【摘 要】針對壓水堆核電站滿(mǎn)功率運行時(shí)汽機旁路排放疏水閥意外全開(kāi)引發(fā)超功率問(wèn)題，論文在結合常規島系統工藝的基礎上，介紹了一種通過(guò)修改 DCS 組態(tài)提高信號可靠性的改進(jìn)方法。


    1 引言
    壓水堆核電站的汽機旁路排放系統至冷凝器管線(xiàn)上的電動(dòng)旁路疏水閥若在正常運行過(guò)程中意外全開(kāi)會(huì )引發(fā)一回路超功率事件, 控制旁路疏水閥的壓力開(kāi)關(guān)存在單一設備故障問(wèn)題。本文在結合國內壓水堆核電站常規島系統工藝的基礎上，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 系統介紹
    壓水堆核電站汽機旁路排放系統（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“GCT”）的功能是當反應堆功率與汽機負荷不一致時(shí)，汽機旁路排放系統通過(guò)把多余的蒸汽排向冷凝器、除氧器和大氣，為反應堆提供一個(gè)“人為”的負荷，從而避免核蒸汽供應系統中溫度和壓力超過(guò)保護閾值，確保電站的安全。

    機組在正常運行期間，會(huì )有微量蒸汽通過(guò) GCT 的 12 條蒸汽排放管線(xiàn)排放至冷凝器。國內部分電站在滿(mǎn)功率運行過(guò)程中，曾出現壓力開(kāi)關(guān)故障，導致出現 12 個(gè)旁路疏水閥全開(kāi)問(wèn)題，高溫高壓的蒸汽會(huì )直接通過(guò)旁路疏水閥排放，導致二回路蒸汽使用量增加，引發(fā)一回路超功率風(fēng)險。

    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(xiàn)上各設置了 1 個(gè)旁路疏水閥，用于增強蒸汽排放管線(xiàn)的疏水能力，將
 
    凝結水疏出至冷凝器。除此之外，每條蒸汽排放管線(xiàn)上還配置有 1 臺疏水器與 1 個(gè)液位開(kāi)關(guān)。

    機組運行期間，GCT 的 12 條蒸汽排放管線(xiàn)通過(guò)疏水器進(jìn)行疏水，當疏水器疏水不暢導致疏水器液位高時(shí)，對應的液位開(kāi)關(guān)控制單個(gè)旁路疏水閥打開(kāi)。單個(gè)旁路疏水閥的控制邏輯如圖 2 所示。
    自動(dòng)開(kāi)：①當主蒸汽壓力<9bar.g 時(shí)，12 個(gè)旁路疏水閥同時(shí)打開(kāi)；②當疏水器液位高時(shí)，單個(gè)旁路疏水閥打開(kāi)。

    自動(dòng)關(guān)：當主蒸汽壓力>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(kāi)全關(guān)的控制信號僅來(lái)自于壓力開(kāi)關(guān) VVP102SP，存在單一設備故障問(wèn)題。機組正常運行過(guò)程中，若 VVP102SP 誤動(dòng)作，會(huì )導致 GCT12 個(gè)旁路疏水閥全部開(kāi)啟，高溫高壓蒸汽會(huì )通過(guò)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。

    VVP102SP 壓力信號不僅參與以上 GCT 旁路疏水閥控制，而且參與 VVP 系統常規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(kāi)關(guān)出現單一設備故障問(wèn)題，會(huì )導致這些 VVP 旁路疏水閥未能及時(shí)打開(kāi)。
      3 改進(jìn)方案
    為提高 GCT/VVP 旁路疏水閥壓力控制信號的可靠性，避免運行期間旁路疏水閥的意外開(kāi)啟，改進(jìn)方式可通過(guò)新增兩路壓力信號，與 VVP102SP 采用“三取二”的邏輯設計來(lái)代替VVP102SP 單一的壓力信號。VVP102SP 位于主蒸汽管道，用于測量主蒸汽壓力。結合 VVP 系統工藝，新增兩路壓力信號可選擇來(lái)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測主蒸汽管道壓力。該改進(jìn)方式較新增兩個(gè)壓力開(kāi)關(guān)更為簡(jiǎn)便，可避免在主蒸汽管道上開(kāi)孔布置測壓點(diǎn)的難題。

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

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

    改進(jìn)后的 VVP/GCT 旁路疏水閥主蒸汽壓力控制信號的邏輯圖如圖 4 所示。“質(zhì)量位”作用包括：①模擬量信號：設置質(zhì)量位可以檢測信號斷線(xiàn)或超量程，同時(shí)，監測 AI 通道是否發(fā)生故障；②開(kāi)關(guān)量信號：通過(guò)檢測查詢(xún)電壓，監測 DI 通道是否故障，設置質(zhì)量位，便于發(fā)生故障時(shí)查找原因，當發(fā)生以上故障時(shí)，DCS 自動(dòng)剔除故障信號。
      3.2 測壓點(diǎn)不同分析
    在本文論述的改進(jìn)方式中存在 VVP101/102MP 與VVP102SP 測壓點(diǎn)不同的情況，“三取二”邏輯設計后可能出現GCT/VVP 旁路疏水閥略早于或略晚于 9bar.g 動(dòng)作的問(wèn)題，該問(wèn)題對機組啟機、停機與運行階段系統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(guò)程中的動(dòng)態(tài)工況。在 VVP 暖管過(guò)程中，主蒸汽管道內為憋壓狀態(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)內完成，管內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 運行規程中，“主蒸汽壓力上升到 9bar.g 或 55bar.g 需核實(shí) GCT/VVP 疏水閥的開(kāi)啟與關(guān)閉狀態(tài)”，均是以 VVP101/102MP 的壓力讀數作為依據。 ④GCT/VVP 系統的每個(gè)疏水器都設有液位開(kāi)關(guān)，在任何時(shí)候，只要疏水器內液位為高，液位開(kāi)關(guān)會(huì )控制單個(gè)旁路疏水閥打開(kāi)，及時(shí)疏水。

    因此，改進(jìn)后在啟機或停機階段 GCT/VVP 旁路疏水閥略早或略晚于 9bar.g 動(dòng)作，對整個(gè)系統疏水無(wú)影響。運行階段主蒸汽管道內壓力約為 77bar.g，遠高于旁路疏水閥的動(dòng)作值，對整個(gè)系統疏水也無(wú)影響。所以 VVP101/102MP 與 VVP102SP測壓點(diǎn)不同問(wèn)題對 VVP/GCT 系統疏水能力無(wú)影響。

    4 結論
    本文詳述的汽機旁路排放系統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的可靠性，避免由于運行期間壓力開(kāi)關(guān)單一設備故障造成超功率問(wèn)題。本文詳述的改進(jìn)方式對仍未進(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。