主泵高壓泄漏流影響因素分析及邏輯優(yōu)化

李曉剛 劉海

摘 要：主泵高壓泄漏流量值是主泵運(yùn)行期間的重要參數(shù)。當(dāng)高壓泄漏流量異常時(shí)，將造成主泵停運(yùn)及停機(jī)停堆。本文通過(guò)對(duì)主泵高壓泄漏流的影響因素進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)主泵高壓泄漏流相關(guān)的邏輯設(shè)置問(wèn)題，并提出邏輯優(yōu)化建議。

關(guān)鍵詞：主泵;高壓泄漏流;反應(yīng)堆

中圖分類(lèi)號(hào)：TL353.12;TM623 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2019）01-0048-02

Influence Of HP Throttle Leakage On RCP

Operation And Logic Optimization

LI Xiaogang LIU Hai

（Fujian Fuqing Nuclear Power Co.， Ltd.，F(xiàn)uqing Fujian 350318）

Abstract： HP throttle leakage of the primary pumps is an important parameter during normal operation. When HP throttle leakage is abnormal， it will cause the primary pumps and the nuclear power plant shutdown. Based on the analysis of the possible influencing factors of HP throttle leakage， the problems were found， and the logic optimization was proposed.

Keywords： primary pumps;HP throttle leakage;nuclear reactor

1 高壓泄漏流量低導(dǎo)致的停堆事件簡(jiǎn)介

某電廠2號(hào)機(jī)組3號(hào)上充泵跳閘，3臺(tái)主泵軸封水流量低，之后3臺(tái)主泵的高壓泄漏隔離閥關(guān)閉，并導(dǎo)致主泵自動(dòng)停運(yùn)的保護(hù)信號(hào)“高壓泄漏流量低信號(hào)”觸發(fā)，3臺(tái)主泵先后停運(yùn)，觸發(fā)“反應(yīng)堆功率大于30%額定功率時(shí)一臺(tái)主泵跳閘”的自動(dòng)停堆信號(hào)，反應(yīng)堆停堆。

2 事件原因分析

2.1 高壓泄漏流量異常導(dǎo)致主泵停運(yùn)的原因

2.1.1 高壓泄漏流來(lái)源。軸封注入來(lái)自上充泵的出口。軸封注入在第一級(jí)軸封前分為三股流量：一部分流量向下流經(jīng)水導(dǎo)徑向軸承，然后與葉輪排出的反應(yīng)堆冷卻劑匯合;第二部分流量（正常運(yùn)行時(shí)為400L/h）通過(guò)一條節(jié)流管路將壓力降低到10.4MPa，進(jìn)入第二級(jí)的密封腔冷卻第二級(jí)密封，然后再次通過(guò)一條節(jié)流管路，壓力從10.4MPa降低到0.2～0.3MPa，成為高壓泄漏流的一部分返回RCV系統(tǒng);第三部分流量（正常運(yùn)行時(shí)為400L/h）也通過(guò)一條節(jié)流管路將壓力降低到5.4MPa，以進(jìn)入第三級(jí)的密封腔冷卻第三級(jí)密封，之后再次通過(guò)一條節(jié)流管路，壓力從5.4MPa降低到0.2～0.3MPa，也作為高壓泄漏流的一部分返回到RCV系統(tǒng)。因此，正常運(yùn)行的情況下，主泵的高壓泄漏流為800L/h。

2.1.2 高壓泄漏流的作用。高壓泄漏流對(duì)主泵的運(yùn)行非常重要。流過(guò)每一級(jí)軸封腔室的流量起冷卻作用，流過(guò)軸封動(dòng)靜環(huán)接合面的流量確保動(dòng)靜環(huán)接合面處建立液膜，避免動(dòng)靜面接觸造成干摩擦[1]。

當(dāng)高壓泄漏流量過(guò)低時(shí)，說(shuō)明軸封腔室的冷卻不足;流量過(guò)高，說(shuō)明動(dòng)靜環(huán)接合面泄漏量太大，動(dòng)靜環(huán)失去密封作用，同時(shí)將造成軸封腔室的冷卻不足。當(dāng)軸封溫度高于100℃時(shí)，將造成軸封損壞和一回路冷卻劑泄漏。發(fā)生這樣的工況時(shí)，主泵自動(dòng)停運(yùn)，有效降低一回路泄漏，避免主泵進(jìn)一步損壞。

2.2 主泵跳閘導(dǎo)致停堆的原因

主泵跳閘導(dǎo)致停堆的原因是：機(jī)組功率運(yùn)行期間，主泵的功能是維持一回路的強(qiáng)迫循環(huán)，通過(guò)蒸汽發(fā)生器，帶走堆芯熱量。為了避免主泵停運(yùn)后，堆芯冷卻不足，造成堆芯燃料性能惡化，設(shè)置了與主泵運(yùn)行狀態(tài)相關(guān)的停堆信號(hào)。具體信號(hào)內(nèi)容如下。

2.2.1 流量低保護(hù)。流量低保護(hù)用來(lái)防止由于堆功率不能及時(shí)導(dǎo)出而引起燃料和包殼溫度上升。

每個(gè)環(huán)路的三個(gè)測(cè)量線路中有兩個(gè)流量低于保護(hù)閾值（88.8%額定流量）就產(chǎn)生流量低報(bào)警，在功率大于10%[Pn]（額定功率）時(shí)，按“三取二”原則產(chǎn)生緊急停堆保護(hù)動(dòng)作信號(hào)。

2.2.2 主泵電源開(kāi)關(guān)跳閘保護(hù)。流量低可以通過(guò)每臺(tái)主泵電源開(kāi)關(guān)的位置測(cè)得。主泵電源開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，在功率大于10%[Pn]時(shí)，按“三取二”原則產(chǎn)生緊急停堆保護(hù)動(dòng)作信號(hào)。

2.2.3 主泵轉(zhuǎn)速低保護(hù)。在功率大于10%[Pn]時(shí)，按“三取二”原則產(chǎn)生緊急停堆保護(hù)動(dòng)作。轉(zhuǎn)速低（也就是電源頻率低）的緊急停堆信號(hào)接至主泵控制電路，使三臺(tái)主泵斷電（電源開(kāi)關(guān)斷開(kāi)）。因?yàn)槔^續(xù)供電會(huì)使主泵電動(dòng)機(jī)由于飛輪慣性作用而在發(fā)電制動(dòng)瞬態(tài)下工作，消耗掉貯存在主泵飛輪中的能量，不利于自然循環(huán)的建立。

三個(gè)環(huán)路中有一個(gè)主泵斷路器斷開(kāi)或一臺(tái)主泵流量低于保護(hù)閾值時(shí)，如果功率大于30%[Pn]，都會(huì)產(chǎn)生緊急停堆保護(hù)動(dòng)作信號(hào)。

3 主泵高壓泄漏流影響因素分析

3.1 高壓泄漏流相關(guān)邏輯設(shè)置

3.1.1 高壓泄漏流量信號(hào)相關(guān)的停主泵邏輯。由高壓泄漏流量產(chǎn)生的主泵停運(yùn)信號(hào)有以下兩個(gè)。

①高壓泄漏流量低2（200L/h），延時(shí)4s，同時(shí)沒(méi)有CIB（安全殼B階段隔離）信號(hào)，主泵停運(yùn);高壓泄漏流量低2（200L/h），延時(shí)4s，有CIB信號(hào)，延時(shí)10min，主泵停運(yùn)。

②高壓泄漏流量高2（1 100L/h），延時(shí)4s，主泵停運(yùn)。

3.1.2 高壓泄漏管線上的閥門(mén)自動(dòng)關(guān)閉邏輯。在高壓泄漏管線上，每臺(tái)主泵設(shè)計(jì)一個(gè)電動(dòng)隔離閥。之后，三臺(tái)主泵的高壓泄漏管線匯集在一起，通過(guò)安全殼，在安全殼內(nèi)外設(shè)置了兩個(gè)電動(dòng)隔離閥。當(dāng)上述任一閥門(mén)關(guān)閉，將會(huì)造成主泵高壓泄漏流量低，進(jìn)而導(dǎo)致主泵停運(yùn)。

以一號(hào)主泵為例，其高壓泄漏隔離閥為RCP901VP，在高壓泄漏母管上設(shè)置的電動(dòng)閥編號(hào)為RCV088VP和RCV089VP。

RCP901VP的自動(dòng)關(guān)閉信號(hào)是：①主泵軸封注入水流量低4，延時(shí)11s，軸封注水再循環(huán)閥RCP906VP關(guān)閉;②高壓泄漏流量高3，延時(shí)4s，軸封注水流量低。

RCV088VP自動(dòng)關(guān)閉信號(hào)有CIB信號(hào)。

RCV089VP自動(dòng)關(guān)閉信號(hào)是：①CIB信號(hào);②RCV007&008&009VP全關(guān)時(shí)，KRT026MA（事故后REN堆冷卻劑Γ劑量率監(jiān)測(cè)道）高2;③RCV007&008&009VP非全關(guān)時(shí)，KRT026MA（事故后REN堆冷卻劑Γ劑量率監(jiān)測(cè)道）&001MA（反應(yīng)堆冷卻劑?；疃缺O(jiān)測(cè)道）高2。

3.2 高壓泄漏流相關(guān)邏輯問(wèn)題

3.2.1 儀表故障造成高壓泄漏流量低，信號(hào)誤觸發(fā)。主泵高壓泄漏流量低2觸發(fā)主泵停運(yùn)信號(hào)，只有當(dāng)對(duì)應(yīng)的兩塊儀表全部故障時(shí)，才會(huì)觸發(fā)主泵誤停運(yùn)。該邏輯存在如下問(wèn)題（以一號(hào)主泵為例）。

RCV137MD是窄量程儀表，量程為0～0.3m3/h;RCV036、037MD是寬量程儀表，量程為0～1.5m3/h。機(jī)組正常運(yùn)行期間，主泵高壓泄漏流量接近800L/h，此時(shí)窄量程儀表處于失效狀態(tài)，根據(jù)缺省值清單，其用于主泵高壓泄漏流量低（200L/h）的邏輯缺省值為1。此時(shí)只要RCV036MD故障低于200L/h或失效（其缺省值為1），運(yùn)行主泵將自動(dòng)跳閘[2]。

改進(jìn)意見(jiàn)：修改RCV137MD的缺省值。為避免機(jī)組正常運(yùn)行期間因RCV036MD故障造成主泵誤停，將RCV036/137MD用于高壓泄漏流量低，主泵邏輯信號(hào)的缺省值設(shè)置為0。

3.2.2 管線隔離造成高壓泄漏流量低。以一號(hào)主泵為例，討論其高壓泄漏隔離閥為RCP901VP和RCV089VP相關(guān)的邏輯問(wèn)題。

3.2.2.1 RCP901VP自動(dòng)關(guān)閉邏輯信號(hào)存在的問(wèn)題。軸封注水流量低時(shí)，軸封再循環(huán)隔離閥RCP906VP需要約3s的時(shí)間才能動(dòng)作脫開(kāi)關(guān)限位，此時(shí)將產(chǎn)生如下動(dòng)作序列：①主泵軸封注入水流量低2，延時(shí)10s開(kāi)啟軸封再循環(huán)隔離閥，RCP906VP收到開(kāi)啟命令;②由于軸封再循環(huán)隔離閥未完全脫離關(guān)限位（脫離關(guān)限位實(shí)際需時(shí)約3s），3臺(tái)主泵的高壓泄漏隔離閥保護(hù)關(guān)閉;③高壓泄漏隔離閥關(guān)閉，導(dǎo)致主泵高壓泄漏流量低，信號(hào)觸發(fā)，主泵跳閘。

改進(jìn)意見(jiàn)：將信號(hào)“主泵軸封注入水流量低4延時(shí)11s，如果主泵軸封再循環(huán)隔離閥在關(guān)閉位置，則保護(hù)關(guān)閉高壓泄漏隔離”中的延時(shí)修改為30s。

3.2.2.2 RCV089VP自動(dòng)關(guān)閉邏輯信號(hào)存在的問(wèn)題。當(dāng)發(fā)生燃料破損造成一回路放射性升高時(shí)，RCV089VP自動(dòng)關(guān)閉，產(chǎn)生高壓泄漏流量低信號(hào)，造成三臺(tái)主泵停運(yùn)，使機(jī)組直接進(jìn)入自然循環(huán)狀態(tài)。

改進(jìn)意見(jiàn)：建議取消KRT001、026MA放射性高關(guān)閉RCV089VP的邏輯。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)主泵高壓泄漏流的流程、作用和邏輯進(jìn)行詳細(xì)介紹，并分析可能造成高壓泄漏流斷流的因素，對(duì)不合理的邏輯設(shè)置提出了修改意見(jiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]李彥華，羅喬軍，葉京生.核電主泵軸封的性能及常見(jiàn)問(wèn)題[J].通用機(jī)械，2011（1）：86-89.

[2]廖祥令.方家山核電廠主泵軸密封水系統(tǒng)運(yùn)行分析[J].核動(dòng)力工程，2015（s1）：78-81.