核電廠除氧器系統(tǒng)配置方案對(duì)核島控制系統(tǒng)的影響分析.docVIP

核電廠除氧器系統(tǒng)配置方案對(duì)核島控制系統(tǒng)的影響分析 黃奇1,2平朝春3王殳1陳柯1 （1.中國(guó)核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院核反應(yīng)堆系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川成都610041；2.國(guó)家能源海洋核動(dòng)力平臺(tái)技術(shù)研發(fā)（實(shí)驗(yàn)）中心，四川成都610041；3.中海油研究總院，中國(guó)北京100027） 【摘要】在核電廠反應(yīng)堆控制系統(tǒng)中，引入了大量常規(guī)島的信號(hào)用于反應(yīng)堆、蒸汽發(fā)生器等核島對(duì)象的控制和保護(hù)。根據(jù)除氧器系統(tǒng)配置方案的不同，核島控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要有針對(duì)性的進(jìn)行調(diào)整和修改。對(duì)比了目前幾種主要的控制方案，對(duì)核島與常規(guī)島之間的接口分析和研究，并給出了適應(yīng)性的修改方案。 關(guān)鍵詞核電廠；除氧器系統(tǒng)；核島控制系統(tǒng) 0引言 在核電站系統(tǒng)中，除氧器和冷凝器是常規(guī)島的兩個(gè)重要設(shè)備，在核島所需的蒸汽發(fā)生器給水和蒸汽旁排中扮演著非常重要的角色。除氧器是除去水中溶解氧的一種設(shè)備，除氧器系統(tǒng)（ADG系統(tǒng)）通過(guò)從蒸汽母管取新蒸汽維持自身的壓力來(lái)保證給水泵壓頭的正壓力。在嶺澳二期核電廠（LAII期）系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，除氧器還承擔(dān)了部分蒸汽旁排的容量（12.4%額定流量）。冷凝器是將低壓缸排出的蒸汽以及熱力循環(huán)中其他各種的蒸汽進(jìn)行冷凝的一種設(shè)備，在LAII期的設(shè)計(jì)中，冷凝器承擔(dān)72.6%額定流量的旁排容量。主給水流量控制系統(tǒng)（ARE系統(tǒng)）設(shè)計(jì)中，需要考慮除氧器取新蒸汽的流量；汽機(jī)旁路系統(tǒng)（GCTc系統(tǒng)）需要考慮排放閥門(mén)的設(shè)置、分組以及閉鎖。 1嶺澳二期核電廠的設(shè)計(jì) 核島部分的控制，主要是對(duì)分布在冷凝器和除氧器上的閥門(mén)的布置和控制。對(duì)于GCTc系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，是對(duì)閥門(mén)進(jìn)行控制，是輸出信號(hào)；對(duì)于ARE系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，是引入閥門(mén)的位置信號(hào)和調(diào)節(jié)信號(hào)，是輸入信號(hào)。 1.1GCTc系統(tǒng)的設(shè)計(jì) GCTc系統(tǒng)主要是對(duì)冷凝器上編號(hào)為GCT的12個(gè)閥門(mén)和除氧器上編號(hào)為ADG的3個(gè)閥門(mén)進(jìn)行控制。這15個(gè)閥門(mén)共分為4組，如表1所示。 前三組排向冷凝器的蒸汽流量為72.6%額定流量，第4組排向除氧器的蒸汽流量為12.4%額定流量，總排放容量為名義蒸汽流量的85%。 對(duì)于布置在除氧器的上的三個(gè)閥門(mén)，其中ADG003VV和007VV具有雙重控制功能：在低功率工況下，它們引入新蒸汽用來(lái)維持除氧器的壓力；當(dāng)收到旁路排放系統(tǒng)的排放信號(hào)時(shí)，它們快速開(kāi)啟，使新蒸汽排向除氧器。并且旁路排放信號(hào)優(yōu)先于除氧器壓力控制信號(hào)。ADG005VV只受核島控制，用于蒸汽旁排功能，不受常規(guī)島控制，它的閥門(mén)容量也比較小，大約只有5kg/s左右。另外，P12信號(hào)（Tavg284）或P4信號(hào)（反應(yīng)堆緊急停堆）產(chǎn)生50s后需發(fā)出對(duì)第四組閥門(mén)閉鎖的信號(hào)，防止堆芯過(guò)冷。控制邏輯如圖1所示。 1.2ARE系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 蒸汽發(fā)生器的水位控制是通過(guò)調(diào)節(jié)并聯(lián)安裝在蒸汽發(fā)生器入口處給水管路上的兩個(gè)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度實(shí)現(xiàn)的。這兩個(gè)調(diào)節(jié)閥，一為“低流量”調(diào)節(jié)閥，又稱“旁閥”，它用于啟動(dòng)和低負(fù)荷工況，高負(fù)荷時(shí)保持全開(kāi)的位置。另一為“高流量”調(diào)節(jié)閥，或稱“主閥”，用于大約15%以上功率的工況。每臺(tái)蒸汽發(fā)生器配置一套水位控制裝置。 除氧器取新蒸汽維持自身壓力的蒸汽流量是二次側(cè)的負(fù)荷的組成部分之一。圖2所示為L(zhǎng)AII期ADG系統(tǒng)與ARE系統(tǒng)的接口詳圖。首先，將ADG的閥位信號(hào)引入做一個(gè)邏輯判斷，即：隔離閥ADG004VV全開(kāi)且調(diào)節(jié)閥ADG003VV非全關(guān)時(shí)，或者隔離閥ADG008VV全開(kāi)且調(diào)節(jié)閥ADG007VV非全關(guān)時(shí)，說(shuō)明有蒸汽通過(guò)這兩組閥門(mén)進(jìn)入除氧器，應(yīng)當(dāng)計(jì)入總的用汽負(fù)荷，此時(shí)將ADG系統(tǒng)的調(diào)節(jié)信號(hào)（ADGmodulatingsignal）引入，作為總蒸汽流量的一部分。反之，如果隔離閥ADG004VV和調(diào)節(jié)閥ADG003VV任一全關(guān)，并且隔離閥ADG008VV和調(diào)節(jié)閥ADG007VV任一全關(guān)時(shí)，說(shuō)明此時(shí)沒(méi)有蒸汽通過(guò)這兩組閥門(mén)進(jìn)入除氧器，因此就引入“0”信號(hào)，表示ADG系統(tǒng)沒(méi)有用汽負(fù)荷。 2紅沿河/寧德核電項(xiàng)廠的變更 紅沿河（HYH）和寧德（ND）核電廠采用的除氧器不同于LAII期，為新廠家的設(shè)備，承壓能力低于LAII期。經(jīng)過(guò)廠家計(jì)算，該兩個(gè)項(xiàng)目所采用的除氧器在甩負(fù)荷工況下，會(huì)出現(xiàn)除氧器的瞬時(shí)超壓。廠家認(rèn)為，瞬時(shí)超壓的原因是因?yàn)榘碙AII期的設(shè)計(jì)，ADG003/005/007VV均布置在除氧器的頂部，旁排蒸汽進(jìn)入除氧器后，由于給水在除氧器底部，蒸汽不能馬上冷卻，造成瞬時(shí)超壓。因此廠家要求對(duì)閥門(mén)的布置位置和控制進(jìn)行變更，即：維持除氧器的壓力需要一個(gè)閥門(mén)（ADG005VV）取新蒸汽，該閥門(mén)布置在除氧器的頂部，該閥門(mén)僅受常規(guī)島控制；將其余兩個(gè)閥門(mén)（ADG003/007VV）用于排放，布置在除氧器的底部，這樣旁排蒸汽進(jìn)入除氧器后首先接觸溫度較低的給水，避免了瞬時(shí)超壓，同時(shí)為了保持排放總?cè)萘坎蛔?，該兩個(gè)閥門(mén)的容量較LAII期有所增大。 2.1對(duì)ARE系統(tǒng)帶來(lái)的影響 在LAII期中，需將ADG003/007VV及其對(duì)應(yīng)的隔離閥ADG004/008VV的信號(hào)引入做邏輯處理，而在該兩個(gè)項(xiàng)目中，由于取新蒸汽的閥門(mén)改為ADG005VV一個(gè)，則只需將ADG005VV及其對(duì)應(yīng)的隔離閥ADG006VV的信號(hào)引進(jìn)來(lái)做相關(guān)的處理即可，如圖3所示。 2.2對(duì)GCTc系統(tǒng)帶來(lái)的影響 在LAII期中，當(dāng)需要第四組閥快開(kāi)的時(shí)候，GCT將快開(kāi)信號(hào)同時(shí)送給ADG003/005/007VV三個(gè)閥門(mén)，而在該兩個(gè)項(xiàng)目中，由于僅有ADG003/007VV用于旁排，且總?cè)萘颗cLAII期一致，因此第四組閥快開(kāi)的信號(hào)僅需要送給該兩個(gè)閥門(mén)即可。另外，由于P12信號(hào)（Tavg284）或P4信號(hào)（反應(yīng)堆緊急停堆）產(chǎn)生50s后發(fā)出的閉鎖信號(hào)是為了防止堆芯過(guò)冷，因此在該兩個(gè)項(xiàng)目中，GCT系統(tǒng)除了要向第四組的兩個(gè)閥門(mén)ADG003/007VV發(fā)出閉鎖信號(hào)外，還需要向取新蒸汽的ADG005VV發(fā)出閉鎖信號(hào)?？刂七壿嬋鐖D4所示。 3陽(yáng)江核電廠的變更 陽(yáng)江（PY）核電廠經(jīng)過(guò)評(píng)估認(rèn)為，蒸汽旁排至除氧器存在風(fēng)險(xiǎn)，且LAII期設(shè)計(jì)時(shí)考慮排放至除氧器的主要原因是所采用的冷凝器容量不夠，因此才將12.4%的名義流量排放至除氧器。而該項(xiàng)目所采用的冷凝器，經(jīng)過(guò)廠家計(jì)算，滿足甩負(fù)荷工況時(shí)85%名義流量的排放要求。因此，為降低除氧器的設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)，業(yè)主要求將LAII期的設(shè)計(jì)改為僅向冷凝器排放的模式。常規(guī)島按照此要求，在冷凝器上增設(shè)第四組旁排閥門(mén)兩個(gè)，為GCT125/126VV，同時(shí)取消LAII期中除氧器上布置的ADG003/005/007VV三個(gè)閥門(mén)，另增設(shè)ADG003VV和其對(duì)應(yīng)的隔離閥ADG004VV，作為常規(guī)島取新蒸汽用閥門(mén)，核島不對(duì)其進(jìn)行控制。 3.1對(duì)ARE系統(tǒng)帶來(lái)的影響 ARE系統(tǒng)仍只需判斷是否有蒸汽進(jìn)入除氧器，如有，流量是多大。與紅沿河/寧德核電廠類(lèi)似，將LAII期中需從ADG來(lái)的信號(hào)由ADG003/004/007/008VV改為ADG003/004VV即可，調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)信號(hào)與NI的接口保留，如圖5所示。 3.2對(duì)GCTc系統(tǒng)帶來(lái)的影響 因總?cè)萘枯^LAII期無(wú)變化，將之前送往ADG003/005/007VV的快開(kāi)信號(hào)改為送往GCT125/126VV；同樣的，為了防止堆芯過(guò)冷，將在LAII期中送往ADG003/005/007VV的閉鎖信號(hào)改為送往GCT125/126VV，同時(shí)送往ADG003VV，如圖6所示。 4ADG閥門(mén)配置對(duì)比與結(jié)論 嶺澳二期核電廠、紅沿河/寧德核電項(xiàng)目、陽(yáng)江核電廠各自根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際