EPR机组一回路水压试验压力控制策略探讨

余维铭++邱小平++陈世记++伍家彬

摘要：文章主要介绍了欧洲先进压水堆（EPR）核电机组一回路水压试验（PHT）的相关要求，分析了PHT期间的压力控制方法，基于可能造成一回路压力波动的主要工况，通过建立模型进行分析计算，得出了EPR机组PHT期间的压力控制策略和超压保护配置方法。

关键词：EPR机组；一回路水压试验；压力控制；瞬态；失电；超压保护 文献标识码：A

中图分类号：TM623 文章编号：1009-2374（2015）35-0073-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.35.036

工程阶段的一回路水压试验（PHT，Primary Hydraulic Test）是一个非常重要的里程碑，它全面检验了核电机组设计、采购和安装的质量。而台山项目作为全球EPR首堆，PHT无先例可循。根据运行技术规范，一回路正常升降压速率为±4bar/min，由于EPR机组化学容积控制系统（RCV）的上充、下泄方式以及水压试验泵（RBS4220PO）的特殊性，需要对PHT的升压方式和超压保护做专门的分析，实现对PHT可靠的压力控制，确保工程调试期间水压试验瞬态次数不超出《最终安全分析报告》的限值，防止一回路压力大幅波动损坏设备。

1 一回路单相压力控制问题

根据核电厂设计和建造规则RCCM-2007的要求以及现场安装逻辑，台山核电机组PHT压力为1.33倍的设计压力（PS）1.33*PS=233bar.g。根据泵的出力特性，在165bar.g之前用RCV上充泵给一回路升压，165bar.g到最终试验压力233bar.g用RBS4220PO给一回路升压。下文的计算以250bar压力举例计算。

图1为台山PHT升压、降压方式的简化示意图，在一回路单相水实体工况下，利用了上充和下泄流量的不平衡使一回路压缩升压或膨胀降压，升、降压速率取决于上充流量与下泄流量的差值。由于PHT时一回路是单相水实体工况，因此上充、下泄流量不平衡越大，压力波动越明显。165bar.g之前RCV上充泵控制一回压力的情况下，由于上充流量可以通过化学容积控制系统（RCV）阀门RCV6114VP来调节，因此只要将上充、下泄流量调节到足够小的范围，对于事故情况下失去上充流量或下泄流量，其失压或超压风险是可控的。但是165bar.g以上用水压试验泵RBS4220PO给一回路升降压的工况比较特殊，通过以下分析可知，PHT压力控制最大的风险，源于165bar.g以上的高压力平台发生失电或者化学容积控制系统（RCV）下泄流量调节阀（RCV1314VP或RCV1324VP）故障全开。

3 解决方案

3.1 正常升压过程

3.1.1 165bar.g之前用上充泵给一回路升压。

3.1.2 165bar.g平台时，将上充流量调节在RBS4220PO流量范围内（比12m3/h略小），然后启动RBS4220PO，水压试验泵启动后上充泵流量瞬间被水压试验泵代替，上充泵转入小流量运行作为水压试验泵的备用。通过这种方法解决了RBS泵流量不可调节，上充流量无扰地从上充泵切换到水压试验泵。

3.1.3 165bar.g平台到233bar.g平台，由水压试验泵和下泄流量调节阀控制一回路压力。

3.2 165bar.g以上平台的压力保护

3.2.1 水压试验泵机械故障。通过前面分析可知，一旦判断水压试验泵发生机械故障无法提供上充流量，应立即关小下泄流量调节阀，将一回路压力稳定住。由于水压试验泵流量不可调节，水压试验泵故障处理好以后，需要先平衡一回路上充和下泄流量后，再重新启动水压试验泵，防止RBS4220PO重新启动过程中一回路超压或RBS4220PO出口憋压。

3.2.2 电源切换过程应对措施。根据泵出厂试验报告在260bar.g背压下惰转时间为3s，由于当前ANT自动切AST的时间超过RBS无扰切换所需的时间，解决的方法有两个：一个是通过设计优化使得ANT自动切换到AST的时间在2s以内，切换时间小于惰转时间，一回路压力波动可以接受；另一个是如果电源切换时间超出水压试验泵的惰转时间，可以通过临时控制变更，将ANT故障自动切换到AST的信号引到水压试验泵和下泄流量调节阀，出现这种电源故障工况时自动跳开水压试验泵和下泄流量调节阀。

3.2.3 下泄流量控制阀设置应对异外泄压。为应对下泄流量调节阀门异常全开造成的压力瞬态，考虑到下泄流量，可以由两列互为配用的调节阀来调节，结合表1（阀门开度与压力梯度关系）的计算结果，165bar.g之前用正常不设开度限制的流量控制阀调节一回路压力；165bar.g压力平台之后用带有30%限制开度的阀门手动控制一回路压力，通过机械调整限制保证即使阀门异常开启最多也只能达到30%，不会100%全开。阀门机械行程限制方法，如图4，通过调整阀门执行机构内部控制凸轮的角度，使下泄流量调节阀RCV1314/1324VP之一的开度限定在30%，从而满足防止阀阀异常全开造成的压力瞬态。

图4 电动阀驱动机构内部结构图

3.2.4 超压保护。水压试验最终压力升到233bar.g，为防止一回路超压损坏设备，设置了三重防超压屏障：第一，如果一回路压力超过233+1bar的设定值时，会出现一回路压力高报警，因此一回路升压过程缓慢操作，逼近233bar.g时要尽量避免压力梯度过大；第二，当压力超过233+2.2bar时水压试验泵RBS4220PO跳闸，压力停止上升；第三，当水压试验泵拒动，一回路压力超过233+3bar，反应堆冷却剂系统RCV稳压器顶部排放阀RCP7241VP开启泄压。因此一回路压力要连续突破三重压力屏障的概率很小，从而确保一回路设备的安全。

4 结语

本文在过冷水压缩公式和阀门流量系数公式的基础上建立了一回路压力波动的数学模型，并采用理论分析推导的方法，对一回路水压试验期间可能造成压力瞬态工况，提出了一回路正常压力控制方案和防止超压、异外泄压的控制策略，达到对EPR机组一回路水压试验行之有效地进行压力控制的目的。

参考文献

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[2] 台山核电合营有限公司.台山核电厂1、2号机组最终安全分析报告[R].2012.

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作者简介：余维铭（1983-），男，福建永安人，南华大学核科学技术学院核能与核技术工程在读研究生，中广核工程有限公司工程师，研究方向：核电站总体试验；邱小平（1958-），男，南华大学核科学技术学院教授，研究方向：核技术应用、辐射防护；陈世记（1984-），广西柳州人，男，中广核工程有限公司工程师，研究方向：核岛调试；伍家彬（1971-），男，重庆人，台山核电合营有限公司副研究员，研究方向：核电站调试管理。

（责任编辑：秦逊玉）