AP1000反應(yīng)堆補(bǔ)水控制系統(tǒng)控制邏輯分析

閆超

【摘 要】本文對(duì)AP1000中反應(yīng)堆補(bǔ)水控制系統(tǒng)（RMCS）的幾種運(yùn)行模式進(jìn)行了描述，分析了正常和事故瞬態(tài)下的差異。在此基礎(chǔ)上，對(duì)正常運(yùn)行模式下RMCS控制器進(jìn)行了描述；最后分析了RMCS控制邏輯和重要設(shè)備的控制邏輯信號(hào)，幫助運(yùn)行人員關(guān)注人因失誤的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】AP1000；反應(yīng)堆補(bǔ)水控制系統(tǒng)；穩(wěn)壓器液位

中圖分類號(hào)： TL351.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：2095-2457（2018）06-0117-002

【Abstract】This paper describes several operating modes of the RMCS in AP1000 and analyzes the differences between normal and accident transients. On this basis， the RMCS controller is described in the normal operation mode； finally， the control logic of the RMCS control logic and important equipments is analyzed， and the operator is concerned with the risk points of human error.

【Key words】AP1000；Reactor hydration control system；Regulator level

0 引言

作為反應(yīng)性設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事件之一——硼稀釋事件一直受到核工業(yè)界的廣泛關(guān)注。所謂硼稀釋事件是由于錯(cuò)誤地向一回路引入低硼濃度液體或者清水使反應(yīng)性失控增加。AP1000反應(yīng)堆補(bǔ)水控制系統(tǒng)（Reactor Makeup Control System， RMCS）作為向一回路補(bǔ)水的控制邏輯單元，對(duì)預(yù)防和有效降低人因失誤導(dǎo)致的誤稀釋反應(yīng)性事件尤為重要。為實(shí)現(xiàn)RMCS的合理控制，運(yùn)行人員有必要學(xué)習(xí)和掌握RMCS的控制邏輯和特點(diǎn)。

1 反應(yīng)堆補(bǔ)給控制系統(tǒng)概述

AP1000反應(yīng)堆補(bǔ)給控制系統(tǒng)的功能為之一調(diào)整RCS的硼濃度和化學(xué)條件；功能之二為通過(guò)監(jiān)測(cè)穩(wěn)壓器的液位來(lái)增加RCS的容積。在功率運(yùn)行時(shí)，只需根據(jù)一回路泄漏率間斷投運(yùn)補(bǔ)水控制系統(tǒng)。

1.1 正常運(yùn)行

在功率運(yùn)行時(shí)，不需要提供連續(xù)的補(bǔ)水流量，只需根據(jù)穩(wěn)壓器液位間斷投運(yùn)補(bǔ)水和下泄。RMCS正常運(yùn)行時(shí)包含4種模式：自動(dòng)補(bǔ)水（AUTO）、硼化（BORATE）、稀釋（DILUTE）、混合補(bǔ)水（BLEND）。在這些模式中，硼化模式和稀釋模式用來(lái)調(diào)整RCS的硼濃度；混合模式和自動(dòng)補(bǔ)給模式是在不改變硼濃度的前提下增加RCS水裝量，根據(jù)設(shè)定的硼濃度調(diào)節(jié)上充泵吸入口母管控制三通閥（CVS-V115）的開(kāi)度。

自動(dòng)補(bǔ)水模式依據(jù)穩(wěn)壓器的液位控制信號(hào)控制補(bǔ)水系統(tǒng)的運(yùn)行，混合模式依據(jù)操縱員設(shè)定的參數(shù)手動(dòng)啟動(dòng)。在兩種模式下，根據(jù)硼酸流量（CVS-FT115）、除鹽水流量（CVS-FT116）和設(shè)定的硼酸儲(chǔ)存箱（BAST）的硼酸濃度，調(diào)節(jié)CVS-V115至合適開(kāi)度。啟動(dòng)補(bǔ)水泵后，按比例吸入濃硼酸和除鹽水經(jīng)混合后達(dá)到設(shè)定的硼濃度，比例配比公式：

偏差補(bǔ)償計(jì)算后控制CVS-V115開(kāi)度。如果兩者的偏差超過(guò)2%，延遲60秒（s）觸發(fā)硼流量偏差報(bào)警，再延遲60s復(fù)位RMCS啟動(dòng)信號(hào)。

硼化模式下， CVS-V115調(diào)節(jié)全開(kāi)至BAST側(cè)，除鹽水母管控制閥（CVS-V136A/B）關(guān)閉。通過(guò)儀表FT115監(jiān)測(cè)和計(jì)算來(lái)自硼酸儲(chǔ)存箱的流量。

稀釋模式下，上充泵吸入口母管控制三通閥調(diào)節(jié)全開(kāi)至除鹽水側(cè)，除鹽水母管控制閥開(kāi)啟。通過(guò)CVS-FT116監(jiān)測(cè)和計(jì)算來(lái)自除鹽水的流量。

為使補(bǔ)水泵實(shí)現(xiàn)無(wú)干擾運(yùn)行，RMCS預(yù)設(shè)在自動(dòng)補(bǔ)給模式下，在穩(wěn)壓器液位下降至上充流量低信號(hào)補(bǔ)水泵開(kāi)始運(yùn)行；CVS-V115根據(jù)期望流量率和計(jì)算所得流量率調(diào)節(jié)開(kāi)度至恰當(dāng)?shù)奈恢?；補(bǔ)水泵持續(xù)運(yùn)行直至穩(wěn)壓器出現(xiàn)高上充液位信號(hào)[1]。

1.2 事故運(yùn)行

事故情況下CMT觸發(fā)后，正常的液位控制被閉鎖，直接使用穩(wěn)壓器實(shí)際液位與整定值比較來(lái)進(jìn)行控制。此時(shí)自動(dòng)關(guān)閉CVS下泄隔離閥，通過(guò)補(bǔ)水泵的啟停來(lái)控制穩(wěn)壓器液位。當(dāng)穩(wěn)壓器液位低于10%時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)補(bǔ)水泵；當(dāng)穩(wěn)壓器液位高于15%時(shí)，自動(dòng)停運(yùn)補(bǔ)水泵[2]。

2 RMCS控制邏輯

2.1 RMCS控制器

操縱員根據(jù)RMCS控制器實(shí)現(xiàn)反應(yīng)堆補(bǔ)水控制系統(tǒng)中4種模式的投運(yùn)、退出與切換。

（1）BORATE模式選擇

CVS-V115默認(rèn)全開(kāi)向硼酸儲(chǔ)存箱，RMCS手動(dòng)啟動(dòng)。當(dāng)選擇Borate 按鈕；輸入補(bǔ)水體積和補(bǔ)水流量，選擇START后，STOP可用，MAKEUP COMPLETE不高亮，計(jì)算補(bǔ)水體積清零；補(bǔ)水泵啟動(dòng)，泵最小運(yùn)行時(shí)間開(kāi)始計(jì)時(shí)；CVS-V115 保持開(kāi)向BAST位置；根據(jù)設(shè)定的補(bǔ)水流量調(diào)節(jié)補(bǔ)水流量調(diào)節(jié)閥CVS-V157 開(kāi)度。

（2）DILUTE模式選擇

CVS-V115默認(rèn)全開(kāi)向除鹽水管線，RMCS手動(dòng)啟動(dòng)。當(dāng)選擇Dilute 按鈕，CVS-V136A/B 打開(kāi)，CVS-V115 全開(kāi)向DWS；輸入補(bǔ)水體積和補(bǔ)水流量，選擇START 按鈕后，MAKEUP COMPLETE 不高亮；計(jì)算補(bǔ)水體積清零；補(bǔ)水泵啟動(dòng)，泵最小運(yùn)行時(shí)間開(kāi)始計(jì)時(shí)；根據(jù)設(shè)定的補(bǔ)水流量調(diào)節(jié)CVS-V157 開(kāi)度。

（3）BLEND模式選擇

當(dāng)選擇Blend按鈕，CVS-V136A/B 開(kāi)啟；輸入RMCS 控制器的參數(shù)（補(bǔ)水體積、補(bǔ)水流量和補(bǔ)水硼濃度）后START 開(kāi)關(guān)可用；選擇START按鈕后，MAKEUP COMPLETE不再高亮；計(jì)算補(bǔ)水體積清零；RMCS根據(jù)設(shè)定的硼濃度調(diào)節(jié)CVS-V115開(kāi)度。如果補(bǔ)水泵在自動(dòng)狀態(tài)不運(yùn)行，補(bǔ)水泵將啟動(dòng)，泵最小運(yùn)行時(shí)間開(kāi)始計(jì)時(shí)； 根據(jù)設(shè)定的補(bǔ)水流量調(diào)節(jié)CVS-V157開(kāi)度。

以上3種模式均可以在運(yùn)行中修改補(bǔ)水流量設(shè)定值。

（4）AUTO模式選擇

當(dāng)選擇AUTO按鈕，CVS-V136A/B開(kāi)啟；輸入補(bǔ)水流量和補(bǔ)水硼濃度后；選擇START后，MAKEUP IN AUTO亮，MAKEUP COMPLETE不高亮；計(jì)算補(bǔ)水體積清零；補(bǔ)水泵啟動(dòng)，泵最小運(yùn)行時(shí)間開(kāi)始計(jì)時(shí)；根據(jù)補(bǔ)水流量設(shè)定值調(diào)節(jié)CVS-V157 開(kāi)度；RMCS根據(jù)硼濃度設(shè)定值，調(diào)節(jié)CVS-V115 開(kāi)度。

以上4種模式下，出現(xiàn)補(bǔ)水停止信號(hào)（Makeup Stop）或者選擇STOP 后：MAKEUP IN AUTO 不再高亮，CVS-V157關(guān)閉；CVS-V115全開(kāi)至BAST；當(dāng)泵最小運(yùn)行時(shí)間滿足，泵兩分鐘后停運(yùn)。

2.2 RMCS控制信號(hào)[3]

RMCS四種模式均是通過(guò)補(bǔ)水啟動(dòng)信號(hào)出口，控制反應(yīng)堆補(bǔ)水系統(tǒng)的運(yùn)行。

（1）補(bǔ)水啟動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生

自動(dòng)補(bǔ)水模式下，穩(wěn)壓器液位低信號(hào)會(huì)啟動(dòng)補(bǔ)水泵；除自動(dòng)補(bǔ)水模式下，操縱員選擇START，同時(shí)設(shè)定的補(bǔ)水體積大于一定值，會(huì)產(chǎn)生補(bǔ)水啟動(dòng)信號(hào)。

（2）補(bǔ)水啟動(dòng)信號(hào)的復(fù)位

以下任意信號(hào)（不在自動(dòng)補(bǔ)水模式、選擇STOP 、CVS-V115手動(dòng)、硼流量偏差2%超過(guò)120s）會(huì)復(fù)位穩(wěn)壓器液位低產(chǎn)生的補(bǔ)水啟動(dòng)信號(hào)；同時(shí)硼化、稀釋、混合的體積滿足要求；AUTO模式下，穩(wěn)壓器液位達(dá)到補(bǔ)水上限也會(huì)復(fù)位補(bǔ)水啟動(dòng)信號(hào)。

（3）補(bǔ)水啟動(dòng)信號(hào)的動(dòng)作

開(kāi)始累計(jì)流量計(jì)算；自動(dòng)狀態(tài)下的CVS補(bǔ)水泵啟動(dòng)；在自動(dòng)補(bǔ)水或混合模式將關(guān)閉CVS-V115，并在10S 內(nèi)使用PID 前饋信號(hào)控制CVS-V115調(diào)節(jié)開(kāi)度；控制CVS-V157 至合適開(kāi)度。

3 重要設(shè)備控制信號(hào)

3.1 CVS補(bǔ)水泵控制邏輯

在AUTO模式下，CVS 補(bǔ)水泵將根據(jù)穩(wěn)壓器液位啟停，正常運(yùn)行和CMT觸發(fā)后補(bǔ)水定值不同。RMCS 在硼化、稀釋、混合模式下，手動(dòng)啟動(dòng)RMCS 點(diǎn)擊START 后補(bǔ)水泵將自動(dòng)啟動(dòng)。

以下任意信號(hào)補(bǔ)水泵緊急停運(yùn)：補(bǔ)水泵入口壓力低-0.038MPa.g、源量程中子通量翻倍信號(hào)、壓力控制模式下，CVS 下泄壓力高2.65Mpa.g或CVS下泄殼內(nèi)隔離閥CVS-V045 未全開(kāi)或CVS下泄隔離閥CVS-V059 未全開(kāi)、單泵運(yùn)行時(shí)流量小于10.3m3/h，雙泵運(yùn)行流量小于20.6 m3/h且冷卻水出口溫度大于54℃或冷卻水流量小于11.4 m3/h。

3.2 CVS-V115 控制邏輯

CVS-V115 控制CVS 補(bǔ)水泵吸入口的硼、水配比，從而控制補(bǔ)水泵出口的硼濃度。CVS-V115 在補(bǔ)水完成后的默認(rèn)全開(kāi)至BAST。在自動(dòng)補(bǔ)水、混合模式下，CVS-V115 控制硼酸和除鹽水的混合，當(dāng)除鹽水CVS-PT114 壓力低，該閥門(mén)將全開(kāi)至BAST。PMS 硼稀釋保護(hù)信號(hào)（停堆、蓄電池充電器電壓低）將全開(kāi)至BAST。

4 結(jié)論

文章通過(guò)對(duì)不同運(yùn)行模式下的RMCS控制器操作進(jìn)行了具體的描述，運(yùn)行人員可根據(jù)RMCS控制器實(shí)現(xiàn)硼化、稀釋操作以及不同模式間的切換。通過(guò)對(duì)RMCS邏輯信號(hào)的分析，對(duì)運(yùn)行人員學(xué)習(xí)RMCS控制邏輯信號(hào)有著一定的指導(dǎo)意義。

【參考文獻(xiàn)】

[1]AP1000 CVS系統(tǒng)說(shuō)明書(shū).第一版（A）.

[2]APP-PLS-J1-171 AP1000 Functional Diagrams Pressurizer Level Control R1.

[3]APP-CVS-M3C-100， Rev12.