滿功率單臺蒸發器蒸汽流量漂移的分析與對策

王施洲

（中核核電運行管理有限公司運行五處，浙江 嘉興 314300）

0 引言

SG的液位是通過蒸發器液位控制程序（以下簡稱SGL程序）來進行控制，而PTH是通過功率測量和校正程序（以下簡稱PMCR程序）計算的。早期的蒸汽流量變送器位于室外，下雨或是雷電的影響均可能造成流量參數的漂移。對于蒸汽流量漂移的分析以及相應的對策考慮是有利于機組穩定運行的。

1 理論分析

1.1 SG液位的影響

SGL程序有兩個設計目標：

（1）保持給水流量與蒸汽流量的平衡，使得蒸發器液位保持在設定值；

（2）在反應堆功率變化時補償“膨脹”或“收縮”現象對液位的影響。

為此，SGL程序引入了比例積分項、質量平衡項、功率項。

蒸汽流量對質量平衡項和功率項的影響。

（1）對質量平衡項的影響。

四個SG蒸汽流量在SGL程序里先標準化處理（蒸汽流量/258.25），再平均化處理（四個值取平均）；接著每個蒸汽流量與平均值比較，如果偏差大于±10%，則蒸汽流量認為無效，會以其他三個蒸汽流量的平均值替代。由此大致判斷蒸汽流量失效的上下限制分別為293 kg/s和234 kg/s。SGL程序還設置了一條規則：如果質量平衡項的變化小于1%（死區），則默認質量平衡項為0。由此，在其他SG的蒸汽流量不變，漂移的SG蒸汽流量只要在（234，293）范圍內，SGL程序就認為數據可信。

質量平衡項在滿功率下的值為蒸汽流量與給水流量的差，意味著質量平衡項是隨著蒸汽流量同趨勢變化的，這種變化是瞬時的。若是漂移的量在死區范圍，則質量平衡項不起作用。

（2）對功率項的影響。

SGL程序里的功率項：1.04×PDA（鉑探功率）+ADAF。

ADAF：PTH-1.04×PDAF（鉑探功率過濾20 s后的值），計算的值需過濾180 s。

PTH：1 659×蒸汽流量+（1 153.28-4.36×給水溫度）×給水流量。

如果鉑探功率穩定不變，那么SGL程序的功率項的值為3 min之前的熱功率值。而PTH是隨著蒸汽流量同趨勢變化的。所以，如果蒸汽流量發生漂移，對于SGL程序功率項需要3 min才會起作用，有時間的滯后性。

1.2 熱功率計算的影響

PTH：1659×蒸汽流量+（1153.28-4.36×給水溫度）×給水流量

PMCR程序功率項計算和SGL程序功率項的計算一樣，計算的反應堆功率在鉑探功率穩定的前提下，就是3 min之前的熱功率。一旦計算的反應堆功率變化，反應性調節裝置開始動作，維持計算的反應堆功率在設定值。由于SG蒸汽流量漂移是虛假的，真實的反應堆功率沒有發生變化，所以反應性調節裝置的動作就屬于錯誤性調節。帶來的后果就是停堆裕量（以下簡稱ROPT裕量）的變化以及汽機功率的變化。

2 案例分析

2013年10月8日，二號機組滿功率運行，由于臺風雷雨天氣，3#SG蒸汽流量變送器箱體進水，導致該測量回路信號異常波動，3#SG蒸汽流量AI2542漂移，從254 kg/s快速降到246 kg/s，3#SG液位下降，最低液位達到2.39 m，機功率上升8 MW。反應堆功率的異常波動導致停堆系統出現多個ROPT裕量不足報警。此事件過程中3個蒸發器（1#、2#、4#SG）蒸汽流量未見異常。機組緊急降功率到98%FP，清除質量平衡項，將AI2542的端子拔掉后機組穩定。后續清理3#SG蒸汽流量變送器積水，對變送器箱體重新做了防水處理。

由圖1可以看到蒸汽流量（AI2542）的變化（由254減小到246）是在（234，293）這個范圍區間里的，因此SGL程序是認為流量信號可用的。

對于SG的液位（AI1312），總體上是先下降后上升，最終趨于穩定的過程。從圖1可以看到，蒸汽流量尚未漂移的時候，給水流量（AI2532）類似于正弦函數，而在漂移的前期（質量平衡項沒有清除的階段），給水流量調節得很密集，這是因為隨著蒸汽流量下降，質量平衡項是減小的，意味著要求給水流量下降，上水閥關小。在一定時間的滯后下，SGL程序的功率項也開始發揮作用，減小給水流量。從SG液位開始下降開始，比例積分項開始緩解，要求上水閥開大。兩種矛盾的要求最終由于液位的偏差過大，比例積分的作用大于質量平衡項和功率項的作用，所以給水流量密集調節的區域呈總體上升趨勢。隨后作為干擾項的質量平衡項被人為清除，可以看到給水流量不再呈密集調節狀態。由于此時上水閥門已要求開大到等百分比特性的流量變化較大區域，同樣的開度信號下給水流量出現大幅上升，很快SG的液位大幅上漲，大于設定值（機組降功率，設定值比初期略?。┑那闆r下，比例項又開始大幅限制給水流量，最終比例積分綜合作用，SG的液位趨于可控狀態。

熱功率（AX012）是隨著蒸汽流量下降而有降低的。在反應堆功率的計算上，由于ADAF需要3 min的過濾，減小的反應堆功率是滯后的。這是從圖1可以看出：汽機功率（AI2565）是在蒸汽流量漂移開始一定時間后才開始達到穩定的。由于堆功率的上升，向下漂移的蒸汽流量在熱傳輸的積累下是有上升的。此時，熱功率也回到了原來的值。此時由于多個ROPT裕量不足報警，緊急降功率到98%FP，事態得以緩和。

3 總結與對策

蒸汽流量向下漂移：在質量平衡項和功率項的作用下，上水閥要求關小，由于閥門的流量特性，SG液位的下降是平緩的。在比例積分的緩解作用下，SG液位得到緩解?？偟内厔菔窍认陆岛笊仙?，在去除質量平衡項的前提下水位趨于穩定。由于蒸汽流量向下漂移，熱功率是下降的。使得計算得到的反應堆功率偏小，反應性調節下，真實反應堆功率會上升，部分ROPT裕量不足，汽機功率會上升。滿功率下堆機功率的異常上升對機組危害是特別大的。

蒸汽流量向上漂移：質量平衡和功率項最先作用，要求給水開大，SG水位開始上升，比例積分作用進行緩解，總的趨勢為先上升后下降，最終在去除質量平衡項的前提下水位趨于穩定。值得贅述的是，由于上水閥的等百分比調節特性，初期給水上升的速率可能較大，SG液位的波動會較大，存在汽機跳機的風險。對于熱功率，隨著蒸汽流量的上漂移，熱功率是上升的，使得計算的反應堆功率是上升的，反應性調節升LZC水位，最終反應堆功率是下降的，從而汽機功率也是下降的。由于下降是保守的，所以危害較緩和。

蒸汽流量在（234，293）范圍內非正常波動屬于漂移現象，去除質量平衡項是首要進行的干預行動。由于質量平衡項是整體去除，對于整個SG的液位監視就顯得非常重要。防止SG高液位脫扣汽機，防止ROPT裕量低是應對措施非常重要的兩步。在此基礎上，拔掉漂移的蒸汽流量WIBA，使得控制程序不再使用漂移的流量。由此，保持對SG水位，功率的監視，顯得格外重要。

圖1 事件過程機組參數