大小阀切换对蒸汽发生器液位控制的影响分析

王肖飞 李宝佳

摘 要：结合SG大小阀切换的控制原理，分析不同情况下大小阀切换对SG液位控制的影响，进而给出确保大小阀切换过程SG液位稳定的运行操作要点。

关键词：蒸汽发生器；液位控制；大小阀切换

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.16.135

1 综述

M310压水堆核电厂蒸汽发生器（后文简称SG）根据二回路负荷的高低分别采用主给水调节阀（负荷高于20%FP时，后文简称大阀）和与之并联的旁路调节阀（负荷低于20%FP时，后文简称小阀）进行给水流量控制，进而对SG液位进行调节。大小阀切换过程中由于给水流量偏置信号变化、控制回路的切换、一二回路功率匹配情况以及大小阀手自动状态不同等均对SG液位控制产生一定影响，可能导致SG液位较大幅度波动，甚至可能导致停机、停堆的重大瞬态。本文结合SG大小阀切换的控制原理，分析不同情况下大小阀切换对SG液位控制的影响，进而给出确保大小阀切换过程SG液位稳定的运行操作要点。

2 大小阀切换原理

在低负荷（<20%FP）小阀控制期间，在参与大阀控制的给水流量信号中引入+8.5%FP（各机组最终值根据调试结果确定）的偏置信号，使大阀正常保持关闭状态，防止大阀在小开度下频繁地动作而引起阀座过度磨损，同时也避免两个调节系统同时工作影响SG液位控制。另，由于低负荷下汽/水流量测量精度不佳，小阀控制中未使用汽/水流量偏差作为前馈信号，而使用二回路负荷信号作为前馈。

在高负荷（>20%FP）的运行工况下，给水流量偏置信号取消，大阀承担蒸汽发生器液位的调节功能；此时，小阀在二回路负荷开环控制作用下一般处于全开状态。

3 不同工况下大小阀切换的影响分析

设计上，低负荷运行期间，小阀有足够的流通能力确保向SG的给水供应，以控制SG液位在正常范围内。正常升降负荷、SG液位正常时，大小阀切换过程中对SG液位的影响较小，不会导致其异常波动。但若SG液位偏低、大閥未正确置自动以及在切换点附近停留等情况下进行大小阀切换，将可能导致SG液位产生较大的异常波动。以下就这些工况下大小阀切换对SG液位控制的影响进行分析，并由此给出相应的预防措施。

3.1 SG液位偏低时大小阀切换

若升负荷过程中SG液位偏低，则大阀的SG液位闭环控制回路将存在正输出，且该输出随SG液位偏差以及持续时间的增大而增加，而该输出在大小阀切换点前因+12.5%FP给水流量偏置信号抵消，导致切换点前大阀仍保持关闭状态（闭环回路输出超12.5%FP时大阀也将开启）。当二回路负荷超过20%FP后，大小阀切换逻辑生效，给水流量偏置信号消失。此时，大阀在SG液位闭环控制回路输出的作用将快速开启大阀至较大开度，导致给水流量突增，引起SG液位异常上升。若未及时干预，可能导致SG液位过高而停堆。

可能导致升负荷过程中SG液位偏低的情况较多，如二回路负荷计算参数设置不合理，导致二回路负荷测量值偏低、核功率偏高导致小阀供水能力不足以及二回路异常用汽量增大等情况，但无论何种原因，在升功率至大小阀切换点前需确认SG液位正常、小阀开度正常（未接近全开），否则建议停止升功率查明原因并消除后再继续过渡至大小阀切换点以上。

类似地，在降负荷过程中，若SG液位偏低时由大阀控制过度至小阀控制时，也可能因大阀快速关小导致给水流量突降而导致SG液位异常降低。

3.2 大阀未正确置于自动状态

运行电厂发生过几次启动过程中大阀未正确置于自动状态而导致升功率大小阀切换过程中SG液位发生较大波动的经验反馈。以下对该工况的影响进行分析。

大阀在手动状态时，参与大阀开环控制的汽水流量失配信号复制回路生效；低负荷（<20%FP）时，因闭环控制回路跟踪小阀的信号复制回路，故大阀的复制信号未送入SG液位闭环控制回路。而一旦负荷>20%FP，大阀的复制信号即送入闭环控制回路，进而参与小阀的开度控制。而大阀开环回路中的+12.5%FP偏置信号由于存在滤波环节，在切换后需渐变至0，此过程中该信号将直接作用与小阀控制逻辑中使小阀开度增大，导致给水流量增大，从而使SG液位上升。同时，此时汽水流量失配信号也将参与小阀控制，导致影响小阀正常控制。

故应严格根据相关程序要求及时将大阀置于自动状态，以免由此导致大小阀切换时SG液位出现异常上涨的情况。尤其在换料后重新启动过程中，可能存在因参数设置不合理等原因导致核功率显示与实际偏差较大的情况，此时应密切关注ARE432KM的变化情况，提前判断大小阀切换点，并提前采取相关操作。

3.3 大小阀切换点附近停留

若升功率至大小阀切换点时停留，则由于流量偏置信号的变化以及SG内热工水力特性等因素可能导致SG液位发生周期性的大幅波动。简要分析如下：

当二回路总负荷上升达到20%FP时，1ARE401/402KS灯亮，大阀12.5%的偏置信号消失，大阀开始开大，SG液位开始上升，SG中进入大量冷水，导致SG压力下降，SG压力下降导致GCTC的开度关小，从而导致二回路总负荷下降至20%FP以下，1ARE401/402KS灯灭，此时大阀12.5%的偏置信号产生，大阀开始关小，SG液位开始下降，由于SG中冷水减少，SG压力上升，GCTC开度增大，二回路总负荷上升达到20%FP，从而1ARE401/402KS灯又变亮了，如此循环。

故升功率过程中到达ARE大小阀切换点时，不能停留太长时间，应该尽快升负荷冲过负荷切换点，避免SG液位异常的波动。

4 结论

由上文分析可知，若大小阀切换时SG液位偏低、大阀未正确置自动以及在切换点附近停留等情况，切换过程中将对SG液位正常控制产生较大影响，故因采取相应有效措施避免该这些情况下进行大小阀切换。

参考文献：

[1]FQ1-OP02-AC-I1反应堆停堆 版本：001 版次06[S].2017-04.

[2]FQ1-OP02-AC-DEC事故诊断通用规程 版本：001 版次05[S].2016-12

作者简介：王肖飞（1984-），男，浙江宁波人，学士，工程师，研究方向：核电厂运行。