液體區(qū)域控制系統(tǒng)在線更換鼓泡流量計的經(jīng)驗反饋

陳浩東 姚葉青

摘要：本文結(jié)合某核電廠液體區(qū)域控制系統(tǒng)的運行實踐，針對液體區(qū)域控制系統(tǒng)更換鼓泡流量計時可能產(chǎn)生的風險進行分析，結(jié)合208大修時的實際行動所總結(jié)出來的經(jīng)驗，編寫出在線更換其他流量計的具體操作方法，對于正常運行期間運行人員對流量計控制異常時如何響應(yīng)具有一定的借鑒意義。同時，對于其中涉及的風險和注意事項也進行了全面的闡述，可以很好地指導人員的工作，具有很大的經(jīng)驗價值。

關(guān)鍵詞：液體區(qū)域控制系統(tǒng)? 流量計? 壓差? 閥門

Replacing the Bubbling Flowmeter Online in the Nuclear Power Plant

CHEN Haodong1 YAO Yeqing2

（1.Qinshan Nuclear Power Plant， Jiaxing， Zhejiang Province， 314300 China;2.CNPE Eastern China Branch， Jiaxing， Zhejiang Province， 314300 China）

Abstract： Based on the operation practice of the liquid area control system of a nuclear power plant， this paper analyzes the possible risks when the liquid area control system replaces the bubbling flowmeter. Combined with the experience summed up from the actual actions during the 208 overhaul， the online replacement of other flowmeters is compiled. The specific operation method has certain reference significance for the operation personnel to respond to the abnormal flowmeter control during normal operation. At the same time， the risks and precautions involved are also comprehensively expounded， which can guide the work of personnel well and have great experience value.

Key Words： LZC; Flowmeter; Diff pressure; Valves

1.液體區(qū)域控制系統(tǒng)的概述

1.1系統(tǒng)功能

液體區(qū)域控制系統(tǒng)是反應(yīng)性控制機構(gòu)之一。液體區(qū)域控制系統(tǒng)的堆內(nèi)構(gòu)件有6個控制機構(gòu)組成，6個液體區(qū)域控制機構(gòu)分布在堆芯A側(cè)和C側(cè)，每個控制機構(gòu)包括2或3個控制單元，共14個液體區(qū)域控制單元，對稱的分布在反應(yīng)堆內(nèi)14個區(qū)域，其目的是通過改變14個液體區(qū)域控制單元內(nèi)的輕水水位而改變反應(yīng)性，它可以同時改變14個液體區(qū)域控制單元的水位來調(diào)節(jié)反應(yīng)堆總體功率，也可以單獨改變單個控制單元的水位來進行區(qū)域功率調(diào)節(jié)[1]。正常運行期間，為補償堆芯燃耗、換料、功率波動等引起的堆芯反應(yīng)性變化，液體區(qū)域控制系統(tǒng)必須具備以下3種功能。

（1）按照RRS要求的功率變化率，以足夠的速率調(diào)節(jié)14個液體區(qū)域控制單元的輕水水位。

（2）提供14個液體區(qū)域控制單元的輕水水位給RRS。

（3）通過關(guān)閉液體區(qū)域控制單元回水閥3481-PV98和PV106，防止供水壓力喪失時堆功率激增。

1.2設(shè)計準則和要求

液體區(qū)域控制系統(tǒng)通過調(diào)整垂直布置在堆芯內(nèi)的14個液體區(qū)域控制單元（共6個液體區(qū)域控制機構(gòu)）的水位[2]，提供區(qū)域反應(yīng)性控制和短期整體反應(yīng)性控制;使用輻照穩(wěn)定及溶解度較低的氦氣作為覆蓋氣體;熱交換器可以提供足夠冷卻，防止因水溫超過60℃而使離子交換床的樹脂降級;對于可接近區(qū)域和部件，需保持可接受的低放射性劑量水平;通過離子交換床凈化，保持輕水很高的純度，維持輕水反應(yīng)性價值;通過氫氧復合裝置，將氫氣含量控制在4%以內(nèi)盡可能的低值。

1.3系統(tǒng)工藝回路

工藝回路又分為水回路和氣回路兩部分。水回路是一個封閉的除鹽水回路，由3臺泵中的1臺提供驅(qū)動，將除鹽水從延遲箱中加壓送出，通過熱交換器3481-HX1，經(jīng)供水集管向每個液體區(qū)域供水。每個區(qū)域的進水流量由液位控制閥控制在0～0.9L/s之間，而出水流量通過控制平衡集管與延遲箱間的差壓為常量維持在0.45L/s。氣回路同樣是一個封閉的氦氣回路，氦氣用做液體區(qū)域單元和延遲箱的覆蓋氣體，提供一個約150L/h的氣泡式差壓液位變送器的氣泡流量，對液體區(qū)域控制單元進行加壓，維持穩(wěn)定的覆蓋氣壓差，以維持其出口流量恒定在0.45L/s，提供液體區(qū)域控制單元的連續(xù)氦氣流量持續(xù)掃氣，以帶走水中的輻照分解產(chǎn)物。

水回路為一除鹽水閉合循環(huán)回路，由1臺泵從延遲箱吸水后向系統(tǒng)各回路供水。水流經(jīng)泵出口熱交換器3481-HX1冷卻后，經(jīng)供水集管供水給各液體區(qū)域控制單元、壓縮機、離子交換床、電導測量及TK1/TK2的液位測量等回路。平衡集管壓力控制閥3481-PCV62A1/C1和PCV62A2/C2控制液體區(qū)域控制單元和延遲箱間的壓差在280kPa，以維持液體區(qū)域控制單元出口流量恒定在0.45L/s，同時通過調(diào)節(jié)液位控制閥LCV43至LCV56開度，將各液體區(qū)域控制單元的入口流量控制在0～0.9 L/s之間，來調(diào)節(jié)14個液體區(qū)域控制單元水位。正常運行時，液體區(qū)域控制單元入口水溫必須控制在46 ℃以下，出口水溫必須控制在71～93℃之間?；芈穬?nèi)有2個離子交換床，同熱交換器HX1出口再循環(huán)管線并聯(lián)。2臺離子交換床維持很高的水化學純度，以防止腐蝕產(chǎn)物的積累和降低水的輻照分解。延遲箱3481-TK2內(nèi)裝有擋板，提供了進口和出口間5min的延遲時間，從而讓同位素O19和N16放射性衰變至可接受的放射性水平。系統(tǒng)的除鹽水補給可通過開啟3481-V41補充到延遲箱，但為了保證系統(tǒng)水質(zhì)，系統(tǒng)正常補水一般是開啟3481-V57，通過2個離子交換床凈化后再進入系統(tǒng)[3-4]。2F81365C-BB41-4CB9-A459-2AED64816F72

覆蓋氣體系統(tǒng)是一個封閉的氦氣回路。氦氣作為液體區(qū)域控制單元和延遲箱3481-TK2的覆蓋氣體?；芈酚幸韵鹿δ?。

（1）提供氣泡式差壓液位變送器的氣泡流量。

（2）對液體區(qū)域控制單元進行加壓，以維持其出口流量恒定在0.45L/s。

（3）提供液體區(qū)域控制單元的連續(xù)氦氣流量，以帶走水中的輻照分解產(chǎn)物。

2如何更換LZC系統(tǒng)流量計

2.1流量計的故障及其影響

208大修過程中，3481系統(tǒng)重新啟動以后，LZC系統(tǒng)置于特殊停堆模式，各液區(qū)水位設(shè)定在20%。在巡檢過程中，現(xiàn)場值班員發(fā)現(xiàn)鼓泡流量計63481-FI3指示偏高，一直穩(wěn)定在90%。而正常運行時，它的運行范圍應(yīng)該在50%～70%之間。對比其他13個區(qū)域的流量計，都運行在60%左右小幅波動。氣泡流量計是提供三區(qū)液位的鼓泡流量，再根據(jù)鼓泡流量進行差壓式測量，計算出液區(qū)液位[5]。

首先，若氣泡流量不穩(wěn)定，液位測量不準，勢必影響系統(tǒng)的正常運行，導致功率控制異常，引發(fā)瞬態(tài)甚至導致停堆停機，威脅核安全。

其次，液位測量失效，可能導致單元水位滿溢，氦氣平衡集管或者氣泡集管有可能進水，當系統(tǒng)重新啟動后會因此產(chǎn)生不穩(wěn)定，錯誤的液位指示，同時3481-PC62壓差控制回路產(chǎn)生振蕩，影響反應(yīng)堆整體和區(qū)域功率的控制。

最后，喪失單個液區(qū)進水流量將會導致該區(qū)域排空，使得氦氣回路形成短路，從而導致延遲箱的壓力上升，備用的LZC壓縮機啟動。同時由于缺少冷卻，失水區(qū)域的堆內(nèi)結(jié)構(gòu)部件溫度將會上升，在設(shè)計手冊中不建議在該工況下長時間運行。

2.2流量計的更換方法及過程

在停堆大修期間，機組處于GSS狀態(tài)，LZC系統(tǒng)可以停運檢修。由于氦氣回路和水回路均已泄壓排空，故更換流量計只需要做好安措，直接更換流量計即可。但若機組處于功率運行，若能保證LZC正常參與調(diào)節(jié)的前提下，在線更換流量計，將可以不產(chǎn)生任何經(jīng)濟損失，也能減小運行操作量。但在線更換顯然存在更多的風險，一旦氦氣回路異常，可能導致液區(qū)滿溢或排空，導致氣泡集管和平衡集管進水，失去正常控制。因此，這需要權(quán)衡利弊，做好各種應(yīng)對措施，保證工作的順利進行[6]。經(jīng)過運行實踐和多方探討，找出了以下方法。

維修先從氣泡集管壓力指示表PI64的疏水閥處連接一路臨時供氣管線，然后拆除FI3下游接口，將臨時供氣管線帶壓接入FI3下游接口并調(diào)節(jié)好流量，確保檢修期間對三區(qū)的鼓泡式流量計供氣。同時，拆除FI3上游接口并帶壓利用堵頭堵住，防止氣泡集管被卸壓。檢修工作結(jié)束后重新回裝FI3。由于屬于開口作業(yè)，存在放射性外漏的風險，需要輻射防護采取防范措施。更換流量計過程中有可能導致3區(qū)液位變送器的高壓側(cè)進水及下游工藝管道上的1/4接頭處有放射性輕水流出;拆接流量計上下游1/4卡套接頭時會有放射性氮氣流出。

工作計劃排出后，主控召集現(xiàn)場值班員和儀控維修人員以及輻射防護人員召開工前會，明確流程以后開始進行操作。為了防止3區(qū)液位滿溢，主控先手動控制液位在15%，LCV置于BIAS位置，保持液位的穩(wěn)定，并加強對4、5區(qū)液位的同步監(jiān)視。

更換時，現(xiàn)場值班員先開大F4/5的流量計調(diào)節(jié)閥，使得流量增大到70%，而后關(guān)小V114，使2個流量計流量重新回到50%，依次重復操作，直到流量計調(diào)節(jié)閥全開為止。這時由于V114的開度已經(jīng)很小，再拆除F3時，通過開口的泄壓速度明顯減小，見附圖。儀控也很容易的安裝了堵頭。在此過程中，3區(qū)液位同樣出現(xiàn)瞬時IRR，待臨時氣源接上后，恢復正常。4、5區(qū)液位波動幅度明顯后馬明確流程以后開始進行操作。為了防止3區(qū)液位滿溢，主控先手動控制液位在15%，LCV置于BIAS位置，保持液位的穩(wěn)定，并加強對4、5區(qū)液位的同步監(jiān)視?，F(xiàn)場值班員先開大F4/5的流量計調(diào)節(jié)閥，使得流量增大到70%，而后關(guān)小V114，使2個流量計流量重新回到50%，依次重復操作，直到流量計調(diào)節(jié)閥全開為止。這時由于V114的開度已經(jīng)很小，再拆除F3時，通過開口的泄壓速度明顯減小，儀控也很容易的安裝了堵頭。在此過程中，3區(qū)液位同樣出現(xiàn)瞬時IRR，待臨時氣源接上后，恢復正常。4、5區(qū)液位波動幅度明顯后馬上恢復，處于可控范圍之內(nèi)。儀控人員拆除流量計下游，而后安裝堵頭。更換完畢后，運行人員先關(guān)小4、5區(qū)流量計調(diào)節(jié)閥到50%，再開大氣體隔離閥V114，使得流量增大至70%，重復操作步驟，直到全開V114.新的流量計投入使用后，3區(qū)流量恢復正常，各液區(qū)液位也無波動，LCV恢復自動控制后，系統(tǒng)正常運行。

3經(jīng)驗反饋

（1）由于氣泡集管正常壓力有820kPa，因此在拆開流量計上游接口時，氣泡集管的氦氣將通過開口處涌出，造成氣泡集管壓力瞬間大幅下降，主控室出現(xiàn)多個液區(qū)液位IRR報警，14個區(qū)域的鼓泡液位計存在進水的風險;維修反饋此時開口處氣壓較大，堵頭不易回裝。后根據(jù)運行和儀控的建議，將3481-V114關(guān)小，同時調(diào)大4區(qū)和5區(qū)流量計調(diào)節(jié)閥開度維持4、5區(qū)的鼓泡流量，直到調(diào)節(jié)閥全開且4、5區(qū)鼓泡流量接近下限為止。經(jīng)過V114節(jié)流后再拆開流量計上游，則開口處的氣流壓力明顯降低，有助于回裝堵頭或流量計;氣泡集管壓力下降幅度較小且能很快恢復，除了3區(qū)外，4、5區(qū)液位出現(xiàn)小幅波動后很快恢復正常，其他區(qū)域的液位基本維持穩(wěn)定。

（2）更換流量計期間會造成三區(qū)水位IRR，持續(xù)時間取決于現(xiàn)場回裝臨時供氣管線或者正式液位計的耗時。由于Special Shutdown模式下單區(qū)液位IRR，則供水LCV將回到DCC預(yù)設(shè)的BIAS值。因此，在工作前應(yīng)確認三區(qū)的預(yù)設(shè)BIAS和水位穩(wěn)定時的闖門開度基本一致，否則長時間液區(qū)水位IRR將導致單區(qū)排空或滿溢。

（3）更換流量計期間還可能出現(xiàn)3區(qū)水位指示在高位或低位保持波動但沒有IRR，此時建議將3區(qū)供水閥門手動調(diào)節(jié)至先前水位穩(wěn)定時的開度，防止單區(qū)滿溢或排空。

（4）現(xiàn)場布置和流程圖不一致。現(xiàn)場流量計出口在上方，入口在下方，因此實際操作時要確認到位，不能走錯間隔，以防引發(fā)新的瞬態(tài)。

參考文獻

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作者簡介：陳浩東（1988—），男，本科，工程師，研究方向為運行技術(shù)。2F81365C-BB41-4CB9-A459-2AED64816F72