EPR机组应急给水系统（ASG）水位控制阀控制方式的分析

张明磊

摘要：在验证ASG系统在线程序的过程中，发现在机组正常运行时，ASG系统蒸汽发生器水位控制阀（ASGi310VD-）放自动后，开度从100%逐渐关小，触发系统在线错误报警，根据报警卡，要求需要立即执行技术规范相应条款，宣布ASG第一列不可用。经分析，ASG蒸发器水位控制阀在机组正常运行工况时应放手动状态。

关键词： 应急给水系统，蒸汽发生器水位控制，蒸汽发生器液位表

引言：

EPR机组的ASG设计相比CPR1000有了较大的变化，其中ASG为蒸汽发生器供水时，蒸汽发生器水位控制增加了自动控制功能，从而减少了操纵员在事故工况下的工作负荷。

对于正常运行期间对ASG系统的在线方式设置了应急给水系统第i列故障报警ASGi001KA。

设计ASG系统的程序对ASGi310VD-的状态要求是开启，但是对控制方式没有明确的要求。本论文经过分析明确了ASGi310VD-在正常运行期间的控制方式应该为手动。

ASG系统流程介绍：

ASG系统包括四个同样的列，每一列主回路包括以下设备：

一个ASG水箱

一个向蒸汽发生器注水泵

一个蒸汽发生器水位调节阀

一个ASG泵流量限制阀

一个安全壳隔离阀

EPR机组的ASG流程如图1所示

图1 ASG系统单列流程简图

ASGi001KA的触发原因：

在模拟机上进行程序验证时，按照程序对ASG第一列进行在线，将ASGi310VD-放自动，一段时间后出现ASG1001KA的报警是ASG第一列故障报警，根据报警卡，报警出现后按照报警原因逐一排查，发现触发该报警的原因是ASG1210PO-没有运行同时ASG1310VD-没有开启。查找逻辑图确认报警卡时，发现报警卡中所说的ASG1310VD-没有开启其实是没有全开，此报警的触发还需要60秒的延时。将ASG1310VD-放手动全开后报警消失。正常运行时ASG泵ASG1210PO-是不需要启动的，我们要在ASG1310VD-为什么没有全开上查找原因。

ASG蒸汽发生器水位控制阀ASGi310VD-的控制原理：

蒸汽发生器水位调节阀ASGi310VD-是电动调节阀，用于ASG为蒸汽发生器供水时，维持蒸汽发生器宽量程水位在15.7m，并且在事故后维持蒸汽发生器水位，保持蒸汽发生器的可用性。其具体调节原理如图2所示。

图2ASGi310VD-控制原理简图

ASGi310VD-为什么会在放自动后自动关小呢？

机组正常运行时蒸汽发水位允许在高LCO报警阈值（15.9m）和低LCO报警阈值（15.5m）之间波动，用于控制蒸汽发生器液位的ARE调节阀的开度也是根据实际情况动态调节的，是不是因为蒸汽发生器水位波动的原因造成ASGi310VD-离开全开位置呢？验证程序观察到的现象是ASGi310VD-一直关闭没有任何波动迹象，而且报警有60秒的延时说明ASGi310VD-短时离开全开不会触发报警。我们排除了蒸汽发生器水位波动造成ASGi310VD-逐渐关闭的可能。

根据ASGi310VD-的控制原理我们从整定值和实测值两个方面进行分析。

对于整定值：

ASGi310VD-控制蒸汽发生器水位的整定值是由ASGi314RG进行整定的，ASGi314RG有内部和外部两种模式，当ASGi314RG置于内部模式时，操纵员可以手动设定蒸汽发生水位整定值，当ASGi314RG置于外部模式时，蒸汽发生器水位整定值被强制在15.7m。正常运行时按照程序要求ASGi314RG应至于外部模式，蒸汽发生器水位整定值一直保持在15.7m。

对于实测值：

ASG为蒸汽发生器供水时，控制的是蒸汽发生器的水装量，实测值取的是蒸汽发生器水位宽量程液位表，此时系统处于正常运行阶段，蒸汽发生器的水位应该被自动控制在窄量程15.7m，蒸汽发生器宽窄量程液位表有由于测点和标定温度的不同数值上有很大的差距ASGi310VD-的自动关闭是不是根据这个原因呢？我们需要对蒸汽发生器各量程液位表进行研究。

蒸汽发生器各量程液位表介绍：

EPR机组蒸汽发生器液位表分为以下三种：

蒸汽发生器窄量程液位表;

蒸汽发生器宽量程液位表;

蒸汽发生器热管段侧宽量程液位表。

蒸汽发生器窄量程液位表（ARE i831，i832，i833，i834MN）基于满功率标定，标定条件是蒸汽发生器压力77.2bar.a温度292.5℃

蒸汽发生器窄量程液位表（ARE i835，i836，i837，i838MN）基于零功率标定，标定条件是蒸汽发生器压力90bar.a温度304℃

蒸汽发生器热管段侧宽量程液位表（ARE i739MN）基于冷态标定，标定条件是蒸汽发生器压力1bar.a温度50℃

对于同一蒸汽发生器水宽量程和窄量程液位表测量值是不同的，不同的原因在于标定温度的不同，对于同一液位压差表测得压差是一定的，即中的是相等的，304℃时水的密度，292.5℃时水的密度，所以在窄量程测得液位为15.7m时，宽量程测得的液位是大于15.7m。

ASGi310VD-在正常运行时应处的状态

ASG是专设安全设施，技术规范对注入管线是有可用性要求的，注入管线可用性要求ASGi310VD-的状态要求是开启状态。

根据对ASGi310VD-控制逻辑的分析，我们得到ASGi310VD-在机组正常运行状态下，如果放在自动位置就会因为实测值比整定值高而逐渐关闭，所以为了保证ASGi310VD-处于开启位置，我们必须将ASGi310VD-置于手動状态。

ASGi310VD-放手动后的风险分析及应对：

ASGi310VD-在手动位置的情况下如果ASG泵启动，会造成对蒸汽发生器的过量补水，主要会产生以下后果：

一回路温度失控下降;

一回路压力失控下降;

引入正反应性，尤其是过度补水后叠加蒸汽管线破口时;

使蒸汽发生器二次侧超压，危及蒸汽发生器完整性;

可见ASG向蒸汽发生器供水时，注水量一定要控制，并且ASG设计上有自动控制SG水位功能，我们什么时候用这个功能呢？带着疑问我们继续研究ASGi310VD-的控制，在查找PFD图时发现，ASG的启动信号会发给ASGi310VD-，使其强制自动模式。该信号解决了ASG自动启动后蒸汽发生器水位自动控的问题，即ASG自动启动后ASGi310VD-会被强制在自动状态，蒸汽发生器水位可以自动控制。如果需要进行手动控制需要使用ASGi301CG进行复位后才能将ASGi310VD-放手动。当手动启动ASG为蒸汽发生器供水时，ASGi310VD-是不会被强制自动的，所以需要操纵员在手动启动ASG后将ASGi310VD-置于自动位置，来避免ASGi310VD-在手动全开位置而造成蒸汽发生器水位失控。

结论：

在机组正常运行时，ASGi310VD-应置于手动全开位置。

ASG系统自动启动后要确认ASGi310VD-被强制自动状态，如果需要手动干预需使用ASGi310VD-复位后才能将ASGi310VD-切到手动模式。

如果手动启动ASG系统为蒸汽发生器供水，需要在ASG泵启动后将ASGi310VD-放自动位置，以防止蒸汽发生器过量充水。