核電機組升功率過程中主給水調閥卡澀處理思路

摘 要 蒸汽發生器水位控制在M310壓水堆核電機組的控制中屬于難點，由于蒸汽發生器水位異常導致的停堆時有發生。蒸汽發生器給水流量調節閥的異常也是導致蒸汽發生器水位異常的一個重要原因。本文通過分析核電機組升功率過程中蒸汽發生器給水流量調節閥卡澀造成的影響和后果，以期得出在發生該類異常時的較為可行的控制方案，保障核電機組的安全穩定運行。

關鍵詞 核電 蒸汽發生器 水位控制

核電機組在國內越來越多，壓水堆核電機組的占比較高，其中使用立式蒸汽發生器的核電機組占比較大，蒸汽發生器水位控制也稱為核電機組運行控制的難點。

一、背景

為了保證反應堆安全，蒸汽發生器水位設置了與反應堆相關的保護信號。主要有：P7（核功率或汽機功率≥10%）與P14（蒸汽發生器水位超過0.9m）、蒸汽發生器水位<-1.26m、蒸汽發生器水位<-0.9m與對應蒸汽發生器汽水流量失配信號符合等。一般要求蒸汽發生器水位控制在-0.58m—0m之間。

二、升功率過程中蒸汽發生器給水流量控制閥卡澀現象

升功率過程中，因為需求的蒸汽流量逐漸增大，故需要的給水流量也逐漸增大。正常的升功率過程，是給水流量與蒸汽流量同步增大，維持蒸汽發生器水位恒定。一旦主給水調節閥卡澀，給水流量無法持續增大。隨后，由于蒸汽流量繼續增大，逐步大于給水流量，蒸汽發生器水位逐步下降，當蒸汽發生器水位低于整定水位值的-5%后，出現蒸汽發生器水位低報警以及蒸汽發生器給水流量<蒸汽流量的報警。

升功率過程中，蒸汽發生器水位控制系統會逐步增大蒸汽發生器給水流量調節閥開度以匹配不斷增加的蒸汽流量。由于主給水流量調節閥的卡澀，無法增加開度，會由于蒸汽流量增加和蒸汽發生器實際水位與整定水位偏差導致主給水流量調節閥需求開度逐漸增大，直至100%開度。

三、升功率過程中蒸汽發生器給水流量控制閥異常的可能后果

如果不進行人為干預，在較短時間內，反應堆會因為蒸汽發生器水位<-1.26m、蒸汽發生器水位<-0.9m與對應蒸汽發生器汽水流量失配信號符合而停堆。專設安全設施輔助給水泵也會啟動。

如果手動調錯蒸汽發生器，則調錯的蒸汽發生器水位持續上升，直到P14跳機、主給水隔離、停堆（+P7）。

如果干預方向相反，故障蒸汽發生器水位加速下降，直接觸發停機、停堆、輔助給水啟動。

如果干預太慢，故障蒸汽發生器水位持續下降，低水位（蒸汽發生器水位低3：-1.26m）而跳堆、跳機，A蒸汽發生器電動泵和汽動泵啟動。

如果手動干預過量，也可能導致故障蒸汽發生器水位過高P14跳機，主給水隔離，停堆（+P7）。

四、升功率過程中蒸汽發生器給水流量控制閥異常的一般思路

由于不干預、干預過慢及干預過量都容易觸發停堆、停機等保護動作，故在手動干預過程中要特別注意以下兩個風險：

（一）降功率過多，會使故障蒸汽發生器的主給水流量調節閥由卡低變為卡高，從而導致蒸汽發生器液位高跳機、停堆（+P7）；

（二）干預時調節主給水流量閥門開度過快：也可能導致蒸汽發生器液位高跳機、停堆（+P7）。

一般處理思路如下：1.將水位控制故障故障的蒸汽發生器的主給水流量調節大/旁路閥均置于手動，同時停止升功率；2.若機組處于高功率工況（P>20%PN，此時主給水流量調節旁路閥全開），嘗試增大主給水流量調節閥的開度來穩定水位，如果蒸汽發生器給水流量不變，適當降低汽機功率，確認給水流量與蒸汽流量匹配，穩定故障蒸汽發生器水位；3.若機組處于低功率工況（P<20%PN，此時主給水流量調節大閥全關），嘗試增大主給水流量旁路閥的開度來穩定水位，如果無效，手動增大主給水流量調節大閥的開度來穩定水位。如果主給水流量調節大閥不可用，通過適當降低汽機功率使給水流量與蒸汽流量匹配，穩定故障蒸汽發生器水位。

五、異常處理的操縱員響應

因為蒸汽發生器給水控制主要是常規島操縱員職責，故操縱員員響應主要以常規大操縱員為主，其他人員響應統稱為其他操縱員。

（一）常規島操縱員

1.蒸發器汽水失配報警（蒸汽大于給水）、蒸汽發生器水位異常報警出現后，迅速檢查故障蒸汽發生器水位、給水流量、蒸汽流量以及主給水流量調節閥需求開度。2.確認故障蒸汽發生器后，立即將故障蒸汽發生器的主給水流量調節閥均置于手動；同時停止升功率。3.若機組處于高功率工況（P>20%PN，此時主給水流量旁路調節閥全開），嘗試增大主給水流量調節大閥的開度來穩定水位，如果蒸汽發生器給水流量不變，適當降低汽機功率，確認給水流量與蒸汽流量匹配，穩定故障蒸汽發生器水位；4.若機組處于低功率工況（P<20%PN，此時主給水流量調節大閥全關），嘗試增大主給水流量旁路調節閥的開度來穩定水位，如果無效，手動增大主給水流量調節大閥的開度來穩定水位。如果主給水流量調節大閥不可用，立即降低汽機功率使給水流量與蒸汽流量匹配，穩定故障蒸汽發生器水位。

（二）其他操縱員

1.立即通知值長、機組長以及核安全工程師；2.立即要求現場操作員就地核對3臺主給水閥開度及閥門狀態；3.立即通知維修機械人員和維修儀控人員；4.協助二回路操縱員穩定故障蒸汽發生器水位，并密切監視其余兩臺SG的水位、給水流量以及主給水流量調節閥門開度；5.升、降功率期間注意監視反應堆功率、穩壓器水位、控制棒棒位、一回路平均溫度、軸向功率偏差等參數。

六、結論

本文通過梳理核電機組升功率過程中主給水流量調節閥卡澀的現象、機組響應及可能的后果，得出該異常情況下，操縱員的一般響應。需要關注的是，在發現蒸汽發生器水位異常的情況后，如果未核實現場閥門的實際開度就將蒸汽發生器主給水流量調節閥切至手動，可能由于其需求開度在滿開度而造成過負荷。建議在核實現場實際開度后，切環換至手動控制，并且將手動開度調整至與現場開度值一致。如果無法確認現場的準確開度，也可以通過主給水流量拐點時的閥門反饋作為依據或參考其他兩臺蒸汽發生器主給水調節閥開度作為手動開度數值，閥門閥門突然不卡澀造成的瞬態。

參考文獻：

[1]溫慶邦等.事故處理技術導則[R].福建福清核電有限公司2013.