（1.大亚湾核电运营管理有限责任公司 广东省深圳市 518124；
2.大亚湾核电运营管理有限责任公司 广东省深圳市 518124；
3.中广核研究院 广东省深圳市 518000）
摘要：本研究以岭澳二期核电站两台机组GCT-A阀门控制回路中402-404RG的P参数设计错误事件为背景，对GCT-A阀门PID 调节中比例系数对反应堆安全及运行的影响进行了详细的定量分析，最终针对岭澳二期核电站GCT-A阀门控制回路中P参数设计错误问题制定出了采用两个P参数来控制的方法，既满足了设计验证中最严重的II类瞬态下SG的压力应该小于设计压力的要求，又有效防止了因P参数过大导致GCT-A阀门在机组热停堆期间频繁开关，大大降低了阀门因频繁开关而损坏的机率。
关键词：GCT-A；阀门；P参数；最严重的II类瞬态；热停；频繁开关
0 背景
大亚湾核电运营管理有限责任公司仪控维修人员在做外部反馈（宁德核电厂1号机组1GCT133VV频繁开关）分析时，发现岭澳二期GCT-A（汽机旁路排放系统-向大气排放部分）阀门控制回路中402-404RG的P参数（GCT-A阀门采用PI调节，即比例积分调节，P为比例系数）为52.6%/MPa，而大亚湾基地另外四台机组及外基地的其它核电机组GCT-A阀门的P参数设置为526%/MPa。
经过深入了解得知，岭澳二期设计阶段在进行SG超压保护计算时GCT-A阀门的比例系数采用与参考电站一致的526%/MPa，但在定值手册中将GCT-A比例系数错误的设置为52.6%/MPa，最终造成现场的参数也设置错误。
通过向设计方发文核实，确认岭澳二期GCT-A阀门控制回路中402-404RG的P参数设置错误，正确设计值应该是526%/MPa。
1影响
项目组经过分析认为：
（1）岭澳二期GCT-A阀门控制回路中402-404RG的P参数设置为52.6%/MPa对GCT-A的可用性没有影响，对FSAR第15章安全分析结论无影响，但无法满足最严重的II类瞬态下SG的压力应该小于设计压力的要求（FSAR第5章）。在最严重的II类瞬态下，主蒸汽系统最高压力为8.76MPa，超过了其设计压力8.6MPa，超出了事故分析应遵守的准则，存在核安全风险。
（2）当P参数设置为设计值526%/MPa时，GCT-A阀门在热停堆工况下调节速度会加快，阀门频繁开关会增大密封面损伤进而导致阀门在日常期间出现内漏的概率，设备在运行期间存在安全风险。
因此，如何设置GCT-A阀门P参数，既能保证II类瞬态下SG的压力的设计要求，又能优化阀门在热停工况下的调节特性以防止阀门损坏，成了摆在我们面前的首要难题。
2问题研究与改进
2.1GCT-A阀门调节特性优化研究分析
GCT 系统的主要功能是在反应堆与汽轮机负荷不一致时提供一个旁路的“人为”负荷，避免NSSS 系统在瞬变过程中出现温度和压力超限，从而保护机组的安全。其中GCT-A系统是通过GCT-A阀门的开启向大气排放剩余蒸汽来完成堆机之间的负荷平衡功能，该系统属于安全级系统。GCT-A阀门的动作采用PID 调节器来完成，PID调节器中比例系数的设置会影响GCT-A阀门的开启特性，从而影响机组瞬变过程中的瞬变进程和瞬变后果。
GCT-A阀门控制系统的PID 调节中比例系数P 参数的大小表征的是阀门开启的速率，该参数设置越大，阀门开启越快。由于该阀门的功能是限制瞬变过程中二回路超压，因此该参数需要保证II 类瞬态中不发生二回路超压现象。
本文分析考虑以下两种工况：
工况A：堆功率低于2%FP，GCT-C系统未投运，二回路压力由GCT-A阀门来控制。此时，GCT-A阀门承担二回路压力保护和控制的双重功能，较小的比例系数P参数可以使得阀门在瞬变过程中开关较为缓慢，压力控制较为平稳，可以较好的执行调节功能。
工况B：堆功率大于2%FP，GCT-C系统已投运，GCT-C阀门承担二回路压力控制的功能，二回路压力由GCT-A阀门来限制。此时，较大的P 参数可以使得GCT-A阀门在瞬变过程中开启较为快速，可以有效的执行限制二回路系统压力的功能，因此P 参数的设置需要满足工况B 中最恶劣的瞬态（即II类超压瞬态）不发生超压现象。其中，二类瞬态中最恶劣的超压瞬态为满功率下丧失厂外电（LOOP）瞬态，失去厂外电源是由于甩负荷失败引起的，在瞬态开始0.3s 内蒸汽流量丧失，给水流量在1s 内丧失。对工况B的分析，从安全的角度而言工况B 可以包络工况A。
针对上述最严重的二类瞬态工况（满功率下丧失厂外电），当GCT-A阀门控制P参数分别设置为526%/MPa和52.6%/MPa时候，蒸发器压力随时间变化的事件序列如下表所示。
蒸汽发生器压力随时间的变化曲线（100%FP，130%/MPa）
针对2%FP 工况，采用THEMIS 对运行工况进行模拟，结果表明在稳定情况下，阀门P 参数为52.6%/MPa时，阀门压力在7.4MPa±0.05MPa 范围内波动，无超压风险。如果在2%FP 工况下发生LOOP 事故，事故过程中余热功率不会超过2%FP，二回路压力不会增加，无超压风险。如果在2%FP 工况下进行相关试验，阀门实际压力在试验过程中会呈现小幅度波动，如果试验过程中压力设定值不超过7.85MPa 且不叠加其它事件，试验过程中最大压力不会超过7.85MPa+0.05MPa，也可以满足超压限值准则。
另外，在事故超压分析中，低功率下控制棒束组件失控提出事故二回路压力最高。针对该事故工况，在2%FP 功率平台下进行了分析模拟，模拟结果表明，P 参数对事故过程中的压力变化不敏感。P 参数分别设置为52.6%/MPa和526%/MPa，事故进程中的最高压力无变化。
2.2理论研究分析结论
综上，可以得出以下结论：
1）、岭澳二期GCT-A阀门控制回路中402-404RG的P参数设置为52.6%/Mpa时，在功率运行期间，最严重的II类瞬态下（失去厂外电源工况）SG的压力会超过设计压力。机组在正常运行期间，P 参数设置为526%/MPa（130%/MPa—526%/MPa之间均可）且GCT-A阀门压力开启定值在不超过7.85MPa 的情况下可满足主蒸汽系统压力限制准则要求。
2）、机组在 2%功率平台下，P 参数设置为52.6%/MPa且GCT-A阀门开启定值在不超过7.6MPa 的情况下，可满足主蒸汽系统压力限制准则要求。
3）、机组在2%功率平台下P参数设置为52.6%/MPa、GCT-A阀门压力开启定值在不超过7.85MPa且不叠加其它事件的情况下，可满足主蒸汽系统压力限制准则要求。
2.3改进方案研究
基于上述分析结论，项目组进行了讨论，制定出了两套方案（设置一个P参数，在130%/MPa~526%/MPa之间；根据机组工况设置两个不同的P参数），并对两套方案的优缺点进行了对比分析，经过讨论最终一致同意采用两套P参数控制的方法。启堆至GCT-A投运之前（选择反应堆比较稳定的窗口）将P参数修改为52.6%/MPa，防止GCT-A阀门在热停状态下频繁波动；机组上行至2%功率平台之前，GCT-A转GCT-C之后，在GCT-A阀门全关的情况下再将P参数修改回526%/MPa。正常的大修启停堆过程，通过维修大纲自动触发P参数修改流程。若机组正常运行期间出现大的瞬态导致跳堆，则通过TOI管理。
两套P参数控制，既能满足设计验证中最严重的II类瞬态下SG的压力应该小于设计压力的要求，又能防止因P参数过大导致GCT-A阀门在热停期间频繁开关，减小阀门因频繁开关而损坏的机率。且岭澳二期两台机组自调试以来P参数一直是52.6%Mpa，根据机组运行经验，阀门在热停工况下调节稳定，没有出现过因阀门频繁开关导致阀门损坏的情况。
3 结论
项目组通过对外部反馈分析时，发现岭澳二期GCT-A阀门控制回路中402-404RG的P参数设置错误，通过分析确定了该事件对反应堆安全及运行的影响范围，并对受影响的超压分析和阀门调节特性进行了定量分析，确定了控制参数设计值与超压限制、阀门调节特性之间的关系。综合考虑改造的安全性、对设备运行性能的影响、对现场文件和规程的修改等综合因素，项目组采用了分功率台阶设置GCT-A阀门控制P参数的方案，既满足了设计验证中最严重的II类瞬态下SG的压力应该小于设计压力的要求，又大幅度优化了GCT-A阀门在热停期间的调节特性。
该研究成果为圆满解决多基地核电机组热停堆工况下GCT-A阀门频繁波动问题提出了重要的参考。同时，按照机组状态设置不同参数优化设备调节性能的思路，也为解决同类问题提供了良好借鉴，具有重要的推广意义。
参考文献：
[1]濮继龙，大亚湾核电站运行教程.北京：原子能出版社，1999.
[2]庞松涛，压水堆核电站过程控制系统，北京：中国电力出版社，2014.
[3]苏林森，杨辉玉..900MW压水堆核电站系统与设备，北京：原子能出版社，2007.
[4]陈济东.大亚湾核电站系统及运行.北京：原子能出版社，1994.
[5]赵益民.图解仪表维修工入门考证一本通.北京：化学工业出版社，2015.
[6]左国庆.自动化仪表故障处理.北京：化学工业出版社，2003.
[7]国海东，刘江彩.自动化装置安装与维修.北京：化学工业出版社，2005.
论文作者:王宝刚,何银江,胡友森
论文发表刊物:《电力设备》2017年第20期
论文发表时间:2017/11/20
标签：阀门论文; 参数论文; 压力论文; 工况论文; 回路论文; 机组论文; 大亚湾论文; 《电力设备》2017年第20期论文;