某核电厂发电机氢水差压低异常报警原因分析

大亚湾核电运营管理有限责任公司 广东 深圳 518124

发电机定子冷却水系统(GST)的功能是通过一个闭式的低电导率水的循环回路带走发电机定子线圈带负荷运行时产生的热量。机组正常运行时，发电机壳体氢气压力为5bar，通过冷却水调节阀(GST027VN)自动调节冷却水压力，使冷却水压力低于氢气压力0.4bar。

参考电厂在功率运行期间曾多次闪发氢水差压低报警，就地氢水差压指示值在0.35bar左右，怀疑GST027VN调节回路存在异常。本文针对参考电厂GST027VN调节回路进行分析，解释出现闪发报警异常的原因。

1 GST027VN调节控制设计

核电厂常规岛发电机氢气冷却系统(GRV)为发电机壳体提供氢气冷却，定子冷却水系统(GST)为发电机定子线圈提供水冷却。发电机定子线圈冷却水压力通过调节阀(GST027VN)自动控制。

发电机入口处的定子线圈冷却水压力和发电机壳体氢气压力分别通过压力变送器测量并传送至PLC控制器，在PLC控制器中，对这两个压力信号进行比较并运算输出调节阀的控制信号，以确保氢气压力高于冷却水压力0.4bar。

GST027VN控制回路采用双通道PLC，通道1在KCO201AR柜，通道2在KCO202AR柜，两通道的PLC均处于运行状态。通常情况，由通道1实际控制GST027VN，当KCO201AR机柜PLC控制器出现异常时，GST027VN控制自动切换至通道2。

对于每个通道，氢水差压的测量方式有两种：

计算差压，：氢气压力、冷却水压力分别测量，在PLC中运算得出氢水差压。

― 通道1：GRV001MP-GST001MP

― 通道2：GRV002MP-GST001MP

测量差压，：GST002MP直接测量氢、水差压，并同时送给通道1和通道2

备注：GRV001和GRV002MP变送器测量GRV氢气压力，GST001MP变送器测量GST冷却水压力，GST002MP变送器直接测量氢、水差压。

正常情况，计算差压和测量差压基本一致，比较计算差压与设定值(GST单泵运行定值为0.4bar，双泵运行定值为0.1bar)偏差，控制GST027VN开或关动作；当计算差压比测量差压高出40 mbar时，将自动切换至测量差压方式。当氢水差压值与设定值的偏差超过50mbar时，PLC调节回路输出脉冲信号(间隔10s输出1s的4m A或20m A信号)，控制GST027VN关或开动作。调节回路设置50mbar调节死区，以避免氢水差压调节频繁波动。详见图1所示。

图1 GST027VN调节原理图

2 氢水差压指示偏差与报警闪发原因分析

现象1：某日5：58，机组现场充排氢结束，6：02分主控出现氢水压差低(GST035AA)报警，现场检查氢水压差在0.35Bar左右，主控显示GST冷却水流量响应缓慢，怀疑L1GST027VN调节响应滞后。

现象2：运行人员现场巡视，发现GST003ID基本在0.35-0.4bar范围内波动。

当GST单泵正常运行时，氢水差压控制定值为0.4bar，调节死区为50mbar，因此，稳定状态，现场GST003ID的氢水差压指示值应在0.35-0.4bar间。怀疑GST027VN调节或氢水差压测量回路存在异常。

通过PLC监视终端，监视KCO201/202AR中的GST027VN调节回路各参数：

― GST002MP测量差压在KCO201AR中比计算差压(GRV001MPGST001MP)略微偏高15-20mbar左右，GST002MP测量差压值与GST003ID显示数值基本一致。

― 由于GST027VN调节回路存在50mbar调节死区，当计算差压在0.35-0.45bar范围时，GST027VN阀门不动作，氢水差压的变化取决于GRV和GST系统运行状态，会在0.35-0.45bar之间滑动，因此，氢水差压较长时间维持在0.35-0.4bar是可能的。

― 仪控工程师多次监视比对GST003ID和PLC调节回路中的氢水差压，发现氢水差压值有时在0.35-0.4bar范围波动，有时在0.4-0.45bar范围波动。

通过上述比对分析，可以判断GST003ID氢水差压指示是准确的。

进一步监视KCO201/202AR中两个PLC通道氢水差压测量数据，见记录表1记录。

表1 稳定状态PLC通道压力值记录

备注：计算差压参与调节，并稳定调节在0.4bar，分别观察KCO201/202AR机柜得到相关数据。因为无法同时监视两个通道，表中数据存在一定的时间偏差，只作定性分析使用。

从表1数据来看，通道2中的GRV002MP-GST001MP的氢水差压值比通道1中的GRV001MP-GST001MP值偏小30-35mbar左右。即，GST027VN实际调节的通道1的GRV001MP-GST001MP值在0.35-0.45bar范围波动时，通道2的GRV002MP-GST001MP值大致在0.315-0.415bar之间波动。仪控人员跟踪GRV系统排、充氢过程，监视到的参数变化见表2记录。

表2 GRV系统排、充氢过程氢水差压及阀位记录

排、充氢过程，氢水差压波动幅度有所扩大，由20mbar扩大到70mbar左右。排、充氢操作前，如氢水压差偏小(接近0.35bar或更低)，则在排、充氢操作过程，实际氢水压差会向下波动到0.32bar左右；此时，通道2的氢水压差则可能向下波动到0.29-0.295bar。而且由于GST027VN的开、关调节为脉冲信号，且存在50mbar死区，因此，实际压差达恢复到0.35bar以上时，控制GST027VN关闭的脉冲信号消失；如此时，实际差压恢复并稳定在略微高于0.35bar，则在整个过程，通道2中的差压测量值会在0.29-0.32bar之间的范围波动，并且可能在0.3bar以下，触发氢水差压低报警(GST035AA)。

仪控工程师校验GRV001/002MP变送器，确认GRV002 MP比GRV001MP偏小了32mbar，印证了上述分析。

3 结论

通过上述分析，可以判断：①GST003ID氢水差压指示是准确的；②GST027VN调节回路以及阀门响应正常；③GRV002MP比GRV001MP偏小30-35mbar左右，是导致氢水差压低报警闪发的原因。