大亞灣核電站VVP系統助動式安全閥的控制原理

楊曉彥 季濤 曹才

【摘 ?要】大亞灣核電站VVP系統助動式安全閥是中廣核所有核電站獨有的設備。自從1994年大亞灣核電機組投產以來，一直運行至今。本文詳細介紹了該安全閥控制系統的控制原理。由于運行時間較長，目前面臨某些備件廠家停產，設備老化，故障率增高等問題，通過現有的維修手段已無法解決。秦山二廠同類設備已完成改造，其主要方案是取消氣動部分，改造為純機械式。目前電廠的中改造部門正在評估大亞灣VVP系統助動安全閥改造為機械彈簧安全閥的方案。

【關鍵詞】安全閥;控制機柜;電磁閥;壓力開關;改造

0引言

主蒸汽系統（VVP）的功能是把蒸汽發生器產生的蒸汽送到汽輪機組及各用汽單元。每臺機組配有三臺蒸汽發生器，從每臺蒸汽發生器頂部引出一根主蒸汽管道。三根主蒸汽管道分別穿過安全殼，進入主蒸汽隔離閥管廊，三根主蒸汽管穿過主蒸汽隔離閥管廊后進入汽輪機廠房，將蒸汽引往各用汽設備及系統。

在主蒸汽隔離閥管廊上的每根主蒸汽管道上都裝有一臺主蒸汽隔離閥（001VV，002VV，003VV）。每根主蒸汽管道（主蒸汽隔離閥上游）有七只安全閥，它們提供蒸汽發生器和蒸汽管線的二回路側超壓保護，分為兩組，一組為動力操作（助動式）安全閥（LAUQSB-0200X），另一組是4臺自行動作彈簧加載安全閥（LAUQSB-0200）。這兩組閥門都直接向大氣排放蒸汽。每只動力操作安全閥裝有由控制系統先導的氣動執行機構。為限制二回路測的壓力，它們的整定點低于蒸汽發生器的設計壓力。考慮到蒸汽管線的壓降，閥門特性和整定點誤差，因此把整定點定為83bar。彈簧加載安全閥的整定點高于蒸汽發生器的設計壓力，整定點定為87bar。

1控制原理

動力操作（助動式）安全閥（LAUQSB-0200X）主要由以下部分組成：閥體（BODY），超級殼體（SUPERSTRUCTURE），控制系統先導的氣動執行機構（PNEUMATIC JACK），噴嘴環（NOZZLE RING），調整環（ADJUSTING RING）。下面介紹PNEUMATIC JACK（控制部分）的組成和原理，其余部分不祥述。控制系統先導的氣動執行機構（PNEUMATIC JACK）：由氣動執行機構和控制機柜兩部分組成。如圖1所示：氣動執行機構：其是氣動膜片的執行機構。加載空氣從膜片的上部進入，作為彈簧載荷的附加載荷;開啟閥門的提升空氣從膜片的下部進入，作為蒸汽壓力的附加作用力。

安全閥關閉：如電路圖所示：正常運行時，刀閘開關O閉合，通—斷斷路器L閉合。提升空氣手動進起氣開關Y在關閉位置。當壓力低于整定點，即壓力開關入口壓力低于82.1bar，安全閥處于常規的彈簧加載狀態。如電路所示：X1，X2，X3箭頭指向上，電源125VDC通過O，L，Y加在加載繼電器R1，R2，R3上，其通電勵磁，其上的常開觸點閉合，加載電磁閥B1，B2通電勵磁;提升繼電器RS斷電失磁，提升電磁閥BS因此斷電失磁。由氣路圖所示：由于加載電磁閥B1，B2通電勵磁，所以來自SAR的壓縮空氣通過D（過濾），E（減壓），C1（限流），分兩路通過B1，B2進入加載空氣的進氣或放氣閥門A1，A2頂部，A1，A2受壓，氣路接通。壓縮空氣由D（過濾），E（減壓），C2（限流）分兩路進入A1，A2，再經過加載空氣隔離閥G1進入氣動膜片執行機構的上部，向其提供約3.6bar的壓縮空氣的加載空氣，作為彈簧載荷的附加載荷，同時由于提升電磁閥BS失磁，所以壓縮空氣不能通過D進入AS定部，AS不受壓，其氣路斷開。即壓縮空氣不能通過D，AS，GS進入氣動膜片執行機構的下部作為提升空氣。釋放閥關閉。同時H接通，控制機柜面板燈亮。

安全閥開啟：

（1）自動開啟

當壓力達到整定點時，即壓力開關入口壓力達到82.1bar，只要有一個壓力開關動作，安全閥就能開啟。現以X1動作為例說明其動作機理。當壓力達到整定點時，X1動作。如電路所示，X1箭頭下指，R1失磁，其觸點斷開，導致加載電磁閥B1，B2斷電失磁;同時，提升繼電器RS通電勵磁，其上的常開觸點閉合，提升電磁閥BS通電勵磁。由氣路圖所示：由于加載電磁閥B1，B2斷電失磁，其氣路斷開，所以壓縮空氣進入不了A1，A2頂部，A1，A2受彈簧力作用回座，氣路斷開。壓縮空氣進入不了氣動膜片執行機構的上部，加載空氣為零;由于提升電磁閥BS通電勵磁，所以壓縮空氣通過D進入提升空氣的進氣或放氣閥門AS頂部，AS受壓，氣路接通，壓縮空氣由D進入AS，再經過提升空氣隔離閥GS進入氣動膜片執行機構的下部，向其提供約7bar的壓縮空氣作為提升空氣，克服彈簧載荷的作用，氣動膜片上移，安全閥開啟。

（2）手動開啟

如電路圖所示：當把提升空氣手動進氣開關Y打到“開啟位置”后，提升繼電器RS通電勵磁，其上的常開觸點閉合，提升電磁閥BS通電勵磁。壓縮空氣通過D進入提升空氣的進氣或放氣閥門AS頂部，AS受壓，氣路接通，壓縮空氣由D進入AS，再經過提升空氣隔離閥GS進入氣動膜片執行機構的下部作為提升空氣，克服彈簧載荷的作用，氣動膜片上移，安全閥開啟。

2VVP助動安全閥的替代

VVP助動安全閥目前存在的問題：

①、助動安全閥誤開風險高，助動安全閥控制柜設計復雜，同時助動開啟定值接近機組熱停狀態主蒸汽壓力，安全閥誤開風險高（EDF電站多次發生助動安全閥誤開事件，按技術規范要求須每年對控制柜進行校驗，因而功率運行期間須對機柜進行校驗，在恢復階段閥門有誤開風險。大亞灣核電站歷史上共發生2次安全閥誤開啟事件，而且都是由于壓力開關定值漂移問題導致閥門誤開啟。1998年的一份報告指出EDF共發生過近50起VVP助動式安全閥誤開啟事件，后來EDF取消了助動式安全閥。

②有些備件已停產，重新替代新備件也需要改變現場管線，控制箱內空間較小，改動較大;減壓閥、壓力開關故障頻繁，繼電器不合格率較高。設備可靠性不高、維護成本高等問題，

以上問題，通過現有的維修手段已無法解決助動安全閥在安全、經濟、運行維護上的問題。十年前曾啟動改造研究，但因AREVA的方案耗費巨大被PEC否決;今了解到秦山二廠同類設備已于近兩年完成改造，其主要方案是取消氣動部分，改造為純機械式。目前電廠的中改造部門正在評估大亞灣VVP系統助動安全閥改造為機械彈簧安全閥的方案。

3結束語

大亞灣核電站VVP系統助動式安全閥自從1994年大亞灣核電機組投產以來，一直運行至今。雖然發生過2次安全閥誤開啟事件，但是該設備整體上還是比較可靠的。由于運行時間較長，面臨某些備件廠家停產，設備老化等困難，只有通過改造才能徹底解決。

參考文獻：

[1]VVP系統手冊：PGX17VVP001FI1045GN

[2]VVP維修手冊：PGX42EOM053FCAE45SS

（作者單位：中廣核核電運營有限公司）