蔣浩然，陶 建，葛寶英，馬 偉

(上海核工程研究設(shè)計院調(diào)試中心，上海 201100)

某核電廠使用的主給水調(diào)節(jié)閥是氣動閥，它在機組穩(wěn)態(tài)運行、符合連續(xù)變化和負荷階躍變化運行期間執(zhí)行維持蒸汽發(fā)生器液位的功能[1-2]。在上述工況運行時，給水自動控制系統(tǒng)采用的是三沖量控制程序確定主給水調(diào)節(jié)閥的閥位。三沖量控制系統(tǒng)維持給水流量等于蒸汽流量，蒸汽發(fā)生器液位作為輸入信號調(diào)整給水流量并維持給定液位。通過改變閥門開度來改變給水流量以達到準備控制液位的目的。

1 主給水調(diào)節(jié)閥在滿功率運行時功率

持續(xù)增大事件

1.1 事件描述

某核電廠在168 h滿功率連續(xù)運行考核時，在主給水流量、蒸汽發(fā)生器液位、蒸汽流量和蒸汽發(fā)生器排污流量維持穩(wěn)定的工況下，主給水調(diào)節(jié)閥A/B的開度在持續(xù)增大。

在7天的時間里，主給水調(diào)節(jié)閥A的開度從75.6%增加到83.8%(見圖1)；主給水調(diào)節(jié)閥B的開度從75.4%增加到85.1%(見圖2)，而且兩臺閥門的開度呈緩慢增長趨勢。

圖1 主給水調(diào)節(jié)閥A閥位開度增長趨勢圖Fig.1 The trend of valve opening increasing of main feedwater control valve A

圖2 主給水調(diào)節(jié)閥B閥位開度增長趨勢圖Fig.2 The trend of valve opening increasing of main feedwater control valve B

如果主給水調(diào)節(jié)閥開度繼續(xù)保持持續(xù)增大的趨勢，將會帶來兩個后果：

1)影響機組正常滿功率運行：機組在10%～100%功率運行時，蒸汽發(fā)生器液位是三沖量控制，三沖量分別是蒸汽發(fā)生器液位、蒸汽流量和給水流量。由于主給水流量、蒸汽發(fā)生器液位、蒸汽流量和蒸汽發(fā)生器排污流量維持穩(wěn)定，可以推斷主給水調(diào)節(jié)閥是通過不斷的增大開度來保證給水流量，如果閥門最終到達全開后，給水流量不能維持蒸汽發(fā)生器滿功率要求的補水流量，機組只能降功率運行。

2)影響機組安全運行：在機組滿功率運行工況下，主給水調(diào)節(jié)閥的開度要求不能超過90%。如果發(fā)生1臺主給水泵意外跳閘的工況，則反應(yīng)堆功率控制系統(tǒng)自動將反應(yīng)堆功率降至70%，降功率至70%過程需要約20 s，期間蒸汽發(fā)生器液位會下降，在液位下降過程中需要主給水調(diào)節(jié)閥增大開度，避免蒸汽發(fā)生器液位下降過快，導(dǎo)致液位低報警和觸發(fā)其他設(shè)備動作。因此在機組滿功率運行期間需要主給水調(diào)節(jié)閥保留開度裕量。閥籠持續(xù)堵塞會壓縮主給水調(diào)節(jié)閥開度裕量，影響機組在某些工況下的安全運行。

為防止造成上述后果，現(xiàn)場制定臨時運行指令，任一主給水調(diào)節(jié)閥開度超過92%，并維持92%及以上開度超過15 min，則立即降低反應(yīng)堆功率，直至兩臺主給水調(diào)節(jié)發(fā)的開度均穩(wěn)定在90%以下。

1.2 主給水調(diào)節(jié)閥閥芯結(jié)構(gòu)介紹

主給水調(diào)節(jié)閥為雙向作用的氣動調(diào)節(jié)閥，閥門結(jié)構(gòu)見圖3，圖4。

圖3 主給水調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)圖Fig.3 The structure of main feedwater control valve

圖4 主給水調(diào)閥閥體結(jié)構(gòu)圖Fig.4 The structure of valve body for feed-water control valve

主給水調(diào)節(jié)閥的閥籠(見圖5)由多個盤片(見圖6)高溫熔接而成。閥籠通過迫使流體通過由直角轉(zhuǎn)彎構(gòu)成的彎曲通道，經(jīng)過多級壓降來控制過程流體的流速，具有降低流速、穩(wěn)定流體和減小沖蝕作用。但該型閥籠最小流通孔徑為16.6 mm×1.6 mm，在系統(tǒng)存在異物時容易產(chǎn)生堵塞。

圖5 主給水調(diào)節(jié)閥閥籠結(jié)構(gòu)圖Fig.5 The structure of valve cage for main feedwater control valve

圖6 主給水調(diào)閥盤片結(jié)構(gòu)圖Fig.6 The structure of disk of main feedwater control valve

1.3 原因分析及判斷過程

在滿功率平臺為維持蒸汽發(fā)生器液位穩(wěn)定，液位控制系統(tǒng)需要主給水維持滿功率所需的穩(wěn)定給水流量，主給水控制閥開度持續(xù)增大，而給水流量和蒸汽發(fā)生器液位保持穩(wěn)定。又根據(jù)該閥籠結(jié)構(gòu)特點，認為閥門開度持續(xù)增大的原因為閥籠堵塞。判斷該閥門堵塞的依據(jù)及過程如下：

(1)進入168 h滿功率連續(xù)運行考核開始，3臺主給水泵處于穩(wěn)定運行狀態(tài)，主給水母管壓力維持穩(wěn)定，兩臺蒸汽發(fā)生器主給水流量維持穩(wěn)定，兩臺主給水調(diào)節(jié)閥開度逐漸上漲；根據(jù)主給水調(diào)節(jié)閥流量特性曲線(見圖7)，在閥門開度大于20%，流量特性呈線性，在閥門沒有堵塞情況下，閥門開度增大必然會導(dǎo)致主給水流量增加(閥門開大10%流量大約增加340 m3/h)。

圖7 主給水調(diào)閥閥門特性曲線圖Fig.7 The characteristic curve of feed-water control valve

(2)就地觀察閥門閥桿向開啟方向移動，顯示閥門開度增加，證明閥門實際開度增大，排除顯示故障；

(3)檢查閥門控制邏輯，控制系統(tǒng)顯示正常，按照蒸汽發(fā)生器液位控制系統(tǒng)需求，滿功率工況維持主蒸汽流量穩(wěn)定工況下，為維持蒸汽發(fā)生器液位穩(wěn)定(程序液位設(shè)定值為52.5%，實際液位在程序液位±1%范圍內(nèi)波動)，需維持給水流量，在流道堵塞情況下，閥門開度需求逐漸增大以維持蒸汽發(fā)生器補水流量，檢查發(fā)現(xiàn)控制系統(tǒng)給兩臺主給水調(diào)節(jié)閥的開度指令在逐漸增加。

(4)主給水管道中存在可能堵塞閥籠的異物：在機組小修期間，進行1號主給水前置泵A入口臨時濾網(wǎng)更換為正式濾網(wǎng)時，發(fā)現(xiàn)臨時濾網(wǎng)破損，系統(tǒng)中的異物及破損濾網(wǎng)碎片可能進入主給水管道，造成閥籠堵塞。

2 根本原因分析

根據(jù)上述判斷過程可得出，主給水調(diào)節(jié)閥開度持續(xù)增大的直接原因是該閥門的閥籠堵塞導(dǎo)致。然而造成閥籠堵塞，導(dǎo)致主給水調(diào)節(jié)閥開度持續(xù)增大的根本原因有兩個[3-4]：

1)二回路給水系統(tǒng)異物控制不嚴格，導(dǎo)致系統(tǒng)中異物在主給水泵的驅(qū)動下轉(zhuǎn)移到了主給水調(diào)節(jié)閥的位置，造成了閥籠堵塞。

2)主給水前置泵入口臨時濾網(wǎng)材質(zhì)不合格，在使用期間因強度不夠?qū)е聻V網(wǎng)破裂，不能有效過濾泵前管道中的雜質(zhì)，導(dǎo)致雜質(zhì)轉(zhuǎn)移到主給水調(diào)閥位置，造成閥籠堵塞。而且臨時濾網(wǎng)自身破裂產(chǎn)生的碎片也可能造成閥籠堵塞。

3 糾正行動

為解決閥籠堵塞的問題，現(xiàn)場進行了以下糾正行動：

1)對主給水調(diào)節(jié)閥進行解體，對閥籠進行了更換。

2)循環(huán)沖洗主給水系統(tǒng)以清除系統(tǒng)內(nèi)的雜志，避免異物再次堵塞主給水調(diào)節(jié)閥。

4 調(diào)試建議

主給水調(diào)節(jié)閥是核電廠重要設(shè)備，一旦發(fā)生問題，帶來的后果將非常嚴重，因此無論是在核電廠建安階段、調(diào)試階段還是運行階段，都應(yīng)做好異物檢查和控制，防止異物進入系統(tǒng)，為機組正常運行埋下隱患。此外，在調(diào)試和運行階段，要多關(guān)注使用的臨時措施的性能和質(zhì)量問題，避免臨時措施不能滿足使用要求或損壞，對系統(tǒng)和設(shè)備造成影響。而且，在調(diào)試階段，也應(yīng)制定有效的沖洗方案，應(yīng)確保沖洗程序能夠有效清除系統(tǒng)內(nèi)的異物，避免對機組的正常運行造成影響。

5 結(jié)論

本文介紹了某核電廠主給水調(diào)節(jié)閥在滿功率運行時開度持續(xù)增大事件過程，并結(jié)合閥門閥籠結(jié)構(gòu)特點及現(xiàn)場實際，分析出主給水調(diào)節(jié)閥開度持續(xù)增大的根本原因。為避免再次發(fā)生類似事件，本文提出了解決措施，也為后續(xù)其他機組主給水調(diào)節(jié)閥的調(diào)試和運行以及給水系統(tǒng)的異物控制提供了寶貴經(jīng)驗。