給水汽動(dòng)泵閥門動(dòng)作異常問題分析和處理
發(fā)布時(shí)間:2019-05-11 發(fā)布作者:
摘 要:M310三環(huán)路壓水堆在正常給水系統(tǒng)喪失后,輔助給水系統(tǒng)建立一種應(yīng)急的冷卻方式,直至余熱排除系統(tǒng)投運(yùn),如果給水汽動(dòng)泵閥門動(dòng)作異常,可能會(huì)導(dǎo)致輔助給水系統(tǒng)無法及時(shí)給蒸汽發(fā)生器供水。本文通過介紹電廠輔助給水汽動(dòng)泵供汽閥門動(dòng)作異常的分析和處理方案,為后續(xù)核電機(jī)組建設(shè)和改進(jìn)提供經(jīng)驗(yàn)
0 引言
反應(yīng)性控制、堆芯冷卻和放射性包容被稱為核安全三要素,要素之一的冷源的可靠性密切相關(guān)。輔助給水系統(tǒng)作為核電廠的重要冷源之一,在事故工況下起著至關(guān)重要的作用,在設(shè)計(jì)上屬于非常重要類的專設(shè)安全設(shè)施。輔助給水汽動(dòng)泵供汽閥門動(dòng)作異常問題都可能在事故工況下影響核安全,因此該問題必須得到核電廠運(yùn)營(yíng)者的足夠重視。
1 閥門功能
輔助給水泵系統(tǒng)包括兩臺(tái)50%流量的給水汽動(dòng)泵(ASG003/004PO),其蒸汽通流主要經(jīng)過粗濾器、主汽門、調(diào)閥、蒸汽室、噴嘴組、動(dòng)葉,較后至排汽接管。
調(diào)閥為氣開式的雙座閥,進(jìn)入調(diào)閥的蒸汽分兩組汽流。第一組直接由調(diào)閥閥套較頂部的一圈型線孔進(jìn)入蒸汽室;第二組先旁通到調(diào)閥閥套底部的型線孔,再由調(diào)閥閥套的中間一圈型線孔進(jìn)入蒸汽室。
主汽門為汽開式結(jié)構(gòu),密封面為司太立特堆焊,主要作用在于泵組超速時(shí)自動(dòng)切斷主蒸汽而停機(jī),當(dāng)電子跳閘時(shí),電磁閥得電開啟,釋放了主汽門活塞右端腔室的壓力蒸汽,從而主汽門關(guān)閉停機(jī);當(dāng)機(jī)械跳閘時(shí),錐形閥連通,釋放了主汽門活塞右端腔室的壓力蒸汽,從而主汽門關(guān)閉停機(jī)。
2 給水汽動(dòng)泵閥門動(dòng)作異常問題
2.1 調(diào)閥調(diào)節(jié)異常問題
福清核電廠4號(hào)機(jī)首循環(huán)運(yùn)行期間,多次出現(xiàn)4ASG004PO轉(zhuǎn)速異常波動(dòng)和泵本體及管道振動(dòng)過大問題,經(jīng)多次查找和驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)是由于轉(zhuǎn)速表異常導(dǎo)致調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)異常,且閥門動(dòng)作存在卡澀導(dǎo)致。
2.2 主汽閥開啟問題
2019年福清核電廠3號(hào)機(jī)組在執(zhí)行3ASG004PO超速試驗(yàn),3ASG237/238VV閥門開啟40秒后3ASG004PO轉(zhuǎn)速仍沒有建立,主控觸發(fā)3ASG171KA(004PO排氣口壓力低)報(bào)警,經(jīng)檢查為3ASG235VV閥門開啟時(shí)間過長(zhǎng)導(dǎo)致。
3 問題分析和排查
3.1 調(diào)閥調(diào)節(jié)異常的原因分析和排查
經(jīng)分析調(diào)節(jié)閥異常動(dòng)作問題原因有:
(1)閥門本身特性不準(zhǔn)導(dǎo)致閥門調(diào)節(jié)性能不佳。(2)轉(zhuǎn)速表故障,導(dǎo)致閥門無法正常調(diào)節(jié)。(3)閥門供汽壓力不在要求范圍內(nèi),長(zhǎng)期高壓導(dǎo)致閥門調(diào)節(jié)性能下降。
原因排查:
(1)對(duì)給水汽動(dòng)泵調(diào)節(jié)閥進(jìn)行性能檢查,通過加4~20mA電流來檢查閥門行程動(dòng)作情況,通過試驗(yàn)驗(yàn)證閥門行程和電流成正比,閥門性能驗(yàn)證無異常。(2)福清核電廠現(xiàn)場(chǎng)儀用壓空的供汽壓力一般在0.68~1MPa,高于設(shè)備的設(shè)計(jì)壓力,長(zhǎng)時(shí)間在超壓下使用,將造成過濾減壓器的故障,影響氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)性能。(3)福清核電廠輔助給水汽動(dòng)泵使用的轉(zhuǎn)速探頭為HALLEFFECTSENSORS產(chǎn)品,型號(hào)1101and931XP。經(jīng)趨勢(shì)分析發(fā)現(xiàn)起泵后60秒左右位置出現(xiàn)轉(zhuǎn)速波動(dòng)幅度擴(kuò)大現(xiàn)象,初步分析認(rèn)為是轉(zhuǎn)速探頭信號(hào)突變引起。并發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)PID作用過強(qiáng),疊加轉(zhuǎn)速探頭信號(hào)突變干擾,調(diào)閥會(huì)頻繁動(dòng)作,每一動(dòng)作都伴隨卡頓的現(xiàn)象。
3.2 主汽閥無法開啟或者開啟時(shí)間長(zhǎng)的原因分析和排查
經(jīng)分析主汽閥開啟時(shí)間長(zhǎng)的原因有:
(1)閥座內(nèi)有殘水,導(dǎo)致閥芯右側(cè)上下面的受力面積差減小,從而導(dǎo)致閥門開啟時(shí)間較長(zhǎng)。(2)閘板和密封面的摩擦力太大,給閥門開啟增加了額外的阻力。(3)電磁閥存在內(nèi)漏,導(dǎo)致主汽閥右腔室壓力建立較緩慢。(4)主汽閥閥座引壓小孔或者管線存在堵塞。
原因排查:
通過手動(dòng)動(dòng)作閥門,確認(rèn)閥門動(dòng)作順滑無明顯卡澀,排除閥桿摩擦力過大的原因;對(duì)電磁閥檢查也未發(fā)現(xiàn)電磁閥故障;由于試驗(yàn)過程中汽動(dòng)泵啟動(dòng)時(shí)間間隔為10分鐘,可能導(dǎo)致閥桿處有冷凝水聚集而沒有完全疏通;節(jié)流小孔或者節(jié)流通道有冷凝水堵塞或雜質(zhì)堵塞,導(dǎo)致引壓過慢。(相關(guān)推薦:
泥漿流量計(jì))
4 處理措施和改進(jìn)
4.1 針對(duì)調(diào)閥的改進(jìn)和驗(yàn)證
(1)使用工作壓力更大的AW40型過濾減壓器進(jìn)行替代原來QFH-223型過濾減壓器。AW40型過濾減壓器較大設(shè)計(jì)壓力為1.0Mpa,與壓空系統(tǒng)的供氣壓力相符。(2)更換汽動(dòng)泵的轉(zhuǎn)速探頭,并調(diào)整調(diào)節(jié)系統(tǒng)的PID參數(shù),將比例系數(shù)從3調(diào)整到1.8,將積分系數(shù)從0.48調(diào)整到0.5。
通過以上整改措施,后續(xù)多次啟動(dòng)汽動(dòng)泵驗(yàn)證轉(zhuǎn)速穩(wěn)定,在定期試驗(yàn)監(jiān)督要求的8000±2%范圍內(nèi),且未再出現(xiàn)調(diào)閥卡頓現(xiàn)象。
4.2 針對(duì)主汽閥的改進(jìn)和驗(yàn)證
(1)針對(duì)閥門底座處可能存在冷凝水,采用每次啟泵間隔延長(zhǎng)至30分鐘,待閥們底座處的水疏盡后再進(jìn)行下一次啟泵。(2)在打閘情況下,通過閥前蒸汽對(duì)引流管線和電磁閥以及機(jī)械跳閘閥門進(jìn)行吹掃,將管道內(nèi)的蒸汽或者雜質(zhì)吹除,保持引壓管線暢通。
整改后從汽動(dòng)泵供汽閥門全開到轉(zhuǎn)速建立從原來的43秒回到正常的3~4秒左右。
5 總結(jié)
隨著核電廠的運(yùn)行,輔助給水系統(tǒng)出現(xiàn)的問題也逐漸凸顯出來,盡管福清核電廠對(duì)輔助給水系統(tǒng)越來越重視,制定了很多的緩解措施,包括維修領(lǐng)域的預(yù)防性維修、運(yùn)行領(lǐng)域的定期試驗(yàn)等。但是對(duì)問題的發(fā)現(xiàn)我們不能靠等,更應(yīng)該往前走,將可能出現(xiàn)的問題逐一分析和制定處理措施,保證在出現(xiàn)問題后能夠及時(shí)處理,保證專設(shè)安全設(shè)施的可用性。