥的自動控制沒有任何影響，不會導致小閥開度波動。（3）將大小閥同時打手動。此時小閥的復制回路生效，但是由于大小閥均已置于手動，不會導致閥門開度波動。

4 高負荷（>20%）工況下ARE大小閥需要打手動的三種方法及影響

（1）將小閥打手動，大閥保持自動。此時由于是高負荷工況，小閥的復制回路無法生效，小閥開度的變化對大閥的自動控制沒有任何影響，不會導致大閥開度波動。（2）將大閥打手動，小閥保持自動。此時大閥的復制回路生效，大閥的開度通過復制回路，送到407ZO，通過與二回路蒸汽負荷的比較，得出大閥的開度。也就是說，此時小閥的自動信號將受到大閥手動開度的影響。如果需要手動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）將大小閥同時打手動。此時大閥的復制回路生效，但是由于大小閥均已置于手動，不會導致閥門開度波動。

5 ARE大小閥打手動的優(yōu)化方法

通過以上的分析，在高功率時單獨將ARE大閥打手動或在低功率時單獨將ARE小閥打手動，都將導致蒸汽發(fā)生器水位控制惡化。故在需要將ARE大小閥打手動時，需要堅持以下三種原則：

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

6 結(jié)語

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

作者簡介：吳升國（1984-），男，福建福州人，本科，工程師，運行值長。