EPR機組應(yīng)急給水系統(tǒng)（ASG）水位控制閥控制方式的分析

張明磊

摘要：在驗證ASG系統(tǒng)在線程序的過程中，發(fā)現(xiàn)在機組正常運行時，ASG系統(tǒng)蒸汽發(fā)生器水位控制閥（ASGi310VD-）放自動后，開度從100%逐漸關(guān)小，觸發(fā)系統(tǒng)在線錯誤報警，根據(jù)報警卡，要求需要立即執(zhí)行技術(shù)規(guī)范相應(yīng)條款，宣布ASG第一列不可用。經(jīng)分析，ASG蒸發(fā)器水位控制閥在機組正常運行工況時應(yīng)放手動狀態(tài)。

關(guān)鍵詞： 應(yīng)急給水系統(tǒng)，蒸汽發(fā)生器水位控制，蒸汽發(fā)生器液位表

引言：

EPR機組的ASG設(shè)計相比CPR1000有了較大的變化，其中ASG為蒸汽發(fā)生器供水時，蒸汽發(fā)生器水位控制增加了自動控制功能，從而減少了操縱員在事故工況下的工作負荷。

對于正常運行期間對ASG系統(tǒng)的在線方式設(shè)置了應(yīng)急給水系統(tǒng)第i列故障報警ASGi001KA。

設(shè)計ASG系統(tǒng)的程序?qū)SGi310VD-的狀態(tài)要求是開啟，但是對控制方式?jīng)]有明確的要求。本論文經(jīng)過分析明確了ASGi310VD-在正常運行期間的控制方式應(yīng)該為手動。

ASG系統(tǒng)流程介紹：

ASG系統(tǒng)包括四個同樣的列，每一列主回路包括以下設(shè)備：

一個ASG水箱

一個向蒸汽發(fā)生器注水泵

一個蒸汽發(fā)生器水位調(diào)節(jié)閥

一個ASG泵流量限制閥

一個安全殼隔離閥

EPR機組的ASG流程如圖1所示

圖1 ASG系統(tǒng)單列流程簡圖

ASGi001KA的觸發(fā)原因：

在模擬機上進行程序驗證時，按照程序?qū)SG第一列進行在線，將ASGi310VD-放自動，一段時間后出現(xiàn)ASG1001KA的報警是ASG第一列故障報警，根據(jù)報警卡，報警出現(xiàn)后按照報警原因逐一排查，發(fā)現(xiàn)觸發(fā)該報警的原因是ASG1210PO-沒有運行同時ASG1310VD-沒有開啟。查找邏輯圖確認報警卡時，發(fā)現(xiàn)報警卡中所說的ASG1310VD-沒有開啟其實是沒有全開，此報警的觸發(fā)還需要60秒的延時。將ASG1310VD-放手動全開后報警消失。正常運行時ASG泵ASG1210PO-是不需要啟動的，我們要在ASG1310VD-為什么沒有全開上查找原因。

ASG蒸汽發(fā)生器水位控制閥ASGi310VD-的控制原理：

蒸汽發(fā)生器水位調(diào)節(jié)閥ASGi310VD-是電動調(diào)節(jié)閥，用于ASG為蒸汽發(fā)生器供水時，維持蒸汽發(fā)生器寬量程水位在15.7m，并且在事故后維持蒸汽發(fā)生器水位，保持蒸汽發(fā)生器的可用性。其具體調(diào)節(jié)原理如圖2所示。

圖2ASGi310VD-控制原理簡圖

ASGi310VD-為什么會在放自動后自動關(guān)小呢？

機組正常運行時蒸汽發(fā)水位允許在高LCO報警閾值（15.9m）和低LCO報警閾值（15.5m）之間波動，用于控制蒸汽發(fā)生器液位的ARE調(diào)節(jié)閥的開度也是根據(jù)實際情況動態(tài)調(diào)節(jié)的，是不是因為蒸汽發(fā)生器水位波動的原因造成ASGi310VD-離開全開位置呢？驗證程序觀察到的現(xiàn)象是ASGi310VD-一直關(guān)閉沒有任何波動跡象，而且報警有60秒的延時說明ASGi310VD-短時離開全開不會觸發(fā)報警。我們排除了蒸汽發(fā)生器水位波動造成ASGi310VD-逐漸關(guān)閉的可能。

根據(jù)ASGi310VD-的控制原理我們從整定值和實測值兩個方面進行分析。

對于整定值：

ASGi310VD-控制蒸汽發(fā)生器水位的整定值是由ASGi314RG進行整定的，ASGi314RG有內(nèi)部和外部兩種模式，當(dāng)ASGi314RG置于內(nèi)部模式時，操縱員可以手動設(shè)定蒸汽發(fā)生水位整定值，當(dāng)ASGi314RG置于外部模式時，蒸汽發(fā)生器水位整定值被強制在15.7m。正常運行時按照程序要求ASGi314RG應(yīng)至于外部模式，蒸汽發(fā)生器水位整定值一直保持在15.7m。

對于實測值：

ASG為蒸汽發(fā)生器供水時，控制的是蒸汽發(fā)生器的水裝量，實測值取的是蒸汽發(fā)生器水位寬量程液位表，此時系統(tǒng)處于正常運行階段，蒸汽發(fā)生器的水位應(yīng)該被自動控制在窄量程15.7m，蒸汽發(fā)生器寬窄量程液位表有由于測點和標(biāo)定溫度的不同數(shù)值上有很大的差距ASGi310VD-的自動關(guān)閉是不是根據(jù)這個原因呢？我們需要對蒸汽發(fā)生器各量程液位表進行研究。

蒸汽發(fā)生器各量程液位表介紹：

EPR機組蒸汽發(fā)生器液位表分為以下三種：

蒸汽發(fā)生器窄量程液位表;

蒸汽發(fā)生器寬量程液位表;

蒸汽發(fā)生器熱管段側(cè)寬量程液位表。

蒸汽發(fā)生器窄量程液位表（ARE i831，i832，i833，i834MN）基于滿功率標(biāo)定，標(biāo)定條件是蒸汽發(fā)生器壓力77.2bar.a溫度292.5℃

蒸汽發(fā)生器窄量程液位表（ARE i835，i836，i837，i838MN）基于零功率標(biāo)定，標(biāo)定條件是蒸汽發(fā)生器壓力90bar.a溫度304℃

蒸汽發(fā)生器熱管段側(cè)寬量程液位表（ARE i739MN）基于冷態(tài)標(biāo)定，標(biāo)定條件是蒸汽發(fā)生器壓力1bar.a溫度50℃

對于同一蒸汽發(fā)生器水寬量程和窄量程液位表測量值是不同的，不同的原因在于標(biāo)定溫度的不同，對于同一液位壓差表測得壓差是一定的，即中的是相等的，304℃時水的密度，292.5℃時水的密度，所以在窄量程測得液位為15.7m時，寬量程測得的液位是大于15.7m。

ASGi310VD-在正常運行時應(yīng)處的狀態(tài)

ASG是專設(shè)安全設(shè)施，技術(shù)規(guī)范對注入管線是有可用性要求的，注入管線可用性要求ASGi310VD-的狀態(tài)要求是開啟狀態(tài)。

根據(jù)對ASGi310VD-控制邏輯的分析，我們得到ASGi310VD-在機組正常運行狀態(tài)下，如果放在自動位置就會因為實測值比整定值高而逐漸關(guān)閉，所以為了保證ASGi310VD-處于開啟位置，我們必須將ASGi310VD-置于手動狀態(tài)。

ASGi310VD-放手動后的風(fēng)險分析及應(yīng)對：

ASGi310VD-在手動位置的情況下如果ASG泵啟動，會造成對蒸汽發(fā)生器的過量補水，主要會產(chǎn)生以下后果：

一回路溫度失控下降;

一回路壓力失控下降;

引入正反應(yīng)性，尤其是過度補水后疊加蒸汽管線破口時;

使蒸汽發(fā)生器二次側(cè)超壓，危及蒸汽發(fā)生器完整性;

可見ASG向蒸汽發(fā)生器供水時，注水量一定要控制，并且ASG設(shè)計上有自動控制SG水位功能，我們什么時候用這個功能呢？帶著疑問我們繼續(xù)研究ASGi310VD-的控制，在查找PFD圖時發(fā)現(xiàn)，ASG的啟動信號會發(fā)給ASGi310VD-，使其強制自動模式。該信號解決了ASG自動啟動后蒸汽發(fā)生器水位自動控的問題，即ASG自動啟動后ASGi310VD-會被強制在自動狀態(tài)，蒸汽發(fā)生器水位可以自動控制。如果需要進行手動控制需要使用ASGi301CG進行復(fù)位后才能將ASGi310VD-放手動。當(dāng)手動啟動ASG為蒸汽發(fā)生器供水時，ASGi310VD-是不會被強制自動的，所以需要操縱員在手動啟動ASG后將ASGi310VD-置于自動位置，來避免ASGi310VD-在手動全開位置而造成蒸汽發(fā)生器水位失控。

結(jié)論：

在機組正常運行時，ASGi310VD-應(yīng)置于手動全開位置。

ASG系統(tǒng)自動啟動后要確認ASGi310VD-被強制自動狀態(tài)，如果需要手動干預(yù)需使用ASGi310VD-復(fù)位后才能將ASGi310VD-切到手動模式。

如果手動啟動ASG系統(tǒng)為蒸汽發(fā)生器供水，需要在ASG泵啟動后將ASGi310VD-放自動位置，以防止蒸汽發(fā)生器過量充水。