大小閥切換對(duì)蒸汽發(fā)生器液位控制的影響分析

王肖飛 李寶佳

摘 要：結(jié)合SG大小閥切換的控制原理，分析不同情況下大小閥切換對(duì)SG液位控制的影響，進(jìn)而給出確保大小閥切換過(guò)程SG液位穩(wěn)定的運(yùn)行操作要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：蒸汽發(fā)生器；液位控制；大小閥切換

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.16.135

1 綜述

M310壓水堆核電廠(chǎng)蒸汽發(fā)生器（后文簡(jiǎn)稱(chēng)SG）根據(jù)二回路負(fù)荷的高低分別采用主給水調(diào)節(jié)閥（負(fù)荷高于20%FP時(shí)，后文簡(jiǎn)稱(chēng)大閥）和與之并聯(lián)的旁路調(diào)節(jié)閥（負(fù)荷低于20%FP時(shí)，后文簡(jiǎn)稱(chēng)小閥）進(jìn)行給水流量控制，進(jìn)而對(duì)SG液位進(jìn)行調(diào)節(jié)。大小閥切換過(guò)程中由于給水流量偏置信號(hào)變化、控制回路的切換、一二回路功率匹配情況以及大小閥手自動(dòng)狀態(tài)不同等均對(duì)SG液位控制產(chǎn)生一定影響，可能導(dǎo)致SG液位較大幅度波動(dòng)，甚至可能導(dǎo)致停機(jī)、停堆的重大瞬態(tài)。本文結(jié)合SG大小閥切換的控制原理，分析不同情況下大小閥切換對(duì)SG液位控制的影響，進(jìn)而給出確保大小閥切換過(guò)程SG液位穩(wěn)定的運(yùn)行操作要點(diǎn)。

2 大小閥切換原理

在低負(fù)荷（<20%FP）小閥控制期間，在參與大閥控制的給水流量信號(hào)中引入+8.5%FP（各機(jī)組最終值根據(jù)調(diào)試結(jié)果確定）的偏置信號(hào)，使大閥正常保持關(guān)閉狀態(tài)，防止大閥在小開(kāi)度下頻繁地動(dòng)作而引起閥座過(guò)度磨損，同時(shí)也避免兩個(gè)調(diào)節(jié)系統(tǒng)同時(shí)工作影響SG液位控制。另，由于低負(fù)荷下汽/水流量測(cè)量精度不佳，小閥控制中未使用汽/水流量偏差作為前饋信號(hào)，而使用二回路負(fù)荷信號(hào)作為前饋。

在高負(fù)荷（>20%FP）的運(yùn)行工況下，給水流量偏置信號(hào)取消，大閥承擔(dān)蒸汽發(fā)生器液位的調(diào)節(jié)功能；此時(shí)，小閥在二回路負(fù)荷開(kāi)環(huán)控制作用下一般處于全開(kāi)狀態(tài)。

3 不同工況下大小閥切換的影響分析

設(shè)計(jì)上，低負(fù)荷運(yùn)行期間，小閥有足夠的流通能力確保向SG的給水供應(yīng)，以控制SG液位在正常范圍內(nèi)。正常升降負(fù)荷、SG液位正常時(shí)，大小閥切換過(guò)程中對(duì)SG液位的影響較小，不會(huì)導(dǎo)致其異常波動(dòng)。但若SG液位偏低、大閥未正確置自動(dòng)以及在切換點(diǎn)附近停留等情況下進(jìn)行大小閥切換，將可能導(dǎo)致SG液位產(chǎn)生較大的異常波動(dòng)。以下就這些工況下大小閥切換對(duì)SG液位控制的影響進(jìn)行分析，并由此給出相應(yīng)的預(yù)防措施。

3.1 SG液位偏低時(shí)大小閥切換

若升負(fù)荷過(guò)程中SG液位偏低，則大閥的SG液位閉環(huán)控制回路將存在正輸出，且該輸出隨SG液位偏差以及持續(xù)時(shí)間的增大而增加，而該輸出在大小閥切換點(diǎn)前因+12.5%FP給水流量偏置信號(hào)抵消，導(dǎo)致切換點(diǎn)前大閥仍保持關(guān)閉狀態(tài)（閉環(huán)回路輸出超12.5%FP時(shí)大閥也將開(kāi)啟）。當(dāng)二回路負(fù)荷超過(guò)20%FP后，大小閥切換邏輯生效，給水流量偏置信號(hào)消失。此時(shí)，大閥在SG液位閉環(huán)控制回路輸出的作用將快速開(kāi)啟大閥至較大開(kāi)度，導(dǎo)致給水流量突增，引起SG液位異常上升。若未及時(shí)干預(yù)，可能導(dǎo)致SG液位過(guò)高而停堆。

可能導(dǎo)致升負(fù)荷過(guò)程中SG液位偏低的情況較多，如二回路負(fù)荷計(jì)算參數(shù)設(shè)置不合理，導(dǎo)致二回路負(fù)荷測(cè)量值偏低、核功率偏高導(dǎo)致小閥供水能力不足以及二回路異常用汽量增大等情況，但無(wú)論何種原因，在升功率至大小閥切換點(diǎn)前需確認(rèn)SG液位正常、小閥開(kāi)度正常（未接近全開(kāi)），否則建議停止升功率查明原因并消除后再繼續(xù)過(guò)渡至大小閥切換點(diǎn)以上。

類(lèi)似地，在降負(fù)荷過(guò)程中，若SG液位偏低時(shí)由大閥控制過(guò)度至小閥控制時(shí)，也可能因大閥快速關(guān)小導(dǎo)致給水流量突降而導(dǎo)致SG液位異常降低。

3.2 大閥未正確置于自動(dòng)狀態(tài)

運(yùn)行電廠(chǎng)發(fā)生過(guò)幾次啟動(dòng)過(guò)程中大閥未正確置于自動(dòng)狀態(tài)而導(dǎo)致升功率大小閥切換過(guò)程中SG液位發(fā)生較大波動(dòng)的經(jīng)驗(yàn)反饋。以下對(duì)該工況的影響進(jìn)行分析。

大閥在手動(dòng)狀態(tài)時(shí)，參與大閥開(kāi)環(huán)控制的汽水流量失配信號(hào)復(fù)制回路生效；低負(fù)荷（<20%FP）時(shí)，因閉環(huán)控制回路跟蹤小閥的信號(hào)復(fù)制回路，故大閥的復(fù)制信號(hào)未送入SG液位閉環(huán)控制回路。而一旦負(fù)荷>20%FP，大閥的復(fù)制信號(hào)即送入閉環(huán)控制回路，進(jìn)而參與小閥的開(kāi)度控制。而大閥開(kāi)環(huán)回路中的+12.5%FP偏置信號(hào)由于存在濾波環(huán)節(jié)，在切換后需漸變至0，此過(guò)程中該信號(hào)將直接作用與小閥控制邏輯中使小閥開(kāi)度增大，導(dǎo)致給水流量增大，從而使SG液位上升。同時(shí)，此時(shí)汽水流量失配信號(hào)也將參與小閥控制，導(dǎo)致影響小閥正?？刂?。

故應(yīng)嚴(yán)格根據(jù)相關(guān)程序要求及時(shí)將大閥置于自動(dòng)狀態(tài)，以免由此導(dǎo)致大小閥切換時(shí)SG液位出現(xiàn)異常上漲的情況。尤其在換料后重新啟動(dòng)過(guò)程中，可能存在因參數(shù)設(shè)置不合理等原因?qū)е潞斯β曙@示與實(shí)際偏差較大的情況，此時(shí)應(yīng)密切關(guān)注ARE432KM的變化情況，提前判斷大小閥切換點(diǎn)，并提前采取相關(guān)操作。

3.3 大小閥切換點(diǎn)附近停留

若升功率至大小閥切換點(diǎn)時(shí)停留，則由于流量偏置信號(hào)的變化以及SG內(nèi)熱工水力特性等因素可能導(dǎo)致SG液位發(fā)生周期性的大幅波動(dòng)。簡(jiǎn)要分析如下：

當(dāng)二回路總負(fù)荷上升達(dá)到20%FP時(shí)，1ARE401/402KS燈亮，大閥12.5%的偏置信號(hào)消失，大閥開(kāi)始開(kāi)大，SG液位開(kāi)始上升，SG中進(jìn)入大量冷水，導(dǎo)致SG壓力下降，SG壓力下降導(dǎo)致GCTC的開(kāi)度關(guān)小，從而導(dǎo)致二回路總負(fù)荷下降至20%FP以下，1ARE401/402KS燈滅，此時(shí)大閥12.5%的偏置信號(hào)產(chǎn)生，大閥開(kāi)始關(guān)小，SG液位開(kāi)始下降，由于SG中冷水減少，SG壓力上升，GCTC開(kāi)度增大，二回路總負(fù)荷上升達(dá)到20%FP，從而1ARE401/402KS燈又變亮了，如此循環(huán)。

故升功率過(guò)程中到達(dá)ARE大小閥切換點(diǎn)時(shí)，不能停留太長(zhǎng)時(shí)間，應(yīng)該盡快升負(fù)荷沖過(guò)負(fù)荷切換點(diǎn)，避免SG液位異常的波動(dòng)。

4 結(jié)論

由上文分析可知，若大小閥切換時(shí)SG液位偏低、大閥未正確置自動(dòng)以及在切換點(diǎn)附近停留等情況，切換過(guò)程中將對(duì)SG液位正?？刂飘a(chǎn)生較大影響，故因采取相應(yīng)有效措施避免該這些情況下進(jìn)行大小閥切換。

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作者簡(jiǎn)介：王肖飛（1984-），男，浙江寧波人，學(xué)士，工程師，研究方向：核電廠(chǎng)運(yùn)行。