關(guān)于重水堆停冷系統(tǒng)液位變送器日常隔離問(wèn)題的討論

于 超，王 萌，王仕博，譚繼勇，代濟(jì)嶺，陸惠強(qiáng)

（中核核電運(yùn)行管理有限公司，浙江嘉興 314300）

0 引言

反應(yīng)堆長(zhǎng)期停運(yùn)進(jìn)行必要的檢修時(shí)，由于堆芯內(nèi)的裂變反應(yīng)和衰變熱仍然存在，所以需要一個(gè)熱阱將堆芯余熱導(dǎo)出并長(zhǎng)期維持主熱傳輸系統(tǒng)處于低溫狀態(tài)（54 ℃）。另外，在檢修蒸發(fā)器一次側(cè)或主泵軸封，需要控制主熱傳輸系統(tǒng)的水位至檢修水位，維持燃料冷卻，異常工況下將主熱傳輸系統(tǒng)從熱態(tài)零功率冷卻下來(lái)。

1 現(xiàn)狀

中核運(yùn)行CANDU-6 重水堆機(jī)組，在機(jī)組停堆大小修進(jìn)入低水位期間，用于監(jiān)視集管與主泵入口液位的12 臺(tái)液位變送器在機(jī)組功率運(yùn)行期間為隔離狀態(tài)，且要求液位指示信號(hào)為超量程狀態(tài)，如果出現(xiàn)液位指示恢復(fù)正?；蛞何粸槌土砍虅t被認(rèn)為缺陷。

在大修退出低水位時(shí)液位變送器進(jìn)行隔離，此時(shí)系統(tǒng)處于常溫常壓狀態(tài)，隔離后變送器側(cè)壓力約200 kPa，隔離閥兩側(cè)壓力比較平衡。機(jī)組正常運(yùn)行后，主泵入口與集管壓力9～11 MPa，而此時(shí)變送器側(cè)壓力仍約200 kPa，液位變送器隔離閥兩側(cè)差壓大增，長(zhǎng)期運(yùn)行后造成部分液位變送器因隔離閥滲漏而出現(xiàn)液位指示而形成缺陷。另外，隔離閥長(zhǎng)期處于高差壓狀態(tài)可能造成閥芯產(chǎn)生形變而縮短其使用壽命，一旦隔離閥損壞則更換工作將比較艱難。

2 液位變送器的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)

以其中一個(gè)液位變送器LT-A 為例：其液位變送器LT-A向DCC 輸入AI100 模擬信號(hào)，AI100 設(shè)置有低報(bào)（0.5 m）和高報(bào)（1.35 m）兩個(gè)報(bào)警值。與液位變送器相連的兩個(gè)液位開(kāi)關(guān)LS-A#1 和LS-A#2 向觸點(diǎn)掃描儀輸入CI-01 和CI-02 兩個(gè)開(kāi)關(guān)報(bào)警信號(hào)，分別對(duì)應(yīng)集管液位低報(bào)和高報(bào)。此外，液位變送器LT-A 還向設(shè)備間的指示表LI-A 提供輸入信號(hào)。

正常運(yùn)行時(shí)，集管滿液位，所有集管和主泵入口U 形管的AI 指示都處于高IRR 狀態(tài)。但是此時(shí)停冷旁路電動(dòng)閥MV-A/B的手柄63341-HS-A/B 在CLOSE 位置，DI-03 為“0”，此時(shí)相關(guān)的液位高報(bào)（CI 報(bào)警和AI 報(bào)警）均被CAS 和AAS 程序的條件閉鎖功能屏蔽，窗口報(bào)警WN8-4“REACTOR INLET HDR LEVEL ABNORMAL”也被硬邏輯屏蔽，因此主控室不會(huì)有關(guān)于集管液位的任何窗報(bào)、CI 和AI 報(bào)警（圖1）。

圖1 硬邏輯屏蔽

在大修進(jìn)入低水位后，根據(jù)程序要求，操縱員聯(lián)系維修人員通過(guò)短接繼電器觸點(diǎn)的方式使得DI-03 狀態(tài)為“1”，投運(yùn)集管液位報(bào)警。

3 試驗(yàn)與結(jié)果

為了檢驗(yàn)正常運(yùn)行期間能否將集管液位變送器保持與主系統(tǒng)相連的狀態(tài)，對(duì)滿功率投入液位變送器進(jìn)行試驗(yàn)，投運(yùn)一號(hào)機(jī)組投用LT-A/B/C，并觀察對(duì)應(yīng)AI（集管液位A、集管液位B、主泵入口U 形管液位C）指示。

在試驗(yàn)期間，集管液位LT-A 指示值始終保持高IRR，但集管液位LT-B 和主泵入口U 形管液位LT-C 的波動(dòng)很頻繁。其中，LT-B 指示最高IRR，最低約0.03 m，波動(dòng)頻率約8 次/min；LT-C指示最高IRR，最低約0.3 m，波動(dòng)頻率約1 次/min。

由于集管液位LT-B 大幅波動(dòng)，其現(xiàn)場(chǎng)的高液位開(kāi)關(guān)頻繁復(fù)位并重新動(dòng)作（設(shè)定值1.35 m）、低液位開(kāi)關(guān)偶爾也會(huì)動(dòng)作并很快復(fù)位（設(shè)定值0.5 m）。隨后，恢復(fù)液位變送器至隔離狀態(tài)，相應(yīng)的AI 指示也恢復(fù)高IRR 且穩(wěn)定。

4 正常運(yùn)行期間投入變送器的潛在影響

4.1 對(duì)液位變送器的影響

如果液位變送器LT-A 在正常運(yùn)行期間投入，則整個(gè)運(yùn)行期間變送器將受到頻繁、大幅度的壓力沖擊，可能影響變送器壽命、導(dǎo)致變送器損壞。

4.2 對(duì)液位開(kāi)關(guān)的影響

集管液位高報(bào)和低報(bào)是由與液位變送器LT-A 相連的液位開(kāi)關(guān)LS-A 發(fā)出，液位高報(bào)和低報(bào)的開(kāi)關(guān)量輸出通過(guò)兩個(gè)繼電器。由于高低報(bào)頻繁報(bào)警、消報(bào)，LS-A 相關(guān)觸點(diǎn)頻繁閉合和斷開(kāi)。LS-A#2 在試驗(yàn)期間，其觸點(diǎn)狀態(tài)在2 min 內(nèi)復(fù)位—報(bào)警次數(shù)達(dá)到10 次，在整個(gè)試驗(yàn)期間該觸點(diǎn)均處于這樣的頻繁閉合和斷開(kāi)狀態(tài)，直至試驗(yàn)結(jié)束，變送器重新隔離。因此，如果功率運(yùn)行期間長(zhǎng)期保持變送器投入狀態(tài)，則整個(gè)運(yùn)行期間液位開(kāi)關(guān)會(huì)這樣頻繁閉合和斷開(kāi)，進(jìn)而影響液位開(kāi)關(guān)的壽命。

4.3 對(duì)液位指示表的影響

液位變送器LT-A 的信號(hào)傳送至主控室設(shè)備間盤(pán)臺(tái)的液位指示表LI-A（量程0～1.5 m），如果LT-A 正常運(yùn)行期間投入，會(huì)導(dǎo)致其指示在正常范圍至滿量程之間高頻率波動(dòng)，可能會(huì)導(dǎo)致指示表?yè)p壞。

4.4 對(duì)觸點(diǎn)掃描儀和DCC 的影響

LS-A 的開(kāi)關(guān)信號(hào)發(fā)送至觸點(diǎn)掃描儀，作為CI-01 和CI-02的報(bào)警源。當(dāng)觸點(diǎn)掃描儀檢測(cè)到觸點(diǎn)狀態(tài)改變后，將產(chǎn)生一個(gè)DCC中斷并將事件信息記錄到輸出緩沖寄存器。DCC 的中斷處理程序PIE2 讀取這些事件信息并將其記錄至堆棧緩存，同時(shí)更新報(bào)警狀態(tài)表以確保其與當(dāng)前的狀態(tài)一致。

正常運(yùn)行期間，停冷旁路電動(dòng)閥的手柄在CLOSE 位置，DI-03的狀態(tài)為“0”，CI-01 和CI-02 的報(bào)警被條件閉鎖，因此主控不會(huì)出現(xiàn)報(bào)警。但是該閉鎖功能是由CAS 程序判斷并實(shí)現(xiàn)，觸點(diǎn)掃描儀仍會(huì)接收現(xiàn)場(chǎng)的開(kāi)關(guān)信號(hào)。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)觸點(diǎn)信號(hào)發(fā)生變化時(shí)，觸點(diǎn)掃描儀向DCC 發(fā)出中斷、寫(xiě)入事件記錄到輸出緩沖寄存器等一系列操作仍在執(zhí)行，而DCC 中斷處理程序的一系列記錄數(shù)據(jù)至堆棧、更新報(bào)警狀態(tài)表等操作也在進(jìn)行。如果現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)關(guān)量長(zhǎng)時(shí)間頻繁變化，將加重觸點(diǎn)掃描儀、DCC 程序的負(fù)擔(dān)。一旦觸點(diǎn)掃描儀和DCC 程序故障，將嚴(yán)重影響電廠報(bào)警參數(shù)的監(jiān)視，甚至?xí)l(fā)電廠瞬態(tài)。

4.5 潛在風(fēng)險(xiǎn)和不利影響

根據(jù)試驗(yàn)可知，在機(jī)組正常運(yùn)行期間解除集管液位變送器的隔離狀態(tài)，將這些變送器投入運(yùn)行后，變送器的輸出可能大幅、頻繁波動(dòng)。輸出的波動(dòng)將使得液位指示表大幅波動(dòng)、液位開(kāi)關(guān)頻繁動(dòng)作。正常運(yùn)行期間，由于停冷旁路電動(dòng)閥的手柄置于CLOSE 位置，相關(guān)液位的CI 和AI 報(bào)警通過(guò)CAS 的條件閉鎖功能處于閉鎖狀態(tài)，主控室不會(huì)出現(xiàn)報(bào)警，但由于此波動(dòng)狀態(tài)在整個(gè)功率運(yùn)行期間將持續(xù)，存在以下3 個(gè)潛在風(fēng)險(xiǎn)和不利影響：

（1）液位變送器將長(zhǎng)期受到頻繁的壓力沖擊、現(xiàn)場(chǎng)液位開(kāi)關(guān)頻繁動(dòng)作、設(shè)備間液位計(jì)大幅波動(dòng)，可能會(huì)加大液位變送器、液位開(kāi)關(guān)和液位計(jì)的損耗。

（2）觸點(diǎn)掃描儀也會(huì)因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)觸點(diǎn)狀態(tài)的變化而頻繁發(fā)出中斷、調(diào)用CAS 程序處理。增大觸點(diǎn)掃描儀和DCC 的負(fù)荷。

（3）正常運(yùn)行期間部分操作和試驗(yàn)會(huì)將停冷旁路電動(dòng)閥的手柄置于“OPEN”位置，如果液位變送器是投入狀態(tài)，在此期間主控將出現(xiàn)頻繁的CRT 報(bào)警和窗報(bào)，影響運(yùn)行人員執(zhí)行試驗(yàn)以及監(jiān)視機(jī)組狀態(tài)。

因此，在正常運(yùn)行期間不建議投入液位變送器。

5 其他處理方案

由以上分析可知，正常運(yùn)行期間集管和主泵入口管線的液位變送器必須保持隔離狀態(tài)，否則會(huì)對(duì)設(shè)備造成不利影響。但是這將導(dǎo)致變送器隔離閥前后壓差過(guò)大、損壞隔離閥，因此需要評(píng)估有無(wú)其他替代方案。

5.1 液位變送器投入，斷開(kāi)與液位開(kāi)關(guān)和液位計(jì)的連接

在主系統(tǒng)退出低水位后，不再隔離液位變送器，斷開(kāi)液位變送器至液位開(kāi)關(guān)和液位計(jì)的連接，同時(shí)將液位開(kāi)關(guān)置于穩(wěn)定狀態(tài)（不報(bào)警或常報(bào)警），避免對(duì)液位開(kāi)關(guān)、觸點(diǎn)掃描儀和DCC 的影響。

該方案的缺點(diǎn)是，雖然液位變送器的輸出已經(jīng)斷開(kāi)，不會(huì)影響液位開(kāi)關(guān)、DCC 和液位指示表，但是變送器本身仍然與系統(tǒng)相連，無(wú)法消除工藝值頻繁、大幅度的波動(dòng)的沖擊和影響。

一臺(tái)液位變送器就有多條輸出信號(hào)線需要被斷開(kāi)，對(duì)于一個(gè)機(jī)組12 臺(tái)變送器而言，工作量大、工作控制困難（需要通過(guò)TMOD 流程），人因失誤概率加大。

5.2 主系統(tǒng)升壓完成后對(duì)變送器及其管線充壓

保持現(xiàn)有控制方式，即在主系統(tǒng)退出低水位后，仍然按照OM 要求隔離液位變送器。但是當(dāng)主系統(tǒng)升至9.89 MPa 后，打開(kāi)高低壓側(cè)隔離閥對(duì)各個(gè)變送器和所在管線進(jìn)行逐一充壓，然后再恢復(fù)變送器隔離狀態(tài)?；謴?fù)隔離狀態(tài)后，主控確認(rèn)相關(guān)AI 指示保持高IRR 并穩(wěn)定。這樣既可以避免指示的頻繁波動(dòng)，又可以確保儀表隔離閥前后壓力基本一致，避免壓差大導(dǎo)致隔離閥損壞的事件。

該方案的缺點(diǎn)是，液位變送器被隔離后處于帶壓水實(shí)體狀態(tài)，如果隔離閥嚴(yán)密，則這段水實(shí)體的管線壓力受溫度影響密切，一旦溫度上升可能導(dǎo)致壓力迅速升高。采用此方案后，管線內(nèi)殘余的初始?jí)毫Ρ痊F(xiàn)有方式高。按照現(xiàn)有方式，液位變送器在主系統(tǒng)重力充水使集管液位高IRR 后隔離，如果變送器隔離閥隔離嚴(yán)密，在機(jī)組升至滿功率后，變送器管線的壓力仍然保持常壓（帶重力壓頭）；但是如果采用充壓的方式，則變送器管線內(nèi)初始?jí)毫υ?.89 MPa 以上，管線承壓裕量不足，壓力稍微上升就有可能導(dǎo)致液位變送器損壞（設(shè)計(jì)壓力2000 psi、約13.8 MPa），甚至連接法蘭泄漏重水。這樣的風(fēng)險(xiǎn)是不能接受的。

5.3 維持現(xiàn)有控制方式，不再發(fā)工作申請(qǐng)

維持現(xiàn)有控制方式，保持變送器正常運(yùn)行期間與主系統(tǒng)隔離，考慮到隔離閥滲漏可能導(dǎo)致液位讀數(shù)有指示，并不是變送器本體的缺陷，在發(fā)現(xiàn)正常運(yùn)行期間液位計(jì)讀數(shù)不在超量程失效狀態(tài)而是有指示時(shí)，不再發(fā)工作申請(qǐng)。這些液位變送器液位有指示對(duì)于機(jī)組的正常運(yùn)行沒(méi)有影響，進(jìn)入低水位前均會(huì)有相應(yīng)的工作包對(duì)液位變送器進(jìn)行檢查、標(biāo)定，且運(yùn)行操作規(guī)程進(jìn)低水位時(shí)也有要求。如果液位變送器有問(wèn)題，也能及時(shí)處理，不會(huì)影響機(jī)組進(jìn)入低水位。

經(jīng)過(guò)技術(shù)人員綜合評(píng)估，維持現(xiàn)有控制方式，即使日常功率運(yùn)行期間出現(xiàn)液位指示，也不再認(rèn)為這是變送器本身問(wèn)題，不再對(duì)變送器進(jìn)行隔離檢修。