許育文

（福建福清核電有限公司，福建福州 350318）

0 引言

應(yīng)急柴油機(jī)是與核安全相關(guān)的系統(tǒng)和設(shè)備，事故工況下確保反應(yīng)性控制、余熱導(dǎo)出、放射性包容這三大核安全要素得到滿足，在核電廠安全中起著至關(guān)重要的作用。

1 柴油機(jī)低功率試驗(yàn)的目的

每臺(tái)機(jī)組2 臺(tái)應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組構(gòu)成核電廠內(nèi)應(yīng)急交流電源，分別為帶應(yīng)急廠用設(shè)備的6.6 kV 交流應(yīng)急配電系統(tǒng)LHA 和LHB 配電盤供電。在廠外主電源和廠外備用電源均失去供電的情況下，核電站2 個(gè)核電機(jī)組的每臺(tái)應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組都有能力滿足應(yīng)急廠用設(shè)備用電要求，并且防止由于正常的外部電源喪失而導(dǎo)致重要設(shè)備的損壞。

柴油機(jī)是與安全相關(guān)的系統(tǒng)和設(shè)備，《安全相關(guān)系統(tǒng)和設(shè)備定期試驗(yàn)監(jiān)督要求》對(duì)柴油機(jī)系統(tǒng)定期試驗(yàn)有相關(guān)的要求，柴油機(jī)低功率試驗(yàn)旨在驗(yàn)證柴油機(jī)、柴油機(jī)控制系統(tǒng)的可用性，以確保在廠外主輔電源均喪失的情況下，核安全能夠得到保證。

2 柴油機(jī)卸載/帶載邏輯

LHA 電氣一次圖如圖1 所示，柴油機(jī)卸載/帶載邏輯為：002/003JA 合閘允許（柴油機(jī)電壓、頻率正常；開關(guān)及其控制回路正常）→001JA 分閘→LHA 母線電壓低于0.8UN→柴油機(jī)卸載→001JA 分閘延時(shí)1.5 s 后002/003JA 合閘→柴油機(jī)重新帶載。

圖1 LHA 電氣一次圖

2.1 設(shè)置柴油機(jī)卸載/帶載邏輯的目的

在倒換過程中，當(dāng)LHA001JA 接到跳閘命令時(shí)，由LHA 母線供電的電機(jī)等負(fù)荷開關(guān)開始按預(yù)先設(shè)定的程序自動(dòng)跳閘減載，當(dāng)LHA002JA/003JA 合閘后，這些負(fù)荷開關(guān)再按預(yù)定程序自動(dòng)地合閘。這是為了在LHA 母線帶電后，能夠根據(jù)安全方面的重要性，使電機(jī)逐步加載。否則在母線帶電后，所有電機(jī)同時(shí)起動(dòng)，由于電機(jī)的起動(dòng)電流為額定電流的5～7 倍，這將使柴油發(fā)電機(jī)無法承受；另一方面，由于起動(dòng)電流過大，使得LHA 母線電壓不能在短時(shí)間內(nèi)迅速恢復(fù)，從而會(huì)進(jìn)一步惡化電機(jī)的啟動(dòng)條件。

2.2 柴油機(jī)卸載/帶載指令

柴油機(jī)卸載/帶載指令分為：5 s 卸載/帶載、10 s 卸載/帶載、15 s 卸載/帶載、20 s 卸載/帶載、25 s 卸載/帶載、30 s 卸載/帶載、40 s 卸載/帶載。

（1）5 s 卸載/帶載指令。在前5 s 的卸載/帶載序列里，對(duì)應(yīng)的動(dòng)作設(shè)備有RCV001PO、DVW001ZV、SEC001/003PO、GGR480PO。卸載指令發(fā)出后，上述設(shè)備均卸載停運(yùn)。RCV004PO 沒有接收柴油機(jī)卸載指令。卸載指令發(fā)出的同時(shí)，RCV004PO 接收來自控制系統(tǒng)發(fā)出的程序帶載指令并立即啟動(dòng)，RCV001PO 在5 s 的卸載指令之后立即啟動(dòng)。DVW001ZV 在5 s 的卸載指令之后，如果存在啟動(dòng)信號(hào)（手動(dòng)啟動(dòng)或安注信號(hào)）則會(huì)立即啟動(dòng)，否則保持停運(yùn)；對(duì)于SEC001/003PO，如果卸載前SEC001PO 在運(yùn)行，SEC001PO 卸載指令持續(xù)5 s，5 s 后自動(dòng)啟動(dòng)，而SEC003PO 卸載指令長(zhǎng)達(dá)10 s；如果卸載前SEC001PO 不在運(yùn)行，SEC003PO 卸載指令持續(xù)5 s，5 s 后自動(dòng)啟動(dòng)，而SEC001PO 卸載指令長(zhǎng)達(dá)10 s。GGR480PO 在卸載指令之前運(yùn)行，則在5 s 的卸載指令之后重新帶載運(yùn)行；如在卸載指令之前停運(yùn)，GGR480PO 在柴油機(jī)帶載之后仍保持停運(yùn)。

（2）10 s 卸載/帶載指令。在前10 s 的卸載/帶載序列里，對(duì)應(yīng)的動(dòng)作設(shè)備有SEC001/003PO、RRI001/003PO、RRM001/003ZV。卸載指令發(fā)出后，上述設(shè)備均卸載停運(yùn)。對(duì)于RRM001/003ZV，卸載信號(hào)有兩路，其中一路由觸發(fā)器保持，如果卸載前安全殼存在壓力高高信號(hào)，RRM001/003ZV 在整個(gè)柴油機(jī)帶載期間都存在卸載指令；如果卸載前不存在安全殼存在壓力高高信號(hào)，RRM001/003ZV 的卸載指令持續(xù)10 s，10 s 之后RRM001/003ZV 重新啟動(dòng)，根據(jù)邏輯，2 個(gè)風(fēng)機(jī)同時(shí)收到啟動(dòng)指令。對(duì)于RRI001/003PO，如果卸載前RRI001PO 在運(yùn)行，RRI001PO 卸載指令持續(xù)10 s，10 s 后自動(dòng)啟動(dòng)，而RRI003PO 卸載指令長(zhǎng)達(dá)20 s；如果卸載前RRI001PO 不再運(yùn)行，RRI003PO 卸載指令持續(xù)10 s，10 s 后自動(dòng)啟動(dòng)，而RRI001PO 卸載指令長(zhǎng)達(dá)20 s。

（3）15 s 卸載/帶載指令。在前15 s 的卸載/帶載序列里，對(duì)應(yīng)的動(dòng)作設(shè)備有ASG001PO、DEG001PO、EAS001PO、EVC001ZV、EVC003ZV、RCP005RS、REA001/003PO、RRA001PO、GGR010PO。卸載指令發(fā)出后，上述設(shè)備均卸載停運(yùn)。EAS003PO在卸載15 s 后根據(jù)自己的邏輯啟停，每8 h 運(yùn)行20 min。ASG001PO/RCP005RS/RRA001PO/REA003PO 在15 s 卸載指令之后，如果存在啟動(dòng)信號(hào)則會(huì)立即啟動(dòng)，否則保持停運(yùn)。對(duì)于REA001PO/DEG001PO/EVC001ZV/EVC003ZV/GGR010PO，如果卸載前安全殼存在壓力高高信號(hào)，這些設(shè)備在整個(gè)柴油機(jī)帶載期間都存在卸載指令；如果卸載前不存在安全殼存在壓力高高信號(hào)，這些設(shè)備的卸載指令僅持續(xù)15 s。GGR010PO 在卸載指令之前運(yùn)行，則在15 s 的卸載指令之后重新帶載運(yùn)行；如在卸載指令之前停運(yùn)，GGR010PO 在柴油機(jī)帶載之后仍保持停運(yùn)。EVC001/003ZV 在15 s 的卸載指令之后重新啟動(dòng)，根據(jù)邏輯，兩個(gè)風(fēng)機(jī)同時(shí)收到啟動(dòng)指令。

（4）20 s 卸載/帶載指令。在前20 s 的卸載/帶載序列里，對(duì)應(yīng)的動(dòng)作設(shè)備有DVH001ZV、SAP001CO、DVK005ZV、RRI001/003PO。卸載指令發(fā)出后，上述設(shè)備均卸載停運(yùn)。20 s 的卸載指令之后，DVH001ZV 自動(dòng)加載啟動(dòng)，SAP001CO、DVK005ZV 如存在手自動(dòng)啟動(dòng)信號(hào)則啟動(dòng)運(yùn)行，否則保持停運(yùn)。

（5）25 s 卸載/帶載指令。在前25 s 的卸載/帶載序列里，對(duì)應(yīng)的動(dòng)作設(shè)備有GGR020ZV、EVR001/005ZV。卸載指令發(fā)出后，上述設(shè)備均卸載停運(yùn)。卸載指令之后，設(shè)備根據(jù)之前的狀態(tài)啟動(dòng)運(yùn)行或保持停運(yùn)。

（6）30 s 卸載/帶載指令。在前30 s 的卸載/帶載序列里，對(duì)應(yīng)的動(dòng)作設(shè)備有DVL201/202ZV、CFI101/103PO、JPP001PO。卸載指令發(fā)出后，上述設(shè)備均卸載停運(yùn)。卸載指令之后，DVL201/202ZV 據(jù)之前的狀態(tài)啟動(dòng)運(yùn)行或保持停運(yùn)。JPP001PO 和CFI101/103PO 在卸載指令之后若存在啟動(dòng)命令即啟動(dòng)運(yùn)行，否則保持停運(yùn)。

（7）40 s 卸載/帶載指令。在40 s 的卸載/帶載序列里，對(duì)應(yīng)的動(dòng)作設(shè)備有DEL001PO、DVN017RS、ETY001ZV、GHE201PO、GHE002ZV、GGR003MO、PTR001PO、LLM001AR。卸載指令發(fā)出后，上述設(shè)備均卸載停運(yùn)。卸載指令之后，DEL001PO、GHE201PO、GGR003MO 維持卸載前的狀態(tài)運(yùn)行；DVN017RS 重新上電自動(dòng)運(yùn)行；GHE002ZV 卸載之后啟動(dòng)運(yùn)行，ETY001ZV、PTR001PO 在加載后接收手動(dòng)啟動(dòng)指令，否則保持停運(yùn)。

綜上所述，從卸載/加載前后設(shè)備的狀態(tài)對(duì)比，相應(yīng)的設(shè)備可以分為三類：①無論卸載前的狀態(tài)如何，柴油機(jī)加載后，設(shè)備都會(huì)啟動(dòng)運(yùn)行：RCV004PO/RCV001PO、SEC001/003PO、RRI001/003PO、DVH001ZV、GHE002ZV；②柴油機(jī)加載后，設(shè)備根據(jù)卸載前的狀態(tài)運(yùn)行，主要有：GGR003MO、GGR020ZV、GGR010/480PO、RRM001/003ZV、EVC001/003ZV、EVR001/005ZV、DVL201/202ZV、GHE201PO、DEL001PO；③柴油機(jī)卸載后設(shè)備停運(yùn)，柴油機(jī)加載后，設(shè)備若存在手/自動(dòng)啟動(dòng)指令則啟動(dòng)運(yùn)行，否則保持停運(yùn)，如PTR001PO 等。

3 柴油機(jī)低功率試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)分析

（1）重大設(shè)備損壞風(fēng)險(xiǎn)。如果卸載前安全殼存在壓力高高信號(hào)，RRM001ZV/003ZV 在整個(gè)柴油機(jī)帶載期間都存在卸載指令，控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)得不到足夠冷卻；如果試驗(yàn)前RRI A 列作為B 列備用，在柴油機(jī)帶載期間，A 列RRI 泵長(zhǎng)時(shí)間低流量運(yùn)行，存在損壞風(fēng)險(xiǎn)；如果試驗(yàn)前B 列上充泵運(yùn)行，在柴油機(jī)加載期間，RCV 上充泵雙泵運(yùn)行，軸封注入壓力、注入水溫度都會(huì)有所升高，從而影響主泵的運(yùn)行狀態(tài)。另外，對(duì)于EVC001ZV/003ZV、RRM001ZV/003ZV，在柴油機(jī)重新帶載后，A 列2 個(gè)風(fēng)機(jī)同時(shí)收到啟動(dòng)指令。若2 臺(tái)均啟動(dòng)，會(huì)導(dǎo)致風(fēng)管負(fù)荷過重。

（2）系統(tǒng)擾動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)。如低功率試驗(yàn)前維持RCV001PO 運(yùn)行，在柴油機(jī)卸載時(shí)將會(huì)導(dǎo)致上充、下泄隔離；如低功率試驗(yàn)前RRI用戶由A 列進(jìn)行冷卻，在柴油機(jī)卸載期間會(huì)導(dǎo)致：DEL 冷凍機(jī)停運(yùn)，電氣廠房相關(guān)通風(fēng)失去冷卻；主泵軸封注入失去冷卻；RCV002RF 失去冷卻，導(dǎo)致除鹽床被旁路，上充、下泄管線隔離；APG 隔離等。

（3）乏池失去冷卻的風(fēng)險(xiǎn)。如低功率試驗(yàn)前維持PTR001PO運(yùn)行，則PTR001PO 在卸載期間會(huì)自動(dòng)停運(yùn)，且在柴油機(jī)加載后不會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)。

（4）機(jī)組后撤的風(fēng)險(xiǎn)。如果卸載前安全殼存在壓力高高信號(hào)，EVC001ZV/003ZV 在整個(gè)柴油機(jī)帶載期間都存在卸載指令，堆坑溫度持續(xù)上升將會(huì)導(dǎo)致機(jī)組后撤。

（5）停堆風(fēng)險(xiǎn)。如果試驗(yàn)前B 列上充泵運(yùn)行，在柴油機(jī)加載期間，RCV 上充泵雙泵運(yùn)行。一方面，上充泵雙泵運(yùn)行，小流量管線流量增大，流阻增大，要實(shí)現(xiàn)流動(dòng)，相應(yīng)的泵出口壓頭會(huì)有所增加（平均由17.5 MPa 增大到18 MPa），導(dǎo)致傳遞到主泵高壓泄漏流管線壓力增大；另一方面，根據(jù)Q2∝ΔP，在小流量管線流量一定的情況下，VCT 壓力越大，小流量管線孔板前壓力越大，導(dǎo)致傳遞到主泵高壓泄漏流管線壓力越大。當(dāng)主泵高壓泄漏流壓力達(dá)到安全閥RCV252VP 動(dòng)作定值0.93 MPa.g 時(shí)，安全閥超壓開啟可能使主泵高壓泄漏流增大到主泵跳泵定值，從而導(dǎo)致高功率情況下的停堆事件。

4 柴油機(jī)低功率試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)防范措施

（1）試驗(yàn)前通過LHA003KG 復(fù)位殼內(nèi)高高壓信號(hào)，避免柴油機(jī)帶載后RRM001/003ZV 和EVC001/003ZV 不能啟動(dòng)。

（2）試驗(yàn)前開啟安噴熱交換器冷卻水閥，安噴熱交換器冷卻水流量為1920 m3/h，可以避免RRI 泵長(zhǎng)時(shí)間低流量運(yùn)行。

（3）柴油機(jī)加載期間，嚴(yán)密關(guān)注主泵相關(guān)參數(shù)。

（4）柴油機(jī)重新帶載之后，關(guān)注RRM001/003ZV 和EVC001/003ZV 狀態(tài)，如果A 列2 臺(tái)風(fēng)機(jī)同時(shí)運(yùn)行，則根據(jù)規(guī)程手動(dòng)停運(yùn)其中一臺(tái)。

（5）試驗(yàn)前進(jìn)行設(shè)備切換，將上充泵、RRI、DEL、DEG、PTR、CFI 等切到B 列運(yùn)行，避免試驗(yàn)過程中導(dǎo)致運(yùn)行系統(tǒng)的擾動(dòng)。

（6）試驗(yàn)前，降低容控箱壓力。在柴油機(jī)加載后、上充泵雙泵運(yùn)行期間，盡量縮短雙泵運(yùn)行時(shí)間。同時(shí)，密切關(guān)注主泵高壓泄漏流的壓力，必要時(shí)手動(dòng)停運(yùn)一臺(tái)上充泵。

5 結(jié)束語

機(jī)組功率運(yùn)行期間，在進(jìn)行柴油機(jī)低功率試驗(yàn)時(shí)存在停堆、機(jī)組后撤和重大設(shè)備損壞的風(fēng)險(xiǎn)。試驗(yàn)前應(yīng)做好風(fēng)險(xiǎn)分析和相應(yīng)的防范措施，避免機(jī)組瞬態(tài)、設(shè)備損壞或者是機(jī)組不必要的后撤。