核电厂蒸汽转换系统安全阀动作原因分析

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　　【摘 要】某核电厂在进行蒸汽转换系统切换时由于操作经验不足和设备故障导致一次侧安全阀动作，针对这一事件，论文从人员、设备和工作程序三个角度展开原因分析，并提出改进措施，为解决同类问题提供参考。
　　【Abstract】In a nuclear power plant， the action of primary side safety valve is caused due to the insufficient operation experience and equipment failure when the steam conversion system is switched. In view of this incident， the paper analyzes the causes from the perspective of personnel， equipment and work procedures， and puts forward improvement measures， so as to provide reference for solving similar problems.
　　【關键词】核电厂；蒸汽转换器；安全阀
　　【Keywords】nuclear power plant； steam transformer system； safety value
　　【中图分类号】TM63 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2019）03-0182-02
　　1 引言
　　核电厂蒸汽转换系统（STR）用于产生低压辅助蒸汽，通过辅助蒸汽分配系统（SVA）分配给核岛和常规岛各用户。蒸汽转换器系统主要由蒸汽转换器（001TX）、疏水箱（001BA）、疏水冷却器（001RP）、辅助蒸汽除氧器（001DZ）、排污箱（001CW）、给水泵（001PO、002PO）及相应的阀门和管道组成。来自主蒸汽系统（VVP）高压饱和蒸汽经两支并联的降压调节阀002/005VV降压到2 MPa.a后，进入蒸汽转换器001TX进口联箱，在转换器壳体内由一束高压传热管将蒸汽热能传至周围的给水，从而产生1MPa.a的辅助蒸汽。当电站两台机组正常运行时，辅助蒸汽由其中一台机组的STR产生，根据生产需要可进行两台机组STR的切换。
　　某核电站在执行2STR切换至1STR带载过程中，工作人员在SVA有较大负荷的情况下切换，调节系统未能正常响应，导致1STR一次侧安全阀1STR007VV动作，反应堆短时功率上升。本文针对该问题展开原因分析。（图1）
　　2 事件过程描述
　　工作人员按指令执行2STR切换至1STR带载，考虑到热功率的变化，主控先将电功率降低1MW。系统初态情况为：2STR蒸汽转换器一次侧压力6.8bar，二次侧6.6bar；2STR001MP定值A bar，2STR002MP对应定值6bar；1STR001/002MP定值均为0bar；SVA的核岛蒸汽用户9TEP系统有持续用汽。
　　现场工作人员按规程进行1STR启动前在线，将9ASG/9SVA等疏水切换至1STR后，根据2STR001/002MP的定值分别逐步调整1STR001MP至A bar，逐步调整1STR002MP定值至8bar，检查1STR002VV有开度且稳定，随后到2STR降低其压力定值。
　　主控观察到热功率有上升，同时接到电话汇报现场有较大的安全阀动作声音。主控立即降低电功率，同时要求现场停止1STR投运工作，核岛值班员停运9TEP蒸汽用户。
　　事后调查，在现场关闭1STR002VV手动隔离阀1STR001/003VV时，观察到1STR一次侧压力达A+10bar（1STR007VV动作定值A+10.5bar），发现1STR002VV在1STR001MP设定值为零的情况下，该阀门开度较大且有波动。
　　3 STR控制原理
　　辅助蒸汽由与蒸汽入口压力001MP级联的辅助蒸汽出口压力002MP进行调节。
　　降压调节阀002VV或005VV由蒸汽转换器的蒸汽入口压力001MP和辅助蒸汽出口压力002MP一同控制。辅助蒸汽出口压力002MP用于控制降压调节阀以保持蒸汽出口压力稳定。当主蒸汽入口压力上升到A+10bar或更高时，该主蒸汽入口压力信号会超越辅助蒸汽出口压力信号，并使降压调节阀关小以保持蒸汽入口压力在A+10bar或更低。当入口蒸汽压力降到A+10bar 以下时，辅助蒸汽出口的压力信号又恢复对降压调节阀的控制。卸压阀007VV和022VV用来防止在降压调节阀故障情况下蒸汽转换器一次侧超压。
　　根据控制原理，蒸汽入口压力001MP测量新蒸汽降压调节阀（002/005VV）下游蒸汽的压力，002MP测量蒸汽转换器出口蒸汽的压力。002MP测量值与PI2调节器给定值比较，差值输入PI2调节器，PI2调节器输出值与PI1调节器定值进行比较，取其较小值，再与001MP测量值比较，差值通过PI1调节器去控制002/005VV的开度。
　　4 事件原因分析
　　事件发生后，从人员、工作程序、设备故障等角度分析可能的原因。
　　4.1 人员
　　对于STR启动等不常见的运行操作，运行值重视程度不够，针对不同工况下的风险分析及应对措施存在不足。
　　由于对STR调节器准确性认识不足，在9TEP持续用汽的情况下，降低2STR二次侧压力，运行值也没有组织安排足够人力现场持续跟踪1STR002VV的响应情况。带负荷切换STR，使PI2调节器超出调节范围，PI1调节器的取小环节失去作用，压力异常时未能及时干预。
　　4.2 工作程序
　　现场使用的工作程序S1STR001对启动过程风险提示不足，需要现场操作员凭经验进行操作。 　　4.3 设备情况
　　咨询仪表人员得知，1/2STR001/002MP不是准确的控制器，其设定值与实际控制效果并不完全吻合，根据2STR参数设置1STR001/002MP的定值并不恰当，应该根据一/二次侧实际压力对定值进行缓慢调节。
　　由于SVA系统持续有用户使用蒸汽，现场降低2STR二次侧压力后，使得1STR002MP测量值低于其整定值，1STR002VV開度增大，一次侧压力1STR001MP逐渐升高。待1STR001MP一次侧压力高于整定值约16bar时，1STR001MP设定值与1STR002MP实际输出取小后，与1STR001MP实测值比较。如果1STR001MP输出信号正确的话，可以控制1STR002VV开度减小，限制一次侧压力1STR001MP继续升高。但调节系统未能正确响应，1STR002VV的继续开大，最终导致安全阀1STR007VV动作。
　　经实地调查验证，在1STR001/003VV关闭，1STR001MP整定值为0的情况下，设置1STR002MP整定值与实测值有偏差，PI2有持续输出信号的情况下，1STR803VA安全阀动作排气后，1STR002VV仍会逐渐全开，PI2的输出与PI1整定值的取小环节未能起作用，未能实现调节系统的限制保护作用。
　　另外，1STR002MP内的整定值旋到接近8bar时，1STR002MP输出压力表才开始有读数，这时整定值与二次侧实测值1STR005LP相差1bar，远远大于设计值。因此，由于1STR002MP设整定值的旋钮指示偏差太大，运行人员只能根据实测值1STR005LP指示和阀门开度来判断设定整定值，不能根据1STR002MP设整定值旋钮上的指示设定，极易造成设定值过高，导致阀门开度过大。
　　4.4 事件原因
　　综上所述，STR调节系统响应异常是事件的直接原因。STR系统调节粗糙，设定值偏差较大，1STR001MP和1STR803VA设备故障，未能有效控制STR002VV阀门开度，导致蒸汽转换器入口压力超过安全阀定值。
　　由于系统设计缺陷，在SVA系统有较大负荷的情况下切换STR，给1STR引入较大的系统扰动，这是安全阀动作的根本原因。规程风险提示不到位，工作人员经验不足是此次STR安全阀动作的促成因素。
　　5 纠正措施
　　结合本次事件的原因分析，制定相应的纠正措施如下：①在STR启动时应根据系统实际响应情况设置STR001/002MP的定值，相邻机组的参数不能作为设置的主要依据；②机组间STR负荷切换过程中，确认本机组STR带载后，方可进行相邻机组STR减载，同时必须有人连续跟踪STR001/002MP的响应情况，必要时进行干预；③在STR启动期间，暂停SVA重大蒸汽用户，如TEP/TEU/ASG等；由于带负荷切STR，使PI2调节器超出调节范围，PI1调节器的取小环节失去作用。据仪表专业建议，应控制STR002MP内的输出小压力表指示最大不超0.7bar；④优化STR启动规程，加强培训提高操作技能；⑤对STR系统进行改造，增强调节系统稳定性。
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