給水汽動泵閥門動作異常問題分析和處理

摘 要：M310三環路壓水堆在正常給水系統喪失后，輔助給水系統建立一種應急的冷卻方式，直至余熱排除系統投運，如果給水汽動泵閥門動作異常，可能會導致輔助給水系統無法及時給蒸汽發生器供水。本文通過介紹電廠輔助給水汽動泵供汽閥門動作異常的分析和處理方案，為后續核電機組建設和改進提供經驗

關鍵詞：給水汽動泵；調閥；主汽閥；動作異常

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.09.112

0 引言

反應性控制、堆芯冷卻和放射性包容被稱為核安全三要素，要素之一的冷源的可靠性密切相關。輔助給水系統作為核電廠的重要冷源之一，在事故工況下起著至關重要的作用，在設計上屬于非常重要類的專設安全設施。輔助給水汽動泵供汽閥門動作異常問題都可能在事故工況下影響核安全，因此該問題必須得到核電廠運營者的足夠重視。

1 閥門功能

輔助給水泵系統包括兩臺50%流量的給水汽動泵（ASG003/004PO），其蒸汽通流主要經過粗濾器、主汽門、調閥、蒸汽室、噴嘴組、動葉，最后至排汽接管。

調閥為氣開式的雙座閥，進入調閥的蒸汽分兩組汽流。第一組直接由調閥閥套最頂部的一圈型線孔進入蒸汽室；第二組先旁通到調閥閥套底部的型線孔，再由調閥閥套的中間一圈型線孔進入蒸汽室。

主汽門為汽開式結構，密封面為司太立特堆焊，主要作用在于泵組超速時自動切斷主蒸汽而停機，當電子跳閘時，電磁閥得電開啟，釋放了主汽門活塞右端腔室的壓力蒸汽，從而主汽門關閉停機；當機械跳閘時，錐形閥連通，釋放了主汽門活塞右端腔室的壓力蒸汽，從而主汽門關閉停機。

2 給水汽動泵閥門動作異常問題

2.1 調閥調節異常問題

福清核電廠4號機首循環運行期間，多次出現4ASG004PO轉速異常波動和泵本體及管道振動過大問題，經多次查找和驗證發現是由于轉速表異常導致調節閥調節異常，且閥門動作存在卡澀導致。

2.2 主汽閥開啟問題

2019年福清核電廠3號機組在執行3ASG004PO超速試驗，3ASG237/238VV閥門開啟40秒后3ASG004PO轉速仍沒有建立，主控觸發3ASG171KA（004PO排氣口壓力低）報警，經檢查為3ASG235VV閥門開啟時間過長導致。

3 問題分析和排查

3.1 調閥調節異常的原因分析和排查

經分析調節閥異常動作問題原因有：

（1）閥門本身特性不準導致閥門調節性能不佳。（2）轉速表故障，導致閥門無法正常調節。（3）閥門供汽壓力不在要求范圍內，長期高壓導致閥門調節性能下降。

原因排查：

（1）對給水汽動泵調節閥進行性能檢查，通過加4～20mA電流來檢查閥門行程動作情況，通過試驗驗證閥門行程和電流成正比，閥門性能驗證無異常。（2）福清核電廠現場儀用壓空的供汽壓力一般在0.68～1MPa，高于設備的設計壓力，長時間在超壓下使用，將造成過濾減壓器的故障，影響氣動執行機構的調節性能。（3）福清核電廠輔助給水汽動泵使用的轉速探頭為HALL EFFECT SENSORS產品，型號1101 and931XP。經趨勢分析發現起泵后60秒左右位置出現轉速波動幅度擴大現象，初步分析認為是轉速探頭信號突變引起。并發現轉速調節系統PID作用過強，疊加轉速探頭信號突變干擾，調閥會頻繁動作，每一動作都伴隨卡頓的現象。

3.2 主汽閥無法開啟或者開啟時間長的原因分析和排查

經分析主汽閥開啟時間長的原因有：

（1）閥座內有殘水，導致閥芯右側上下面的受力面積差減小，從而導致閥門開啟時間較長。（2） 閘板和密封面的摩擦力太大，給閥門開啟增加了額外的阻力。（3）電磁閥存在內漏，導致主汽閥右腔室壓力建立較緩慢。（4）主汽閥閥座引壓小孔或者管線存在堵塞。

原因排查：

通過手動動作閥門，確認閥門動作順滑無明顯卡澀，排除閥桿摩擦力過大的原因；對電磁閥檢查也未發現電磁閥故障；由于試驗過程中汽動泵啟動時間間隔為10分鐘，可能導致閥桿處有冷凝水聚集而沒有完全疏通；節流小孔或者節流通道有冷凝水堵塞或雜質堵塞，導致引壓過慢。

4 處理措施和改進

4.1 針對調閥的改進和驗證

（1）使用工作壓力更大的 AW40 型過濾減壓器進行替代原來QFH-223型過濾減壓器。AW40 型過濾減壓器最大設計壓力為 1.0Mpa，與壓空系統的供氣壓力相符。（2）更換汽動泵的轉速探頭，并調整調節系統的PID參數，將比例系數從3調整到1.8，將積分系數從0.48調整到0.5。

通過以上整改措施，后續多次啟動汽動泵驗證轉速穩定，在定期試驗監督要求的8000±2%范圍內，且未再出現調閥卡頓現象。

4.2 針對主汽閥的改進和驗證

（1）針對閥門底座處可能存在冷凝水，采用每次啟泵間隔延長至30分鐘，待閥們底座處的水疏盡后再進行下一次啟泵。（2）在打閘情況下，通過閥前蒸汽對引流管線和電磁閥以及機械跳閘閥門進行吹掃，將管道內的蒸汽或者雜質吹除，保持引壓管線暢通。

整改后從汽動泵供汽閥門全開到轉速建立從原來的43秒回到正常的3～4秒左右。

5 總結

隨著核電廠的運行，輔助給水系統出現的問題也逐漸凸顯出來，盡管福清核電廠對輔助給水系統越來越重視，制定了很多的緩解措施，包括維修領域的預防性維修、運行領域的定期試驗等。但是對問題的發現我們不能靠等，更應該往前走，將可能出現的問題逐一分析和制定處理措施，保證在出現問題后能夠及時處理，保證專設安全設施的可用性。

參考文獻：

[1]李棟梁，楊理烽，姚學良，明國卿.數字調速汽動泵的控制特性及工程應用[J].通用機械，2018（08）.

[2]韓曉峰，薛大知.輔助給水系統設計中的可靠性問題[J].核動力工程，1988（05）.

作者簡介：吳錦財（1987-），男，福建龍巖人，本科，工程師，從事福清核電運行工作。