關于嶺澳二號機ASG003PO汽動泵入口蒸汽壓力控制器ASG501EP的換型與改造

鄒克峰 何思源 周小維

摘要：大亞灣及嶺澳一期ASG汽輪機一直存在最低轉速偏高問題，其主要難點在于當ASG003PO啟動后，當接收最低轉速控制信號時，泵入口蒸汽壓力控制閥開度比額定設計開度偏大，因而入口蒸汽流量和壓力偏高，導致ASG001TC最低轉速偏高，通過一系列選型試驗成功找到合適型號壓力控制閥，解決了此疑難問題。

關鍵詞：ASG003PO；最低轉速；TEIP；EP

一、背景介紹

ASG汽動泵作為壓水堆核電站專設安全設備，在失去主給水事故工況下作為應急手段向蒸汽發生器二次側供水，排出堆芯剩余功率，因此，ASG汽動泵的可靠性對電站核安全至關重要。根據技術規范要求，如果日常期間ASG汽動泵不可用，機組需要24小時內開始向RRA運行條件下的NS/SG模式后撤。大亞灣及嶺澳一期ASG136VV用于控制ASG003PO汽動泵的入口蒸汽流量，ASG136VV的開度控制信號由ASG501EP控制，ASG501EP為機械式電氣轉換器，在泵啟動之后，其安裝現場的振動環境會導致EP輸出容易漂移，在改造之前多次試驗泵的周期試驗時，均會發生最低轉速偏高問題，以嶺澳電站一次大修啟機時的事件為例：

2016年11月17日，大修啟機后第1次AGS003PO周期試驗，AGS003PO啟動后從5980rpm緩慢降至5800rpm并穩定。

專業持票對ASG501EP進行檢查，發現EP輸出不穩定，在輸入信號為4mA的校驗點，EP輸出壓力為0.26Bar，輕敲EP的情況下，EP輸出壓力變化很大（輸出壓力在0.206——0.26Bar之間變化），判斷為EP輸出異常；隨后使用前輪大修更換下來的且校驗合格的備件對ASG501EP進行了更換。

重新執行再鑒定試驗過程中，ASG501RC為0%時對應轉速為2850rpm（歷史經驗值為2200～2600rpm，監督大綱要求≥2200rpm），經各專業聯合評價，AGS003PO最高/低轉速超出了經驗值，縮小了泵的出力調整范圍，但不影響其可用性及安全功能，RPA043試驗結果合格。以下為大亞灣及嶺澳一期ASG501EP歷史故障檢修情況匯總：

二、ASG501EP工作原理

2.1 EP5原理簡介

大亞灣及嶺澳一期現場ASG501EP上使用的EP類型為機械式電氣轉換器，EP信號接線為兩線制，28V供電和4-20mA信號共用一對線，其工作原理如下圖1與圖2：

2.2 故障原因分析

由歷史故障統計情況可以發現，ASG003PO轉速控制異常主要由ASG501EP頻繁漂移導致，因為ASG003PO轉速控制通道為開環調節，EP的漂移直接體現為ASG003PO轉速控制上的偏差。

為了調查EP輸出壓力異常的原因，項目組對大亞灣及嶺澳其中三臺機組的ASG501EP及其控制通道進行了完整的通道檢查及調速功能驗證，檢查結果確認ASG501EP上游控制通道均無異常，EP輸出壓力的漂移均由EP自身漂移導致。

以嶺澳電站中一次大修的試驗數據為例：

在25%平臺時，發現EP輸出壓力存在明顯異常，偏低0.1Bar左右，輕觸EP的鐵芯部件，EP壓力恢復至正常值0.78Bar，再次輕觸鐵芯部件或大幅振動EP的安裝支架，EP壓力再次發生壓力波動；再次調整501RC輸出至0%，EP輸出壓力為0.92Bar，依然存在偏低的異常，重復輕觸鐵芯或振動安裝支架的動作，可以恢復壓力至0.9867Bar，再次輕觸鐵芯或振動安裝支架的動作會復現EP壓力波動的故障現象。

從原理上分析，ASG501EP為莫索里蘭公司生產的機械式電氣轉換器，其結構圖詳見圖2：

當增大4-20mA輸入信號，處于永久磁鋼磁場中的線圈對流過它的電流產生的作用力增大，使噴嘴與擋板之間的間隙減小，噴嘴內的背壓增高，使輸出壓力增大；輸出的另一路供給反饋波紋管，使之產生一個反作用力，當作用力和反作用力平衡時，噴嘴內壓力維持穩定，電/氣轉換器輸出壓力也趨于穩定并與輸入信號相對應。

EP5本身回差較大，新備件入庫驗收時會使用FLOWSCANNER進行測試，圖3為2016年5月到貨的EP5新備件使用FLOWSCANNER測試的結果。從下圖可以看到在4-18mA之間EP5上升（紅線）、下降（藍線）曲線存在明顯的不重合，即回差大，最大可達0.011bar。

現場實際應用過程中，因機械回滯的影響，EP5控制精度不高，加之ASG003PO啟動后現場存在一定程度的振動，直接影響EP5的機械傳動機構的動作過程，造成輸出壓力的不穩定變化。

三、解決方案——換型與改造

3.1 選型

結合EP5安裝至現場后輸出壓力不穩定的缺點，項目組對如何解決此類問題進行了詳細的分析和尋找可替代的產品，經過多方調研及綜合測試，最終選擇ABB廠家的TEIP系列電氣轉換器——Type 1001，如下圖4：

Type 1001為ABB廠家專利技術，采用力平衡的原理，通過調整兩線輸入電流或三線輸入電壓信號，呈線性比例地把供氣壓力減小到輸出壓力。Type 1001帶有零位和量程調節電位器，在正確的輸入信號和供氣壓力下調節零位和量程可優化設定輸出。Type 1001配有可感應輸出壓力的閉環反饋電路以獲取較高的精確度和穩定性。為消除系統振動，Type 1001增加了特有的阻尼調整機構，輸出響應可通過調節線圈驅動放大器的反饋時間常數改變下游的容量而優化。Type 1001體積小，對安裝位置限制小，可板式、閥式或任意角度安裝，并且不需要重新校正。

相比于EP5，Type 1001具有如下三個主要優點：

1、輸出壓力帶反饋，精確度和穩定性高；

2、包含特有的阻尼調整機構，抗震能力強；

3、體積小，安裝位置任意，且不需要重新校正。

對廠家提供的Type 1001樣件進行靜態校驗調整，結果見下表1-3，從靜態校驗結果可以看到，Type 1001輸出壓力偏差在（-0.002，+0.002）bar范圍內，精確高。在輸入控制信號多個點對其進行輕敲、晃動，Type 1001輸出壓力不變化，穩定性高。

使用FLWOSCANNER進行測試，測試結果如下圖5，從下圖可以看到在4-20mA之間Type 1001上升（紅線）、下降（藍線）曲線基本完全重合，即回差非常小。

3.2 改造及現場應用效果

通過項目組前提的測試及選型結果，通過匯報電廠TEF組，經得TEF組決策通過后，確定將Type 1001應用于現場，通過多次現場踩點及氣動安裝管路設計，目前已將大亞灣及嶺澳2號機現場EP5改造成Type 1001，日常執行ASG003PO汽動泵試驗時，EP工作性能良好，最低轉速也均符合2200～2600rpm的區間要求。

Type 1001現場運行1C之后，大修對其進行校驗，校驗結果仍均符合要求，且精度仍然符合校驗單的標準，結果見表1-4：

經過2C的良好運行及驗證經驗后，截止目前，大亞灣及嶺澳一期四臺機中已將大亞灣1、2號機及嶺澳2號及已改造完成（嶺東及外基地設計不同，故不適用這些機組），目前還剩嶺澳2號機未完成改造，后續將在大修中將其盡快進行改造，以為機組的安全和穩定運行消除隱患。

四、總結

ASG給水系統的正常工作對事故情況下蒸發器二次側給水意義重大，ASG501EP作為ASG003PO汽動泵的入口蒸汽流量的重要控制器，提高其可靠性對機組安全穩定運行同樣具有重要意義。大亞灣4臺機ASG501EP因使用EP5型號的電氣轉換器，由于質量的問題，部分設備安裝至現場后輸出壓力不穩定，日常運行執行ASG003PO周期試驗時，泵在接收最低轉速控制信號時，蒸汽壓力控制閥開度比額定設計開度偏大，導致入口蒸汽流量和壓力偏高，因而導致ASG001TC最低轉速偏高，為從根本上解決此問題，提高機組運行可靠性，項目組對如何解決此類問題進行了詳細的分析和尋找可替代的產品，經過多方調研及綜合測試，最終選擇ABB廠家的TEIP系列電氣轉換器——Type 1001，改造后現場備件性能表現良好，日常運行執行ASG003PO周期試驗時，ASG001TC最低轉速偏高的問題得到本質解決，避免了泵的出力調整范圍縮小的可能，為機組的安全及穩定運行作出了貢獻。

參考文獻

[1]900MW壓水堆核電站系統與設備/廣東核電廠培訓中心遍.-北京：原子能出版社，2004.7 ISBN7-5-22-3171-4

[2]廣東核電培訓中心. 900MW壓水堆核電站系統與設備（上冊）[M].北京：原子能出版社，2005：87-97

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（作者單位：中廣核核電運營有限公司）