【摘 要】針對(duì)壓水堆核電站滿功率運(yùn)行時(shí)汽機(jī)旁路排放疏水閥意外全開引發(fā)超功率問題，論文在結(jié)合常規(guī)島系統(tǒng)工藝的基礎(chǔ)上，介紹了一種通過修改 DCS 組態(tài)提高信號(hào)可靠性的改進(jìn)方法。


    1 引言
    壓水堆核電站的汽機(jī)旁路排放系統(tǒng)至冷凝器管線上的電動(dòng)旁路疏水閥若在正常運(yùn)行過程中意外全開會(huì)引發(fā)一回路超功率事件, 控制旁路疏水閥的壓力開關(guān)存在單一設(shè)備故障問題。本文在結(jié)合國(guó)內(nèi)壓水堆核電站常規(guī)島系統(tǒng)工藝的基礎(chǔ)上，詳述了旁路疏水閥控制邏輯的改進(jìn)方法。

    2 技術(shù)背景
    2.1 系統(tǒng)介紹
    壓水堆核電站汽機(jī)旁路排放系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱“GCT”）的功能是當(dāng)反應(yīng)堆功率與汽機(jī)負(fù)荷不一致時(shí)，汽機(jī)旁路排放系統(tǒng)通過把多余的蒸汽排向冷凝器、除氧器和大氣，為反應(yīng)堆提供一個(gè)“人為”的負(fù)荷，從而避免核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)中溫度和壓力超過保護(hù)閾值，確保電站的安全。

    機(jī)組在正常運(yùn)行期間，會(huì)有微量蒸汽通過 GCT 的 12 條蒸汽排放管線排放至冷凝器。國(guó)內(nèi)部分電站在滿功率運(yùn)行過程中，曾出現(xiàn)壓力開關(guān)故障，導(dǎo)致出現(xiàn) 12 個(gè)旁路疏水閥全開問題，高溫高壓的蒸汽會(huì)直接通過旁路疏水閥排放，導(dǎo)致二回路蒸汽使用量增加，引發(fā)一回路超功率風(fēng)險(xiǎn)。

    2.2 缺陷原因
    主蒸汽管道至冷凝器的 12 條 GCT 蒸汽排放管線上各設(shè)置了 1 個(gè)旁路疏水閥，用于增強(qiáng)蒸汽排放管線的疏水能力，將
 
    凝結(jié)水疏出至冷凝器。除此之外，每條蒸汽排放管線上還配置有 1 臺(tái)疏水器與 1 個(gè)液位開關(guān)。

    機(jī)組運(yùn)行期間，GCT 的 12 條蒸汽排放管線通過疏水器進(jìn)行疏水，當(dāng)疏水器疏水不暢導(dǎo)致疏水器液位高時(shí)，對(duì)應(yīng)的液位開關(guān)控制單個(gè)旁路疏水閥打開。單個(gè)旁路疏水閥的控制邏輯如圖 2 所示。
    自動(dòng)開：①當(dāng)主蒸汽壓力<9bar.g 時(shí)，12 個(gè)旁路疏水閥同時(shí)打開；②當(dāng)疏水器液位高時(shí)，單個(gè)旁路疏水閥打開。

    自動(dòng)關(guān)：當(dāng)主蒸汽壓力>9bar.g，且疏水器液位不高時(shí)，12個(gè)旁路疏水閥同時(shí)關(guān)閉。

    GCT 的 12 個(gè)旁路疏水閥全開全關(guān)的控制信號(hào)僅來自于壓力開關(guān) VVP102SP，存在單一設(shè)備故障問題。機(jī)組正常運(yùn)行過程中，若 VVP102SP 誤動(dòng)作，會(huì)導(dǎo)致 GCT12 個(gè)旁路疏水閥全部開啟，高溫高壓蒸汽會(huì)通過旁路疏水閥直接排放至冷凝器，引發(fā)一回路超功率風(fēng)險(xiǎn)。

    VVP102SP 壓力信號(hào)不僅參與以上 GCT 旁路疏水閥控制，而且參與 VVP 系統(tǒng)常規(guī)島部分的旁路疏水閥控制。VVP單個(gè)旁路疏水閥邏輯簡(jiǎn)圖如圖 3 所示。同樣 VVP102SP 壓力開關(guān)出現(xiàn)單一設(shè)備故障問題，會(huì)導(dǎo)致這些 VVP 旁路疏水閥未能及時(shí)打開。
      3 改進(jìn)方案
    為提高 GCT/VVP 旁路疏水閥壓力控制信號(hào)的可靠性，避免運(yùn)行期間旁路疏水閥的意外開啟，改進(jìn)方式可通過新增兩路壓力信號(hào)，與 VVP102SP 采用“三取二”的邏輯設(shè)計(jì)來代替VVP102SP 單一的壓力信號(hào)。VVP102SP 位于主蒸汽管道，用于測(cè)量主蒸汽壓力。結(jié)合 VVP 系統(tǒng)工藝，新增兩路壓力信號(hào)可選擇來自同樣位于主蒸汽管道的兩個(gè)壓力變送器 VVP101/102MP，這個(gè)兩個(gè)壓力變送器的作用僅為監(jiān)測(cè)主蒸汽管道壓力。該改進(jìn)方式較新增兩個(gè)壓力開關(guān)更為簡(jiǎn)便，可避免在主蒸汽管道上開孔布置測(cè)壓點(diǎn)的難題。

    本方案可提高 VVP/GCT 旁路疏水閥主蒸汽壓力信號(hào)的可靠性，疏水閥其他控制邏輯均未改變。在機(jī)組運(yùn)行期間，仍通過疏水器進(jìn)行疏水，當(dāng)疏水器疏水不暢導(dǎo)致液位高時(shí)，可由液位開關(guān)控制單個(gè)旁路疏水閥打開。

    3.1 邏輯優(yōu)化
    上述 GCT/VVP 疏水閥控制邏輯優(yōu)化內(nèi)容均通過修改DCS 組態(tài)實(shí)現(xiàn)，不涉及硬件修改，具體邏輯優(yōu)化步驟為：①設(shè)置已有信號(hào) VVP101/102MP 的閾值信號(hào)（9bar.g），并在閾值信號(hào)中分別加入其“質(zhì)量好”的限制條件，VVP102SP 信號(hào)中也加入其“質(zhì)量好”的限制條件；②對(duì)以上三組信號(hào)進(jìn)行“三取二”邏輯處理，用于代替原 VVP102SP 信號(hào)對(duì) GCT/VVP 旁路疏水閥的控制；③將三組信號(hào)的質(zhì)量位信號(hào)取反后，進(jìn)行“三取一”報(bào)警邏輯設(shè)計(jì)，并把該報(bào)警信號(hào)送主控報(bào)警列表顯示。當(dāng)任意信號(hào)的質(zhì)量位狀態(tài)“不好”時(shí)，主控顯示該綜合報(bào)警。

    改進(jìn)后的 VVP/GCT 旁路疏水閥主蒸汽壓力控制信號(hào)的邏輯圖如圖 4 所示。“質(zhì)量位”作用包括：①模擬量信號(hào)：設(shè)置質(zhì)量位可以檢測(cè)信號(hào)斷線或超量程，同時(shí)，監(jiān)測(cè) AI 通道是否發(fā)生故障；②開關(guān)量信號(hào)：通過檢測(cè)查詢電壓，監(jiān)測(cè) DI 通道是否故障，設(shè)置質(zhì)量位，便于發(fā)生故障時(shí)查找原因，當(dāng)發(fā)生以上故障時(shí)，DCS 自動(dòng)剔除故障信號(hào)。
      3.2 測(cè)壓點(diǎn)不同分析
    在本文論述的改進(jìn)方式中存在 VVP101/102MP 與VVP102SP 測(cè)壓點(diǎn)不同的情況，“三取二”邏輯設(shè)計(jì)后可能出現(xiàn)GCT/VVP 旁路疏水閥略早于或略晚于 9bar.g 動(dòng)作的問題，該問題對(duì)機(jī)組啟機(jī)、停機(jī)與運(yùn)行階段系統(tǒng)疏水造成的影響具體分析如下：①主蒸汽壓力 9bar.g 是存在于 VVP 暖管過程中的動(dòng)態(tài)工況。在 VVP 暖管過程中，主蒸汽管道內(nèi)為憋壓狀態(tài)，氣流微弱，各處壓力近似相等，即 VVP101/102MP 與 VVP102SP處壓力近似相等。②VVP 暖管通常在 3 小時(shí)內(nèi)完成，管內(nèi)溫度與壓力上升速率較快，VVP101/102MP 與 VVP102SP 不同步動(dòng)作的時(shí)間差非常小。③三電站 GCT/VVP 運(yùn)行規(guī)程中，“主蒸汽壓力上升到 9bar.g 或 55bar.g 需核實(shí) GCT/VVP 疏水閥的開啟與關(guān)閉狀態(tài)”，均是以 VVP101/102MP 的壓力讀數(shù)作為依據(jù)。 ④GCT/VVP 系統(tǒng)的每個(gè)疏水器都設(shè)有液位開關(guān)，在任何時(shí)候，只要疏水器內(nèi)液位為高，液位開關(guān)會(huì)控制單個(gè)旁路疏水閥打開，及時(shí)疏水。

    因此，改進(jìn)后在啟機(jī)或停機(jī)階段 GCT/VVP 旁路疏水閥略早或略晚于 9bar.g 動(dòng)作，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)疏水無影響。運(yùn)行階段主蒸汽管道內(nèi)壓力約為 77bar.g，遠(yuǎn)高于旁路疏水閥的動(dòng)作值，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)疏水也無影響。所以 VVP101/102MP 與 VVP102SP測(cè)壓點(diǎn)不同問題對(duì) VVP/GCT 系統(tǒng)疏水能力無影響。

    4 結(jié)論
    本文詳述的汽機(jī)旁路排放系統(tǒng)的疏水閥控制邏輯改進(jìn)方式僅需修改 DCS 組態(tài)，即可提高 GCT/VVP 旁路疏水閥主蒸汽壓力控制信號(hào)的可靠性，避免由于運(yùn)行期間壓力開關(guān)單一設(shè)備故障造成超功率問題。本文詳述的改進(jìn)方式對(duì)仍未進(jìn)行 GCT 旁路疏水閥控制邏輯改進(jìn)的電站具有一定的借鑒意義。