一回路排氣法在CPR1000機(jī)組的優(yōu)化實(shí)踐

劉玉鐸

【摘? 要】針對(duì)CPR1000機(jī)組與M310機(jī)組因一回路壓力容器液位RCP090MN的不同，導(dǎo)致M310機(jī)組優(yōu)化排氣法無(wú)法完全移植到CPR1000機(jī)組問(wèn)題，論文中提出了解決的對(duì)策，使得CPR1000機(jī)組的一回路靜動(dòng)排氣時(shí)間得到了大幅縮短。

【關(guān)鍵詞】CPR1000機(jī)組;一回路排氣

【Abstract】The exhaust method for the reactor primary loop which used in M310 unit cannot be completely copied to CPR1000 nuclear power plant due to the difference of the reactor pressure vessel level RCP090MN. This paper puts forward the countermeasures， which can effectively shorten the static and dynamic exhaust time of the primary circuit of CPR1000 unit.

【Keywords】CPR1000 unit; primary exhaust

1 引言

核電廠機(jī)組大修期間會(huì)將一回路進(jìn)行排空以進(jìn)行設(shè)備檢修，檢修結(jié)束后在進(jìn)行充水時(shí)，由于設(shè)備管道布置的原因，會(huì)有部分設(shè)備中存在空氣，如果存在空氣量超過(guò)允許標(biāo)準(zhǔn)，會(huì)導(dǎo)致主泵啟動(dòng)一回路壓力過(guò)度降低，影響主泵安全運(yùn)行，需要在一回路充水過(guò)程中將該部分空氣排出。筆者經(jīng)過(guò)分析和研究，解決了CPR1000機(jī)組與M310機(jī)組因一回路壓力容器液位RCP090MN的不同，導(dǎo)致M310優(yōu)化排氣法無(wú)法完全移植到CPR1000機(jī)組上的問(wèn)題，使得CPR1000機(jī)組的一回路靜動(dòng)排氣時(shí)間得到了大幅縮短。

2 CPR1000機(jī)組一回路排氣遇到的問(wèn)題

CPR1000機(jī)組核電廠一回路冷卻劑充水時(shí)存在空氣的主要設(shè)備包括一回路壓力容器、蒸汽發(fā)生器的倒U形傳熱管和穩(wěn)壓器，以及測(cè)溫旁路、主泵泵殼、軸封回水過(guò)濾器。目前壓水堆核電機(jī)組一回路排氣主要有兩種方法：一回路靜動(dòng)排氣法和抽真空排氣法。抽真空排氣方法雖然不必進(jìn)行動(dòng)態(tài)排氣，但需要一套專用抽真空設(shè)備且存在一回路沸騰、設(shè)備承受負(fù)壓、主泵一號(hào)軸封損壞等諸多可能的風(fēng)險(xiǎn)，為了避免上述風(fēng)險(xiǎn)需要進(jìn)行保護(hù)主泵相關(guān)的設(shè)備改造，設(shè)備安裝、拆卸，人力投入大，還存在抽真空設(shè)備操作要求高等問(wèn)題[1]。基于以上問(wèn)題目前抽真空排氣僅在個(gè)別大修中應(yīng)用，并非普遍使用的排氣方法。目前壓水堆核電機(jī)組使用的主流的一回路排氣仍為一回路靜動(dòng)排氣法。

核電首席專家王樹(shù)強(qiáng)根據(jù)多年核電大修經(jīng)驗(yàn)對(duì)M310機(jī)組的一回路靜動(dòng)排氣法的操作過(guò)程進(jìn)行了優(yōu)化，將原并行操作優(yōu)化為串行操作，大幅提高排氣能效;引入壓力容器水位計(jì)，避免現(xiàn)場(chǎng)人員人為判斷玻璃視窗引入的不確定性;優(yōu)化一回路升降壓操作要點(diǎn)、細(xì)節(jié)等一系列措施，實(shí)現(xiàn)一回路靜動(dòng)態(tài)排氣操作時(shí)間大幅縮短，但該方法移植到CPR1000機(jī)組上時(shí)遇到了挑戰(zhàn)，出現(xiàn)了水土不服的情況。

3 CPR1000機(jī)組一回路排氣的問(wèn)題分析

壓水堆核電機(jī)組一回路動(dòng)靜排氣優(yōu)化后在進(jìn)行靜動(dòng)態(tài)排氣重點(diǎn)部位壓力容器頂部排氣時(shí)均需要重點(diǎn)監(jiān)視壓力容器的液位。

靜態(tài)排氣階段排氣過(guò)程優(yōu)化為在一回路扣反應(yīng)堆大蓋后充水時(shí)，通過(guò)觀察一回路壓力容器水位計(jì)RCP090MN滿量程后再去關(guān)閉壓力容器排氣閥，且利用一回路充水時(shí)機(jī)優(yōu)先完成測(cè)溫旁路管線充水排氣操作，隨著一回路完成充水操作同步完成穩(wěn)壓器排氣操作。

動(dòng)態(tài)排氣后的操作重點(diǎn)仍然是以一回路壓力容器為主。排氣操作時(shí)，壓力容器排氣口位置低，壓力大，一回路降壓會(huì)有氣體析出，這種微小氣泡很難消除，利用現(xiàn)場(chǎng)玻璃視窗人為判斷無(wú)標(biāo)準(zhǔn)，不確定性高，因此通過(guò)一回路壓力容器水位計(jì)RCP090MN讀數(shù)的變化情況進(jìn)行判斷。在較高壓力平臺(tái)全開(kāi)壓力容器排氣閥，隨著排氣的進(jìn)行，RCP090MN讀數(shù)增加。當(dāng)RCP090MN達(dá)到滿量程時(shí)，降低一回路壓力，隨著氣體的析出，RCP090MN讀數(shù)會(huì)下降，等其再次上升到滿量程時(shí)，再一次降低一回路壓力……如此往復(fù)，直至一回路壓力降到2.0bar.g，期間無(wú)需對(duì)壓力容器排氣閥進(jìn)行調(diào)整，這樣改進(jìn)后大幅縮短了排氣時(shí)間。

優(yōu)化的核心都是要通過(guò)監(jiān)視一回路壓力容器水位RCP090MN到滿量程來(lái)實(shí)現(xiàn)，CPR1000與M310機(jī)組最大的不同點(diǎn)即CPR1000采用的是DCS數(shù)字化技術(shù)，儀表數(shù)據(jù)的傳遞方式發(fā)生了較大的變化。雖然M310機(jī)組的RCP090MN的就地設(shè)備和CPR1000機(jī)組的RCP090MN的就地設(shè)備相同，均為6000型電測(cè)式壓力計(jì)變送器、雙毛細(xì)管的設(shè)備，且在壓力和液位對(duì)應(yīng)關(guān)系上均一致，理論值為：-48.5～-1.1KPa 對(duì)應(yīng)8.5～13.35m。但M310機(jī)組采用的是KRG系統(tǒng)采集，通過(guò)ID表和KIT系統(tǒng)顯示，而CPR1000機(jī)組采用的DCS系統(tǒng)采集，通過(guò)KIC顯示。CPR1000機(jī)組主控KIC（對(duì)應(yīng)M310機(jī)組的KIT）顯示液位達(dá)到13.35m時(shí)，差壓對(duì)應(yīng)為-1.1KPa。

查詢CPR1000機(jī)組的儀表設(shè)計(jì)手冊(cè)，該儀表就地變送器量程為-110～40KPa對(duì)應(yīng)4～20mA，但CPR1000機(jī)組RCP090MN在KIC中的顯示只截取了壓差值量程的一部分，滿量程僅為13.35m，沒(méi)有進(jìn)行全量程轉(zhuǎn)換，超過(guò)13.35m以后就保持該數(shù)值不再變化，而對(duì)比M310機(jī)組，最高液位可以顯示到13.6m。

4 CPR1000機(jī)組一回路排氣問(wèn)題的解決

對(duì)比CRP1000機(jī)組和M310機(jī)組一回路排氣過(guò)程發(fā)現(xiàn)，當(dāng)一回路壓力容器液位到達(dá)13.35m時(shí)，CPR1000機(jī)組的RCP090MN即顯示滿量程，如果繼續(xù)充水液位無(wú)法再進(jìn)行監(jiān)視，而M310機(jī)組的RCP090MN在主控ID及KIT上可以顯示到13.6m。仔細(xì)分析問(wèn)題恰恰就出現(xiàn)在這部分無(wú)法顯示的區(qū)域，當(dāng)RCP090MN顯示為13.35m的時(shí)候，實(shí)際上一回路壓力容器頂蓋上部還有部分氣體沒(méi)有排出，但是因?yàn)闊o(wú)法對(duì)該部分的液位進(jìn)行監(jiān)視，如果不關(guān)閉一回路壓力容器頂部排氣閥繼續(xù)充水，有從一回路壓力容器頂部排出的一回路冷卻劑淹沒(méi)EBA001ZV風(fēng)險(xiǎn)。關(guān)閉該排氣閥排氣效果又會(huì)大打折扣，后續(xù)又會(huì)因氣體溢出到一回路壓力容器頂部，而使得RCP090MN的讀數(shù)下降，導(dǎo)致排氣次數(shù)增加。

為了解決該問(wèn)題，對(duì)CPR1000機(jī)組的RCP090MN的儀表傳送環(huán)節(jié)進(jìn)行了再次分析和研究，研究發(fā)現(xiàn)CPR1000機(jī)組的RCP090MN傳送主控KIC的信號(hào)除了畫(huà)面中直接顯示液位的信號(hào)，還可以通過(guò)趨勢(shì)曲線的方式顯示未經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換的壓差信號(hào)，且該壓差信號(hào)的顯示范圍為-110～40KPa，可以全量程的顯示就地壓力變送器傳遞的數(shù)據(jù)。

雖然經(jīng)過(guò)理論分析該方法可行，但仍需經(jīng)過(guò)實(shí)際數(shù)據(jù)的檢驗(yàn)。為了進(jìn)一步求證方法的可行性，對(duì)歷史上CPR1000機(jī)組三次大修的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行查閱驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)使用該壓差信號(hào)可以用來(lái)監(jiān)視CPR1000機(jī)組一回路壓力容器液位到達(dá)13.35m的變化趨勢(shì)情況，特別是在RCP090MN顯示液位的信號(hào)已經(jīng)達(dá)到13.35m滿量程的時(shí)候，RCP090MN就地變送器傳送過(guò)來(lái)的壓差信號(hào)仍未到達(dá)滿量程，且隨著一回路充水過(guò)程該信號(hào)仍會(huì)緩慢上漲，在一回路壓力容器頂部空氣真實(shí)排完后，該信號(hào)會(huì)顯示到滿量程的40 KPa。

為確認(rèn)分析的結(jié)論，在L309大修中進(jìn)行了全面的實(shí)際驗(yàn)證。根據(jù)驗(yàn)證的結(jié)果，確認(rèn)CPR1000機(jī)組可以通過(guò)RCP090MN傳遞的液位信號(hào)及壓差信號(hào)結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)和M310機(jī)組相同的排氣效果，從而將M310機(jī)組上優(yōu)化后一回路靜動(dòng)排氣方法完全移植到CPR1000機(jī)組，實(shí)現(xiàn)CPR1000機(jī)組一回路靜動(dòng)排氣工期優(yōu)化4H以上。

5 結(jié)論

經(jīng)過(guò)實(shí)踐驗(yàn)證，CPR1000機(jī)組可以通過(guò)綜合監(jiān)視RCP090MN傳遞的液位信號(hào)及壓差信號(hào)的方式，實(shí)現(xiàn)一回路靜動(dòng)排氣方法的優(yōu)化。該方法具有較高的推廣價(jià)值，在多臺(tái)已經(jīng)投入商運(yùn)的CPR1000機(jī)組均可以通過(guò)該方法實(shí)現(xiàn)該一回路靜動(dòng)排氣優(yōu)化。

【參考文獻(xiàn)】

【1】秦余新，向文元，董亞超，等.壓水堆核電廠一回路抽真空排氣方法和裝置研究[J].核動(dòng)力工程，2014（04）：206-210.