核電廠ARE大小閥打手動影響分析

吳升國 王再根 王建

摘 要：從核電廠ARE大小閥模擬圖出發，分析大小閥打手動后復制回路對閥門控制回路以及對蒸汽發生器水位控制的影響，從而得出操縱員將大小閥打手動的方法，保證操縱員更好地應對此類工況。

關鍵詞：核電廠；ARE；閥門；手動

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.17.165

1 ARE大小閥的作用

核電廠ARE大小閥作為蒸汽發生器水位調節系統的主要設備，就是為了維持蒸汽發生器二次側的水位在需求的整定值上。

水位不能過高，否則將造成出口蒸汽含水量超標，加劇汽輪機的沖蝕現象，影響機組的壽命甚至使機組損壞。而且，水位過高還會使得蒸汽發生器內水的質量裝量增加，在蒸汽管道破裂的事故工況下，對堆芯產生過大的冷卻而導致反應性事故的發生。如果破裂事故發生在安全殼內，大量的蒸汽將會導致安全殼的壓力、溫度快速上升，危害安全殼的密封性。

同樣地，水位也不能過低，否則，將會導致U型管頂部裸露，甚至可能導致給水管線出現水錘現象。這樣，堆芯余熱的導出功能將惡化。

以上功能的實現主要由水位調節系統中的ARE大小閥來完成。

對于每臺蒸汽發生器而言，其水位的調節是通過控制進入該蒸汽發生器的給水流量來完成的。每臺蒸汽發生器的正常給水回路設置有兩條并列的管線：主管線上的主給水調節閥（簡稱大閥）用于高負荷運行工況下的水位調節，旁路管線上的旁路調節閥（簡稱小閥）則是應用于低負荷及啟、停階段的運行工況。

機組正常運行工況期間，大小閥均處于自動狀態，蒸發器水位自動控制。在緊急情況下，例如某一個給水流量計或者蒸汽流量計漂表或者某一個大小閥卡澀，需要將大小閥置手動來控制蒸發器水位。

2 ARE大小閥的復制回路

無擾切換是調節系統設計時要考慮的主要問題之一。由自動切向手動后，在施加手動作用前，閥位保持在切換前自動信號決定的位置，不存在擾動問題；但由手動切向自動時，原決定于手動作用的閥位一般與自動裝置計算出的閥位不一致，如果在電路上又未采取適當措施，就有可能產生擾動問題。一般采用復制信號方法來保證手動切向自動時不產生擾動。

ARE大小閥的復制回路能夠實現閥門從手動切換到自動的過程中，閥門開度不會瞬變。該功能由ARE420XU2控制，在低負荷（<20%）時，復制回路的信號來自于小閥開度；高負荷時，復制回路的信號來自于大閥開度。

3 低負荷（<20%）工況下ARE大小閥需要打手動的三種方法及影響

（1）將小閥打手動，大閥保持自動。此時小閥的復制回路生效，小閥的開度通過復制回路，送到402RG，通過與汽水失配信號的比較，得出大閥的開度。也就是說，此時大閥的自動信號將受到小閥手動開度的影響。如果需要手動增加小閥的開度來增加給水流量，提高蒸汽發生器的水位，大閥將接受到關小的指令，導致給水流量減小，水位下降，與期望相反，惡化了水位的控制。（2）將大閥打手動，小閥保持自動。此時由于是低負荷工況，大閥的復制回路無法生效，大閥開度的變化對小閥的自動控制沒有任何影響，不會導致小閥開度波動。（3）將大小閥同時打手動。此時小閥的復制回路生效，但是由于大小閥均已置于手動，不會導致閥門開度波動。

4 高負荷（>20%）工況下ARE大小閥需要打手動的三種方法及影響

（1）將小閥打手動，大閥保持自動。此時由于是高負荷工況，小閥的復制回路無法生效，小閥開度的變化對大閥的自動控制沒有任何影響，不會導致大閥開度波動。（2）將大閥打手動，小閥保持自動。此時大閥的復制回路生效，大閥的開度通過復制回路，送到407ZO，通過與二回路蒸汽負荷的比較，得出大閥的開度。也就是說，此時小閥的自動信號將受到大閥手動開度的影響。如果需要手動增加大閥的開度來增加給水流量，提高蒸汽發生器的水位，小閥將接受到關小的指令，導致給水流量減小，水位下降，與期望相反，惡化了水位的控制。（3）將大小閥同時打手動。此時大閥的復制回路生效，但是由于大小閥均已置于手動，不會導致閥門開度波動。

5 ARE大小閥打手動的優化方法

通過以上的分析，在高功率時單獨將ARE大閥打手動或在低功率時單獨將ARE小閥打手動，都將導致蒸汽發生器水位控制惡化。故在需要將ARE大小閥打手動時，需要堅持以下三種原則：

（1）大小閥盡量同時置于自動或手動，避免復制回路的干擾；（2）在高負荷情況下，可以單獨將小閥置于手動；（3）在低負荷情況下，可以單獨將大閥置于手動。

6 結語

通過對ARE大小閥打手動時復制回路生效情況的分析，發現在高功率時單獨將ARE大閥打手動或在低功率時單獨將ARE小閥打手動都將導致蒸汽發生器水位波動，容易造成核電機組緊急停堆。通過排列組合每種打手動的方式，總結出了ARE大小閥的正確操作方法，使反應堆操縱員在處理異常事件時能夠更好地控制機組狀態，降低反應堆緊急停堆的概率。

作者簡介：吳升國（1984-），男，福建福州人，本科，工程師，運行值長。