牛云 楊宇奇

【摘 要】針對壓水堆核電站滿功率運(yùn)行時汽機(jī)旁路排放疏水閥意外全開引發(fā)超功率問題，論文在結(jié)合常規(guī)島系統(tǒng)工藝的基礎(chǔ)上，介紹了一種通過修改DCS組態(tài)提高信號可靠性的改進(jìn)方法。

【Abstract】In allusion to the problem of overpower caused by the accidental full opening of turbine bypass drain trap at full power operation in PWR nuclear power plant， this paper introduces an improved method to enhance signal reliability on the basis of conventional island system technology. The method can be realized only by modifying the DCS configuration.

【關(guān)鍵詞】旁路疏水閥;壓力開關(guān);單一設(shè)備故障

【Keywords】bypass drain trap; pressure switch; single equipment failure

【中圖分類號】TM623? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號】1673-1069（2019）09-0164-02

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旁路疏水閥若在正常運(yùn)行過程中意外全開會引發(fā)一回路超功率事件，控制旁路疏水閥的壓力開關(guān)存在單一設(shè)備故障問題。本文在結(jié)合國內(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)（以下簡稱“GCT”）的功能是當(dāng)反應(yīng)堆功率與汽機(jī)負(fù)荷不一致時，汽機(jī)旁路排放系統(tǒng)通過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“人為”的負(fù)荷，從而避免核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)中溫度和壓力超過保護(hù)閾值，確保電站的安全。

機(jī)組在正常運(yùn)行期間，會有微量蒸汽通過GCT的12條蒸汽排放管線排放至冷凝器。國內(nèi)部分電站在滿功率運(yùn)行過程中，曾出現(xiàn)壓力開關(guān)故障，導(dǎo)致出現(xiàn)12個旁路疏水閥全開問題，高溫高壓的蒸汽會直接通過旁路疏水閥排放，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。

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臺疏水器與1個液位開關(guān)。

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

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

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

GCT的12個旁路疏水閥全開全關(guān)的控制信號僅來自于壓力開關(guān)VVP102SP，存在單一設(shè)備故障問題。機(jī)組正常運(yùn)行過程中，若VVP102SP誤動作，會導(dǎo)致GCT12個旁路疏水閥全部開啟，高溫高壓蒸汽會通過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。

VVP102SP壓力信號不僅參與以上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單個旁路疏水閥邏輯簡圖如圖3所示。同樣VVP102SP壓力開關(guān)出現(xiàn)單一設(shè)備故障問題，會導(dǎo)致這些VVP旁路疏水閥未能及時打開。

3 改進(jìn)方案

為提高GCT/VVP旁路疏水閥壓力控制信號的可靠性，避免運(yùn)行期間旁路疏水閥的意外開啟，改進(jìn)方式可通過新增兩路壓力信號，與VVP102SP采用“三取二”的邏輯設(shè)計來代替VVP102SP單一的壓力信號。VVP102SP位于主蒸汽管道，用于測量主蒸汽壓力。結(jié)合VVP系統(tǒng)工藝，新增兩路壓力信號可選擇來自同樣位于主蒸汽管道的兩個壓力變送器VVP101/102MP，這個兩個壓力變送器的作用僅為監(jiān)測主蒸汽管道壓力。該改進(jìn)方式較新增兩個壓力開關(guān)更為簡便，可避免在主蒸汽管道上開孔布置測壓點(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，仍通過疏水器進(jìn)行疏水，當(dāng)疏水器疏水不暢導(dǎo)致液位高時，可由液位開關(guān)控制單個旁路疏水閥打開。

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VVP101/102MP的閾值信號（9bar.g），并在閾值信號中分別加入其“質(zhì)量好”的限制條件，VVP102SP信號中也加入其“質(zhì)量好”的限制條件;②對以上三組信號進(jìn)行“三取二”邏輯處理，用于代替原VVP102SP信號對GCT/VVP旁路疏水閥的控制;③將三組信號的質(zhì)量位信號取反后，進(jìn)行“三取一”報警邏輯設(shè)計，并把該報警信號送主控報警列表顯示。當(dāng)任意信號的質(zhì)量位狀態(tài)“不好”時，主控顯示該綜合報警。

改進(jìn)后的VVP/GCT旁路疏水閥主蒸汽壓力控制信號的邏輯圖如圖4所示?！百|(zhì)量位”作用包括：①模擬量信號：設(shè)置質(zhì)量位可以檢測信號斷線或超量程，同時，監(jiān)測AI通道是否發(fā)生故障;②開關(guān)量信號：通過檢測查詢電壓，監(jiān)測DI通道是否故障，設(shè)置質(zhì)量位，便于發(fā)生故障時查找原因，當(dāng)發(fā)生以上故障時，DCS自動剔除故障信號。

3.2 測壓點(diǎn)不同分析

在本文論述的改進(jìn)方式中存在VVP101/102MP與VVP102SP測壓點(diǎn)不同的情況，“三取二”邏輯設(shè)計后可能出現(xiàn)GCT/VVP旁路疏水閥略早于或略晚于9bar.g動作的問題，該問題對機(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暖管過程中的動態(tài)工況。在VVP暖管過程中，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不同步動作的時間差非常小。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)的每個疏水器都設(shè)有液位開關(guān)，在任何時候，只要疏水器內(nèi)液位為高，液位開關(guān)會控制單個旁路疏水閥打開，及時疏水。

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動作，對整個系統(tǒng)疏水無影響。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作值，對整個系統(tǒng)疏水也無影響。所以VVP101/102MP與VVP102SP測壓點(diǎn)不同問題對VVP/GCT系統(tǒng)疏水能力無影響。

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的可靠性，避免由于運(yùn)行期間壓力開關(guān)單一設(shè)備故障造成超功率問題。本文詳述的改進(jìn)方式對仍未進(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。