牛云，楊宇奇

（中廣核研究院有限公司，廣東 深圳518124）

1 引言

壓水堆核電站的汽機(jī)旁路排放系統(tǒng)至冷凝器管線上的電動(dòng)旁路疏水閥若在正常運(yùn)行過(guò)程中意外全開(kāi)會(huì)引發(fā)一回路超功率事件,控制旁路疏水閥的壓力開(kāi)關(guān)存在單一設(shè)備故障問(wèn)題。本文在結(jié)合國(guó)內(nèi)壓水堆核電站常規(guī)島系統(tǒng)工藝的基礎(chǔ)上，詳述了旁路疏水閥控制邏輯的改進(jìn)方法。

2 技術(shù)背景

2.1 系統(tǒng)介紹

壓水堆核電站汽機(jī)旁路排放系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“GCT”）的功能是當(dāng)反應(yīng)堆功率與汽機(jī)負(fù)荷不一致時(shí)，汽機(jī)旁路排放系統(tǒng)通過(guò)把多余的蒸汽排向冷凝器、除氧器和大氣，為反應(yīng)堆提供一個(gè)“人為”的負(fù)荷，從而避免核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)中溫度和壓力超過(guò)保護(hù)閾值，確保電站的安全。

機(jī)組在正常運(yùn)行期間，會(huì)有微量蒸汽通過(guò)GCT 的12 條蒸汽排放管線排放至冷凝器。國(guó)內(nèi)部分電站在滿功率運(yùn)行過(guò)程中，曾出現(xiàn)壓力開(kāi)關(guān)故障，導(dǎo)致出現(xiàn)12 個(gè)旁路疏水閥全開(kāi)問(wèn)題，高溫高壓的蒸汽會(huì)直接通過(guò)旁路疏水閥排放，導(dǎo)致二回路蒸汽使用量增加，引發(fā)一回路超功率風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 缺陷原因

主蒸汽管道至冷凝器的12 條GCT 蒸汽排放管線上各設(shè)置了1 個(gè)旁路疏水閥，用于增強(qiáng)蒸汽排放管線的疏水能力，將凝結(jié)水疏出至冷凝器。除此之外，每條蒸汽排放管線上還配置有1 臺(tái)疏水器與1 個(gè)液位開(kāi)關(guān)。

圖1 GCT12 個(gè)旁路疏水閥分布示意圖

機(jī)組運(yùn)行期間，GCT 的12 條蒸汽排放管線通過(guò)疏水器進(jìn)行疏水，當(dāng)疏水器疏水不暢導(dǎo)致疏水器液位高時(shí)，對(duì)應(yīng)的液位開(kāi)關(guān)控制單個(gè)旁路疏水閥打開(kāi)。單個(gè)旁路疏水閥的控制邏輯如圖2所示。

圖2 單個(gè)旁路疏水閥邏輯簡(jiǎn)圖

自動(dòng)開(kāi)：①當(dāng)主蒸汽壓力＜9bar.g 時(shí)，12 個(gè)旁路疏水閥同時(shí)打開(kāi)；②當(dāng)疏水器液位高時(shí)，單個(gè)旁路疏水閥打開(kāi)。

自動(dòng)關(guān)：當(dāng)主蒸汽壓力＞9bar.g，且疏水器液位不高時(shí)，12個(gè)旁路疏水閥同時(shí)關(guān)閉。

GCT 的12 個(gè)旁路疏水閥全開(kāi)全關(guān)的控制信號(hào)僅來(lái)自于壓力開(kāi)關(guān)VVP102SP，存在單一設(shè)備故障問(wèn)題。機(jī)組正常運(yùn)行過(guò)程中，若VVP102SP 誤動(dòng)作，會(huì)導(dǎo)致GCT12 個(gè)旁路疏水閥全部開(kāi)啟，高溫高壓蒸汽會(huì)通過(guò)旁路疏水閥直接排放至冷凝器，引發(fā)一回路超功率風(fēng)險(xiǎn)。

VVP102SP 壓力信號(hào)不僅參與以上GCT 旁路疏水閥控制，而且參與VVP 系統(tǒng)常規(guī)島部分的旁路疏水閥控制。VVP單個(gè)旁路疏水閥邏輯簡(jiǎn)圖如圖3所示。同樣VVP102SP 壓力開(kāi)關(guān)出現(xiàn)單一設(shè)備故障問(wèn)題，會(huì)導(dǎo)致這些VVP 旁路疏水閥未能及時(shí)打開(kāi)。

圖3 VVP 系統(tǒng)常規(guī)島部分單個(gè)旁路疏水閥邏輯簡(jiǎn)圖

3 改進(jìn)方案

為提高GCT/VVP 旁路疏水閥壓力控制信號(hào)的可靠性，避免運(yùn)行期間旁路疏水閥的意外開(kāi)啟，改進(jìn)方式可通過(guò)新增兩路壓力信號(hào)，與VVP102SP 采用“三取二”的邏輯設(shè)計(jì)來(lái)代替VVP102SP 單一的壓力信號(hào)。VVP102SP 位于主蒸汽管道，用于測(cè)量主蒸汽壓力。結(jié)合VVP 系統(tǒng)工藝，新增兩路壓力信號(hào)可選擇來(lái)自同樣位于主蒸汽管道的兩個(gè)壓力變送器VVP101/102MP，這個(gè)兩個(gè)壓力變送器的作用僅為監(jiān)測(cè)主蒸汽管道壓力。該改進(jìn)方式較新增兩個(gè)壓力開(kāi)關(guān)更為簡(jiǎn)便，可避免在主蒸汽管道上開(kāi)孔布置測(cè)壓點(diǎn)的難題。

本方案可提高VVP/GCT 旁路疏水閥主蒸汽壓力信號(hào)的可靠性，疏水閥其他控制邏輯均未改變。在機(jī)組運(yùn)行期間，仍通過(guò)疏水器進(jìn)行疏水，當(dāng)疏水器疏水不暢導(dǎo)致液位高時(shí)，可由液位開(kāi)關(guān)控制單個(gè)旁路疏水閥打開(kāi)。

3.1 邏輯優(yōu)化

上述GCT/VVP 疏水閥控制邏輯優(yōu)化內(nèi)容均通過(guò)修改DCS 組態(tài)實(shí)現(xiàn)，不涉及硬件修改，具體邏輯優(yōu)化步驟為：①設(shè)置已有信號(hào)VVP101/102MP 的閾值信號(hào)（9bar.g），并在閾值信號(hào)中分別加入其“質(zhì)量好”的限制條件，VVP102SP 信號(hào)中也加入其“質(zhì)量好”的限制條件；②對(duì)以上三組信號(hào)進(jìn)行“三取二”邏輯處理，用于代替原VVP102SP 信號(hào)對(duì)GCT/VVP 旁路疏水閥的控制；③將三組信號(hào)的質(zhì)量位信號(hào)取反后，進(jìn)行“三取一”報(bào)警邏輯設(shè)計(jì)，并把該報(bào)警信號(hào)送主控報(bào)警列表顯示。當(dāng)任意信號(hào)的質(zhì)量位狀態(tài)“不好”時(shí)，主控顯示該綜合報(bào)警。

改進(jìn)后的VVP/GCT 旁路疏水閥主蒸汽壓力控制信號(hào)的邏輯圖如圖4所示。“質(zhì)量位”作用包括：①模擬量信號(hào)：設(shè)置質(zhì)量位可以檢測(cè)信號(hào)斷線或超量程，同時(shí)，監(jiān)測(cè)AI 通道是否發(fā)生故障；②開(kāi)關(guān)量信號(hào)：通過(guò)檢測(cè)查詢電壓，監(jiān)測(cè)DI 通道是否故障，設(shè)置質(zhì)量位，便于發(fā)生故障時(shí)查找原因，當(dāng)發(fā)生以上故障時(shí)，DCS 自動(dòng)剔除故障信號(hào)。

圖4 改進(jìn)后VVP/GCT 旁路疏水閥主蒸汽壓力控制信號(hào)的邏輯圖

3.2 測(cè)壓點(diǎn)不同分析

在本文論述的改進(jìn)方式中存在VVP101/102MP 與VVP102SP 測(cè)壓點(diǎn)不同的情況，“三取二”邏輯設(shè)計(jì)后可能出現(xiàn)GCT/VVP 旁路疏水閥略早于或略晚于9bar.g 動(dòng)作的問(wèn)題，該問(wèn)題對(duì)機(jī)組啟機(jī)、停機(jī)與運(yùn)行階段系統(tǒng)疏水造成的影響具體分析如下：①主蒸汽壓力9bar.g 是存在于VVP 暖管過(guò)程中的動(dòng)態(tài)工況。在VVP 暖管過(guò)程中，主蒸汽管道內(nèi)為憋壓狀態(tài)，氣流微弱，各處壓力近似相等，即VVP101/102MP 與VVP102SP處壓力近似相等。②VVP 暖管通常在3 小時(shí)內(nèi)完成，管內(nèi)溫度與壓力上升速率較快，VVP101/102MP 與VVP102SP 不同步動(dòng)作的時(shí)間差非常小。③三電站GCT/VVP 運(yùn)行規(guī)程中，“主蒸汽壓力上升到9bar.g 或55bar.g 需核實(shí)GCT/VVP 疏水閥的開(kāi)啟與關(guān)閉狀態(tài)”，均是以VVP101/102MP 的壓力讀數(shù)作為依據(jù)。④GCT/VVP 系統(tǒng)的每個(gè)疏水器都設(shè)有液位開(kāi)關(guān)，在任何時(shí)候，只要疏水器內(nèi)液位為高，液位開(kāi)關(guān)會(huì)控制單個(gè)旁路疏水閥打開(kāi)，及時(shí)疏水。

因此，改進(jìn)后在啟機(jī)或停機(jī)階段GCT/VVP 旁路疏水閥略早或略晚于9bar.g 動(dòng)作，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)疏水無(wú)影響。運(yùn)行階段主蒸汽管道內(nèi)壓力約為77bar.g，遠(yuǎn)高于旁路疏水閥的動(dòng)作值，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)疏水也無(wú)影響。所以VVP101/102MP 與VVP102SP測(cè)壓點(diǎn)不同問(wèn)題對(duì)VVP/GCT 系統(tǒng)疏水能力無(wú)影響。

4 結(jié)論

本文詳述的汽機(jī)旁路排放系統(tǒng)的疏水閥控制邏輯改進(jìn)方式僅需修改DCS 組態(tài)，即可提高GCT/VVP 旁路疏水閥主蒸汽壓力控制信號(hào)的可靠性，避免由于運(yùn)行期間壓力開(kāi)關(guān)單一設(shè)備故障造成超功率問(wèn)題。本文詳述的改進(jìn)方式對(duì)仍未進(jìn)行GCT 旁路疏水閥控制邏輯改進(jìn)的電站具有一定的借鑒意義。