劉鎮(zhèn)國(guó)，蔡二靈

（大亞灣核電運(yùn)營(yíng)管理有限責(zé)任公司，廣東 深圳 518000）

1 引言

核電廠蒸汽轉(zhuǎn)換系統(tǒng)（STR）用于產(chǎn)生低壓輔助蒸汽，通過(guò)輔助蒸汽分配系統(tǒng)（SVA）分配給核島和常規(guī)島各用戶。蒸汽轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)主要由蒸汽轉(zhuǎn)換器（001TX）、疏水箱（001BA）、疏水冷卻器（001RP）、輔助蒸汽除氧器（001DZ）、排污箱（001CW）、給水泵（001PO、002PO）及相應(yīng)的閥門和管道組成。來(lái)自主蒸汽系統(tǒng)（VVP）高壓飽和蒸汽經(jīng)兩支并聯(lián)的降壓調(diào)節(jié)閥002/005VV降壓到2 MPa.a后，進(jìn)入蒸汽轉(zhuǎn)換器001TX進(jìn)口聯(lián)箱，在轉(zhuǎn)換器殼體內(nèi)由一束高壓傳熱管將蒸汽熱能傳至周圍的給水，從而產(chǎn)生1MPa.a的輔助蒸汽。當(dāng)電站兩臺(tái)機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，輔助蒸汽由其中一臺(tái)機(jī)組的STR產(chǎn)生，根據(jù)生產(chǎn)需要可進(jìn)行兩臺(tái)機(jī)組STR的切換。

某核電站在執(zhí)行2STR切換至1STR帶載過(guò)程中，工作人員在SVA有較大負(fù)荷的情況下切換，調(diào)節(jié)系統(tǒng)未能正常響應(yīng)，導(dǎo)致1STR一次側(cè)安全閥1STR007VV動(dòng)作，反應(yīng)堆短時(shí)功率上升。本文針對(duì)該問(wèn)題展開(kāi)原因分析。（圖1）

2 事件過(guò)程描述

工作人員按指令執(zhí)行2STR切換至1STR帶載，考慮到熱功率的變化，主控先將電功率降低1MW。系統(tǒng)初態(tài)情況為：2STR蒸汽轉(zhuǎn)換器一次側(cè)壓力 6.8bar，二次側(cè) 6.6bar；2STR001MP 定值 A bar，2STR002MP 對(duì)應(yīng)定值 6bar；1STR001/002MP定值均為0bar；SVA的核島蒸汽用戶9TEP系統(tǒng)有持續(xù)用汽。

現(xiàn)場(chǎng)工作人員按規(guī)程進(jìn)行1STR啟動(dòng)前在線，將9ASG/9SVA等疏水切換至1STR后，根據(jù)2STR001/002MP的定值分別逐步調(diào)整1STR001MP至A bar，逐步調(diào)整1STR002MP定值至8bar，檢查1STR002VV有開(kāi)度且穩(wěn)定，隨后到2STR降低其壓力定值。

主控觀察到熱功率有上升，同時(shí)接到電話匯報(bào)現(xiàn)場(chǎng)有較大的安全閥動(dòng)作聲音。主控立即降低電功率，同時(shí)要求現(xiàn)場(chǎng)停止1STR投運(yùn)工作，核島值班員停運(yùn)9TEP蒸汽用戶。

事后調(diào)查，在現(xiàn)場(chǎng)關(guān)閉1STR002VV手動(dòng)隔離閥1STR001/003VV時(shí)，觀察到1STR一次側(cè)壓力達(dá)A+10bar（1STR007VV動(dòng)作定值A(chǔ)+10.5bar），發(fā)現(xiàn)1STR002VV在1STR001MP設(shè)定值為零的情況下，該閥門開(kāi)度較大且有波動(dòng)。

3 STR控制原理

輔助蒸汽由與蒸汽入口壓力001MP級(jí)聯(lián)的輔助蒸汽出口壓力002MP進(jìn)行調(diào)節(jié)。

降壓調(diào)節(jié)閥002VV或005VV由蒸汽轉(zhuǎn)換器的蒸汽入口壓力001MP和輔助蒸汽出口壓力002MP一同控制。輔助蒸汽出口壓力002MP用于控制降壓調(diào)節(jié)閥以保持蒸汽出口壓力穩(wěn)定。當(dāng)主蒸汽入口壓力上升到A+10bar或更高時(shí)，該主蒸汽入口壓力信號(hào)會(huì)超越輔助蒸汽出口壓力信號(hào)，并使降壓調(diào)節(jié)閥關(guān)小以保持蒸汽入口壓力在A+10bar或更低。當(dāng)入口蒸汽壓力降到A+10bar以下時(shí)，輔助蒸汽出口的壓力信號(hào)又恢復(fù)對(duì)降壓調(diào)節(jié)閥的控制。卸壓閥007VV和022VV用來(lái)防止在降壓調(diào)節(jié)閥故障情況下蒸汽轉(zhuǎn)換器一次側(cè)超壓。

根據(jù)控制原理，蒸汽入口壓力001MP測(cè)量新蒸汽降壓調(diào)節(jié)閥（002/005VV）下游蒸汽的壓力，002MP測(cè)量蒸汽轉(zhuǎn)換器出口蒸汽的壓力。002MP測(cè)量值與PI2調(diào)節(jié)器給定值比較，差值輸入PI2調(diào)節(jié)器，PI2調(diào)節(jié)器輸出值與PI1調(diào)節(jié)器定值進(jìn)行比較，取其較小值，再與001MP測(cè)量值比較，差值通過(guò)PI1調(diào)節(jié)器去控制002/005VV的開(kāi)度。

圖2 蒸汽降壓調(diào)節(jié)閥（002/005VV）控制原理圖

4 事件原因分析

事件發(fā)生后，從人員、工作程序、設(shè)備故障等角度分析可能的原因。

4.1 人員

對(duì)于STR啟動(dòng)等不常見(jiàn)的運(yùn)行操作，運(yùn)行值重視程度不夠，針對(duì)不同工況下的風(fēng)險(xiǎn)分析及應(yīng)對(duì)措施存在不足。

由于對(duì)STR調(diào)節(jié)器準(zhǔn)確性認(rèn)識(shí)不足，在9TEP持續(xù)用汽的情況下，降低2STR二次側(cè)壓力，運(yùn)行值也沒(méi)有組織安排足夠人力現(xiàn)場(chǎng)持續(xù)跟蹤1STR002VV的響應(yīng)情況。帶負(fù)荷切換STR，使PI2調(diào)節(jié)器超出調(diào)節(jié)范圍，PI1調(diào)節(jié)器的取小環(huán)節(jié)失去作用，壓力異常時(shí)未能及時(shí)干預(yù)。

4.2 工作程序

現(xiàn)場(chǎng)使用的工作程序S1STR001對(duì)啟動(dòng)過(guò)程風(fēng)險(xiǎn)提示不足，需要現(xiàn)場(chǎng)操作員憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行操作。

4.3 設(shè)備情況

咨詢儀表人員得知，1/2STR001/002MP不是準(zhǔn)確的控制器，其設(shè)定值與實(shí)際控制效果并不完全吻合，根據(jù)2STR參數(shù)設(shè)置1STR001/002MP的定值并不恰當(dāng)，應(yīng)該根據(jù)一/二次側(cè)實(shí)際壓力對(duì)定值進(jìn)行緩慢調(diào)節(jié)。

由于SVA系統(tǒng)持續(xù)有用戶使用蒸汽，現(xiàn)場(chǎng)降低2STR二次側(cè)壓力后，使得1STR002MP測(cè)量值低于其整定值，1STR002VV開(kāi)度增大，一次側(cè)壓力1STR001MP逐漸升高。待1STR001MP一次側(cè)壓力高于整定值約16bar時(shí)，1STR001MP設(shè)定值與1STR002MP實(shí)際輸出取小后，與1STR001MP實(shí)測(cè)值比較。如果1STR001MP輸出信號(hào)正確的話，可以控制1STR002VV開(kāi)度減小，限制一次側(cè)壓力1STR001MP繼續(xù)升高。但調(diào)節(jié)系統(tǒng)未能正確響應(yīng)，1STR002VV的繼續(xù)開(kāi)大，最終導(dǎo)致安全閥1STR007VV動(dòng)作。

經(jīng)實(shí)地調(diào)查驗(yàn)證，在1STR001/003VV關(guān)閉，1STR001MP整定值為0的情況下，設(shè)置1STR002MP整定值與實(shí)測(cè)值有偏差，PI2有持續(xù)輸出信號(hào)的情況下，1STR803VA安全閥動(dòng)作排氣后，1STR002VV仍會(huì)逐漸全開(kāi)，PI2的輸出與PI1整定值的取小環(huán)節(jié)未能起作用，未能實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的限制保護(hù)作用。

另外，1STR002MP內(nèi)的整定值旋到接近8bar時(shí)，1STR002MP輸出壓力表才開(kāi)始有讀數(shù)，這時(shí)整定值與二次側(cè)實(shí)測(cè)值1STR005LP相差1bar，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)值。因此，由于1STR002MP設(shè)整定值的旋鈕指示偏差太大，運(yùn)行人員只能根據(jù)實(shí)測(cè)值1STR005LP指示和閥門開(kāi)度來(lái)判斷設(shè)定整定值，不能根據(jù)1STR002MP設(shè)整定值旋鈕上的指示設(shè)定，極易造成設(shè)定值過(guò)高，導(dǎo)致閥門開(kāi)度過(guò)大。

4.4 事件原因

綜上所述，STR調(diào)節(jié)系統(tǒng)響應(yīng)異常是事件的直接原因。STR系統(tǒng)調(diào)節(jié)粗糙，設(shè)定值偏差較大，1STR001MP和1STR803VA設(shè)備故障，未能有效控制STR002VV閥門開(kāi)度，導(dǎo)致蒸汽轉(zhuǎn)換器入口壓力超過(guò)安全閥定值。

由于系統(tǒng)設(shè)計(jì)缺陷，在SVA系統(tǒng)有較大負(fù)荷的情況下切換STR，給1STR引入較大的系統(tǒng)擾動(dòng)，這是安全閥動(dòng)作的根本原因。規(guī)程風(fēng)險(xiǎn)提示不到位，工作人員經(jīng)驗(yàn)不足是此次STR安全閥動(dòng)作的促成因素。

5 糾正措施

結(jié)合本次事件的原因分析，制定相應(yīng)的糾正措施如下：①在STR啟動(dòng)時(shí)應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際響應(yīng)情況設(shè)置STR001/002MP的定值，相鄰機(jī)組的參數(shù)不能作為設(shè)置的主要依據(jù)；②機(jī)組間STR負(fù)荷切換過(guò)程中，確認(rèn)本機(jī)組STR帶載后，方可進(jìn)行相鄰機(jī)組STR減載，同時(shí)必須有人連續(xù)跟蹤STR001/002MP的響應(yīng)情況，必要時(shí)進(jìn)行干預(yù)；③在STR啟動(dòng)期間，暫停SVA重大蒸汽用戶，如TEP/TEU/ASG等；由于帶負(fù)荷切STR，使PI2調(diào)節(jié)器超出調(diào)節(jié)范圍，PI1調(diào)節(jié)器的取小環(huán)節(jié)失去作用。據(jù)儀表專業(yè)建議，應(yīng)控制STR002MP內(nèi)的輸出小壓力表指示最大不超0.7bar；④優(yōu)化STR啟動(dòng)規(guī)程，加強(qiáng)培訓(xùn)提高操作技能；⑤對(duì)STR系統(tǒng)進(jìn)行改造，增強(qiáng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)定性。