大亚湾核电站蒸汽发生器水位调节分析

陈 罡

(大亚湾核电运营管理有限责任公司生产部 广东 深圳 518124)

1 蒸汽发生器水位的调节原理

蒸汽发生器水位需维持在需求的整定值上。

水位不能过高，否则将造成出口蒸汽含水量超标，加剧汽轮机的冲蚀现象，影响机组的寿命甚至使机组损坏。而且，水位过高还会使得蒸汽发生器内水的质量装量增加， 在蒸汽管道破裂的事故工况下，对堆芯产生过大的冷却而导致反应性事故的发生。

水位也不能过低，否则，将会导致U 型管顶部裸露，甚至可能导致给水管线出现水锤现象。 这样，堆芯余热的导出功能将恶化。

对于每台蒸汽发生器而言，其水位的调节是通过控制进入该蒸汽发生器的给水流量来完成的。每台蒸汽发生器的正常给水回路设置有两条并列的管线：主管线上的主给水调节阀用于高负荷运行工况下的水位调节，旁路管线上的旁路调节阀则是应用于低负荷及启、停阶段的运行工况，其调节原理如图1 所示。

1.1 主给水调节回路

主给水调节阀的调节包括一个闭环调节通道和一个开环调节通道。

1.1.1 水位整定值

蒸汽发生器水位定值随负荷而变，负荷是指蒸汽发生器总的蒸汽负荷，它包括三部分：

1）以汽轮机高压缸进汽压力为代表的汽轮机进汽流量；

2）ADG 调节信号代表的进入ADG 的新蒸汽流量；

3）GCT-C 的调节信号代表的排往冷凝器的新蒸汽流量。

在20%负荷以下，水位定值随负荷增加而提高。 这是因为在负荷减小时，由于蒸汽发生器中汽泡数目减少，使蒸汽发生器中水的密度增加（降低比容），为了使水位不下降到低水位保护动作，水位随负荷增加而线性增加。 在20%-100%负荷时，水位定值维持在50%水位不变。

图1 蒸汽发生器水位调节原理图

1.1.2 开环调节通道

在开环调节回路中，实测给水流量与经过校正后的蒸汽流量相比较，给出汽水失配信号。 该信号与水位调节器输出信号在加法器中求和后，被传送到流量调节器中。 采用汽水失配信号反映水位变化的趋势比水位误差信号灵敏，是一种前馈。 它的引入增加了给水流量调节的速度。

闭环通道的水位调节器产生的给水流量信号与开环通道产生的汽/水失配信号叠加后作为流量调节器的输入信号， 后者输出对应的主给水调节阀的开度信号， 经一手/自动控制器产生出相应的阀门开度模拟信号，控制调节阀的执行机构用以调节阀门的开度，从而改变给水流量以控制蒸汽发生器的水位。

1.2 旁路调节回路

每个主给水调节阀都有一根旁路管线。 在低负荷时，测量流量的节流装置两端压差太小，使得流量测量不精确，信噪比也变得较差。此外，在低负荷时，如果采用主给水阀，它在比较小的开度下频繁运行会引起阀座过度磨损，且在较小开度下其调节性能很差。 因此在负荷低于18.5%Pn 时，主给水调节阀关闭，只使用旁路给水调节阀。

2 瞬态过程中的蒸汽发生器水位控制策略

2.1 机组启动时，SG 水位的控制

当堆功率在12-20%FP 范围时，SG 水位参考值与负荷的关系是非线性的，负荷、蒸汽流量的变化均会造成SG 水位大波动，尤其是在大小阀切换时。 因此：

2.1.1 大小阀切换时， 应注意： 最好只保持一台给水泵运行，APP 或APA。APA 泵较APP 泵好，因为APA 泵不像APP 泵那样为调△P 使得用汽量变化，影响SG 水位控制。另外，水位控制应保持在自动状态（必要时手动干预）。

2.1.2 汽机冲转、并网最好在堆功率为11-12%FP 时完成，因为堆功率在12-20%FP 之间，SG 水位参考值与堆功率为非线性，如果在此范围机组并网，由于并网后立即带负荷，SG 水位波动很大。

2.2 停机过程中SG 的水位调节

2.2.1 100%→20%Pn 时，密切监视SG 水位，波动异常时暂停降负荷，先进行手动干预，待恢复正常后再继续降负荷。

2.2.2 在20%Pn 时，将GCT-c 由T 模式切至P 模式前需确保GCT-c全关，否则造成SG 水位波动，在18%→10%Pn 过程中，观察给水主/旁路阀能否顺利切换，当主给水调节阀全关后，可将其手动置0%开度，并观察SG 水位变化趋势，以判断主给水调节阀是否内漏。

2.2.3 核功率≤2%Pn 后，尽可能晚些切到ASG+GCT-a 运行模式，因为ARE 给水温度较ASG001BA 的水温高许多， 有利于SG 的水位调节。

2.3 变工况下SG 的水位调节

对大亚湾核电站而言， 机组正常升降负荷时， SG 水位自动调节性能整体上是满意的。下面只重点介绍给水泵转速快速下降到基准转速，给水调节阀针型阀漏气或其过滤器堵塞，及高（低）负荷时ARE 主（旁路）给水调节阀故障卡开等异常工况下的SG 水位调节。

2.3.1 机组为高负荷时（>76%Pn）若一台APP 泵转速下降到基准转速，虽然另一台APP 泵可以自动地增大转速承担负荷，但不足以提供足够的给水以维持高负荷下的SG 水位，并且此故障又不能触发APA泵自启动。

发生此类故障，一般可采纳以下两种手动干预途径：

1）手动跳闸故障的APP 泵使APA 泵自启动，若APA 泵自启动不成功，再尝试手动启动APA 时可能来不及，十有八九发生停堆。

2）手动启动APA 泵，并让其迅速带负荷，（但APA 马达有过电流的风险），当SG 水位返回正常后，再将APA 投自动。

2.3.2 给水调节阀的针型阀漏气或其过滤器堵塞

通常此故障只会引起该调节阀缓慢关闭直至全关，对于机组在高低负荷时所引发的结果及干预措施有所不同。

1）高负荷工况

若主给水的调节阀卡涩在比需求开度小的位置， 可采取改变水/汽压差△p 整定值来控制SG 水位，也可以适当地降低一些负荷，直至汽、水流量平衡；若针型阀漏气或过滤器堵塞，当不改变△P 整定值时，给水流量逐渐减少，这时可以提高水/汽压差△P 整定值而增大给水流量，若维持不了，可尝试手动调大故障SG 的主给水调节阀的设定开度，直到95%以上，若还无法使该SG 水位回升，则赶紧在上位机快速降些负荷直到足可以维持该SG 水位为止。

2）低负荷工况（主给水回路未开启）

在确认是旁路给水调节阀的针型阀漏气或过滤器堵塞造成该调节阀逐渐关小时，可先提高△P 整定值，并监视另两台SG 水位变化趋势，若不行则可考虑打开该SG 主给水隔离阀，并手动调主给水调节阀开度，以维持该SG 水位。 当然也可以考虑将机组带至热备用，选择ASG+GCT-a 模式，待故障处理好后，再提升核功率。

2.3.3 高负荷运行时，主给水调节阀故障开启

当准确判断某蒸汽发生器的主给水调节阀故障开启，则立即采取以下干预措施：

1）手动关小故障SG 的旁路调节阀，直致该SG 的汽、水流量平衡、水位不再上升。

2）若全关旁路调节阀后，故障SG 水位仍上升，则应降低汽水压差△p 整定值，以求故障SG 汽、水流量平衡（过程中不得使另两台SG 主给水调节阀指示开度达100%），待水位回落正常后，可再调△P。