主泵高壓泄漏流影響因素分析及邏輯優化

李曉剛 劉海

摘 要：主泵高壓泄漏流量值是主泵運行期間的重要參數。當高壓泄漏流量異常時，將造成主泵停運及停機停堆。本文通過對主泵高壓泄漏流的影響因素進行分析，發現主泵高壓泄漏流相關的邏輯設置問題，并提出邏輯優化建議。

關鍵詞：主泵;高壓泄漏流;反應堆

中圖分類號：TL353.12;TM623 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）01-0048-02

Influence Of HP Throttle Leakage On RCP

Operation And Logic Optimization

LI Xiaogang LIU Hai

（Fujian Fuqing Nuclear Power Co.， Ltd.，Fuqing Fujian 350318）

Abstract： HP throttle leakage of the primary pumps is an important parameter during normal operation. When HP throttle leakage is abnormal， it will cause the primary pumps and the nuclear power plant shutdown. Based on the analysis of the possible influencing factors of HP throttle leakage， the problems were found， and the logic optimization was proposed.

Keywords： primary pumps;HP throttle leakage;nuclear reactor

1 高壓泄漏流量低導致的停堆事件簡介

某電廠2號機組3號上充泵跳閘，3臺主泵軸封水流量低，之后3臺主泵的高壓泄漏隔離閥關閉，并導致主泵自動停運的保護信號“高壓泄漏流量低信號”觸發，3臺主泵先后停運，觸發“反應堆功率大于30%額定功率時一臺主泵跳閘”的自動停堆信號，反應堆停堆。

2 事件原因分析

2.1 高壓泄漏流量異常導致主泵停運的原因

2.1.1 高壓泄漏流來源。軸封注入來自上充泵的出口。軸封注入在第一級軸封前分為三股流量：一部分流量向下流經水導徑向軸承，然后與葉輪排出的反應堆冷卻劑匯合;第二部分流量（正常運行時為400L/h）通過一條節流管路將壓力降低到10.4MPa，進入第二級的密封腔冷卻第二級密封，然后再次通過一條節流管路，壓力從10.4MPa降低到0.2～0.3MPa，成為高壓泄漏流的一部分返回RCV系統;第三部分流量（正常運行時為400L/h）也通過一條節流管路將壓力降低到5.4MPa，以進入第三級的密封腔冷卻第三級密封，之后再次通過一條節流管路，壓力從5.4MPa降低到0.2～0.3MPa，也作為高壓泄漏流的一部分返回到RCV系統。因此，正常運行的情況下，主泵的高壓泄漏流為800L/h。

2.1.2 高壓泄漏流的作用。高壓泄漏流對主泵的運行非常重要。流過每一級軸封腔室的流量起冷卻作用，流過軸封動靜環接合面的流量確保動靜環接合面處建立液膜，避免動靜面接觸造成干摩擦[1]。

當高壓泄漏流量過低時，說明軸封腔室的冷卻不足;流量過高，說明動靜環接合面泄漏量太大，動靜環失去密封作用，同時將造成軸封腔室的冷卻不足。當軸封溫度高于100℃時，將造成軸封損壞和一回路冷卻劑泄漏。發生這樣的工況時，主泵自動停運，有效降低一回路泄漏，避免主泵進一步損壞。

2.2 主泵跳閘導致停堆的原因

主泵跳閘導致停堆的原因是：機組功率運行期間，主泵的功能是維持一回路的強迫循環，通過蒸汽發生器，帶走堆芯熱量。為了避免主泵停運后，堆芯冷卻不足，造成堆芯燃料性能惡化，設置了與主泵運行狀態相關的停堆信號。具體信號內容如下。

2.2.1 流量低保護。流量低保護用來防止由于堆功率不能及時導出而引起燃料和包殼溫度上升。

每個環路的三個測量線路中有兩個流量低于保護閾值（88.8%額定流量）就產生流量低報警，在功率大于10%[Pn]（額定功率）時，按“三取二”原則產生緊急停堆保護動作信號。

2.2.2 主泵電源開關跳閘保護。流量低可以通過每臺主泵電源開關的位置測得。主泵電源開關斷開，在功率大于10%[Pn]時，按“三取二”原則產生緊急停堆保護動作信號。

2.2.3 主泵轉速低保護。在功率大于10%[Pn]時，按“三取二”原則產生緊急停堆保護動作。轉速低（也就是電源頻率低）的緊急停堆信號接至主泵控制電路，使三臺主泵斷電（電源開關斷開）。因為繼續供電會使主泵電動機由于飛輪慣性作用而在發電制動瞬態下工作，消耗掉貯存在主泵飛輪中的能量，不利于自然循環的建立。

三個環路中有一個主泵斷路器斷開或一臺主泵流量低于保護閾值時，如果功率大于30%[Pn]，都會產生緊急停堆保護動作信號。

3 主泵高壓泄漏流影響因素分析

3.1 高壓泄漏流相關邏輯設置

3.1.1 高壓泄漏流量信號相關的停主泵邏輯。由高壓泄漏流量產生的主泵停運信號有以下兩個。

①高壓泄漏流量低2（200L/h），延時4s，同時沒有CIB（安全殼B階段隔離）信號，主泵停運;高壓泄漏流量低2（200L/h），延時4s，有CIB信號，延時10min，主泵停運。

②高壓泄漏流量高2（1 100L/h），延時4s，主泵停運。

3.1.2 高壓泄漏管線上的閥門自動關閉邏輯。在高壓泄漏管線上，每臺主泵設計一個電動隔離閥。之后，三臺主泵的高壓泄漏管線匯集在一起，通過安全殼，在安全殼內外設置了兩個電動隔離閥。當上述任一閥門關閉，將會造成主泵高壓泄漏流量低，進而導致主泵停運。

以一號主泵為例，其高壓泄漏隔離閥為RCP901VP，在高壓泄漏母管上設置的電動閥編號為RCV088VP和RCV089VP。

RCP901VP的自動關閉信號是：①主泵軸封注入水流量低4，延時11s，軸封注水再循環閥RCP906VP關閉;②高壓泄漏流量高3，延時4s，軸封注水流量低。

RCV088VP自動關閉信號有CIB信號。

RCV089VP自動關閉信號是：①CIB信號;②RCV007&008&009VP全關時，KRT026MA（事故后REN堆冷卻劑Γ劑量率監測道）高2;③RCV007&008&009VP非全關時，KRT026MA（事故后REN堆冷卻劑Γ劑量率監測道）&001MA（反應堆冷卻劑Γ活度監測道）高2。

3.2 高壓泄漏流相關邏輯問題

3.2.1 儀表故障造成高壓泄漏流量低，信號誤觸發。主泵高壓泄漏流量低2觸發主泵停運信號，只有當對應的兩塊儀表全部故障時，才會觸發主泵誤停運。該邏輯存在如下問題（以一號主泵為例）。

RCV137MD是窄量程儀表，量程為0～0.3m3/h;RCV036、037MD是寬量程儀表，量程為0～1.5m3/h。機組正常運行期間，主泵高壓泄漏流量接近800L/h，此時窄量程儀表處于失效狀態，根據缺省值清單，其用于主泵高壓泄漏流量低（200L/h）的邏輯缺省值為1。此時只要RCV036MD故障低于200L/h或失效（其缺省值為1），運行主泵將自動跳閘[2]。

改進意見：修改RCV137MD的缺省值。為避免機組正常運行期間因RCV036MD故障造成主泵誤停，將RCV036/137MD用于高壓泄漏流量低，主泵邏輯信號的缺省值設置為0。

3.2.2 管線隔離造成高壓泄漏流量低。以一號主泵為例，討論其高壓泄漏隔離閥為RCP901VP和RCV089VP相關的邏輯問題。

3.2.2.1 RCP901VP自動關閉邏輯信號存在的問題。軸封注水流量低時，軸封再循環隔離閥RCP906VP需要約3s的時間才能動作脫開關限位，此時將產生如下動作序列：①主泵軸封注入水流量低2，延時10s開啟軸封再循環隔離閥，RCP906VP收到開啟命令;②由于軸封再循環隔離閥未完全脫離關限位（脫離關限位實際需時約3s），3臺主泵的高壓泄漏隔離閥保護關閉;③高壓泄漏隔離閥關閉，導致主泵高壓泄漏流量低，信號觸發，主泵跳閘。

改進意見：將信號“主泵軸封注入水流量低4延時11s，如果主泵軸封再循環隔離閥在關閉位置，則保護關閉高壓泄漏隔離”中的延時修改為30s。

3.2.2.2 RCV089VP自動關閉邏輯信號存在的問題。當發生燃料破損造成一回路放射性升高時，RCV089VP自動關閉，產生高壓泄漏流量低信號，造成三臺主泵停運，使機組直接進入自然循環狀態。

改進意見：建議取消KRT001、026MA放射性高關閉RCV089VP的邏輯。

4 結語

通過對主泵高壓泄漏流的流程、作用和邏輯進行詳細介紹，并分析可能造成高壓泄漏流斷流的因素，對不合理的邏輯設置提出了修改意見。

參考文獻：

[1]李彥華，羅喬軍，葉京生.核電主泵軸封的性能及常見問題[J].通用機械，2011（1）：86-89.

[2]廖祥令.方家山核電廠主泵軸密封水系統運行分析[J].核動力工程，2015（s1）：78-81.