摘要：本文简单介绍了AP1000核电站旁路系统的组成、正常运行方式，详细论述了旁路系统的运行情况。该旁路系统在AP1000核电机组正常运行和事故运行中的自动控制功能，明确体现了三代核电的先进性，意义重大。
关键词：AP1000；核电站汽轮；旁站系统；运行分析
引言
AP1000是某公司设计的非能动安全系统压水堆，旁路系统则是连接核岛和常规岛的重要组成成分，功能在于控制电厂控制系统中的子系统，它在机组正常运行和事故处理期间占有十分重要的作用。因此，本文主要介绍了旁路，探讨了机组各种运行方式产生的作用。
1 旁路系统的组成以及控制原理
旁路控制系统是电厂控制系统的子系统，旁路主要包含两种工作方式，分别为压力模式和温度模式。温度模式和压力模式之间的切换是由操作人员采用手动模式进行切换的。当旁路阀没有开度的时候，操作人员能够实现两种模式之间的自主切换。当旁路阀有开度的时候，要想从温度模式转换为压力模式，必须在两种模式输出偏差＜2%的基础上进行，确保无阻碍切换，并且旁路阀有开度的时候，不可以从压力模式转换为温度模式，不利于运行。以下是对两种方式展开的详细描述。
1.1 压力模式
采用测量的蒸汽母管压力和压力设定值差，形成一个蒸汽排放信号，此种模式有利于适用于低功率条件下，或者电厂冷却环节中。在利用这种控制方式的时候，主要是蒸汽母管压力控制器起到作用。在热备用和正常余热排出系统接通之前的余热排出，是由蒸汽母管压力控制器来控制。此种控制器专门用于蒸汽母管压力和压力整定值的差值来控制带凝汽器的蒸汽流量。操作人员负责手动选择蒸汽母管压力控制模式。操作人员本身根据产生的反应冷却程度，自动调整系统温度和压力整定值。另外，控制器允许核电厂在规定范围内控制降温。操纵人员可以输出期望的冷却速率和期望的反应堆冷却剂系统温湿度，然后，在控制系统的时候，根据选定的冷却速率排放整齐，并且停留在目标整定值中。核岛热备用工况下反应堆处于次临界，旁路压力控制模式投入运行，直接进入冷凝器中，以此维持冷却剂温度。在启动机组过程中，旁路随之运行。机组并网后提升发电机负荷，旁路开度逐渐下降，直至全关。其中，具体的旁路配合启动步骤如下所示：
第一，核岛热备用工况下反应堆处于次临界，等到旁路控制模式投入运行之后，一直排入冷凝器，以此维护反应堆冷却剂温度。在设定旁路压力之后，旁路开度的大小由主蒸汽母管控制，主蒸汽母管压力大，那么旁路开度正好增大，相反的话，旁路开度就会减少，从而保证主蒸汽母管压力在设定值中处于不变状态。
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第二，等到核岛临界以后，伴随着核岛功率的增加，二回路蒸发量也会增加，主蒸汽母管压力随之增加，旁路为了保持压力不变，开度不断扩大，此过程同样也是整个二回路管路暖管的过程，如果核岛负荷增加到相应程度的话，调节旁路开度就会打开，使主蒸汽压力升到契机冲转压力，汽轮机冲转。伴随着汽轮机主蒸汽调节阀开度的不断扩大，蒸汽进入汽轮机做功，使得蒸汽母管压力降低，旁路开度随之关小，以此保证主蒸汽母管压力稳定在设定值内。待汽轮机满速以后，机组并网，随着机组负荷的不断增加，旁路开度不断下降，直至全关。此时，核岛产生的蒸汽全部通过汽轮机做功发电，旁路处于备用，操作人员手动将其切换为温度控制模式。
机组停运过程和启动过程中产生的旁路作用是一样的，过程正好相反。当核岛功率下降到一定程度之后，保持不变，此时，可以将旁路切换为压力模式，并且设定主蒸汽压力，逐渐关小汽轮机主蒸汽调节阀，由于调节阀比较小，使得主蒸汽母管压力升高，旁路为了保持母管压力，逐渐开大，母管压力保持不变。当机组负荷下降到5MW左右的时候，汽轮机打闸，再逐渐停运核岛，并且利用旁路进行冷却。
1.2 Tavg模式
采用测得的冷却剂系统回路平均温度Tavg模式和汽轮机首级蒸汽压力推导得出的参考温度Tref差值，产生一个蒸汽排放需求信号。此种模式主要用于蒸汽排放现象，比如，甩负荷、汽轮机紧急停机和反应堆紧急停堆。Tavg模式
分别包含甩负荷蒸汽排放控制器、核电厂停队蒸汽排放控制器、快速降功率系统。
Tavg=（Th+Tc）/2
从上述公式可以看出，Tavg是反应堆冷却剂平均温度；Th是热管段冷却剂温度；Tc是冷却管冷却剂温度。
1.2.1 甩负荷蒸汽排放控制器
甩负荷蒸汽排放控制器能够防止冷却剂温度大幅度上升。误差信号是Tavg和根据汽轮机冲动级压力计算得出的参考温差Trer之间的差。在汽轮机降负荷之后，Tref快速减少，Tavg模式有快速增加的趋势。同时，会产生一个蒸汽排放的紧急需求信号。在开启首台蒸汽旁路阀之后，反应堆功率控制系统和棒控系统会根据实际需求，将控制棒下插，降低反应堆功率，使其和汽轮机负荷相符合。
1.2.2核电厂停堆蒸汽排放控制器
如果反应堆也紧急停堆，甩负荷蒸汽排放控制器就会失效，核电厂停堆蒸汽排放控制器开始工作。面对此种情况，不可以使用控制棒，蒸汽排放的需求信号是高选温度Tavg和无负荷参考温度Tref之间的误差信号。误差信号超出规定值后，旁路阀需要按照规定开启。当误差信号大幅度减少之后，说明反应堆冷却剂的Tavg正在朝着无负荷参考温度Tref靠近，旁路阀由核电厂停堆控制器调节。
2.旁路系统产生的作用
2.1 安全停机
在机组准备停运的时候，发动机负荷减少、或者只是带电用电负荷，通过和旁路系统相互配合以后，可以使核岛减少负荷量，同时配合第一阶段的冷却，有利于系统稳定性。
2.2 汽轮发电机甩负荷过程中避免堆停
在机组突降负荷或者甩负荷的时候，利用旁路系统排放蒸汽，在几秒之后便可以打开旁路系统，使核岛逐渐调整负荷，并且在低负荷中运行，不需要停堆，在消除故障以后，便可以恢复发电，从而减少停机时间或者核岛启停次数，保证了系统稳定性。
2.3 改善启动条件，加快启动速度
单元机组二回路普遍采取滑参数启动的方式，为了适应汽轮机启动过程中在不同阶段内对蒸汽参数的要求，核岛应当不断提升功率，利用旁路系统改善启动条件。
2.4 回收工质，减少噪音，消除经济性
机组在启停期间，核岛产生的蒸汽量大于汽轮机的蒸汽消耗量，在负荷突降和甩负荷的时候，需要排出大量的蒸汽。其它剩余的蒸汽如果直接排进大气中，不但损失了工作质量，并且还会对周围环境产生噪音污染。设置旁路系统，可以实现消除噪音和回收工质的目的。
3 相关连锁
第一，在出现以下情况的时候，闭锁旁路开启：①，凝汽器真空低、温度高、凝结水压低；②两个蒸汽发生器的宽量程液位低，避免出现器干蒸情况。③温度模式下负荷变化不会超出整定值。④一回路过冷（Tavg＜284℃），避免触发安注系统动作。⑤；手动闭锁。
第二，当旁路阀开度＞5%的时候，喷水阀自动打开；当旁路阀开度＜2%时，喷水阀自动关闭。
4 结语：
AP1000汽轮机旁路系统容量设计为可以排放40%的额定蒸汽流量。当AP1000没有发生反应堆紧急停堆的时候，不需要向大气排放蒸汽，也不需要开启稳压器或者蒸汽发生器的安全阀，将蒸汽排放和快速降功能系统协同动作结合到一起，可以满足需求。
参考文献
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论文作者:王晓伟
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第12期
论文发表时间:2018/9/12
标签：旁路论文; 蒸汽论文; 压力论文; 负荷论文; 汽轮机论文; 模式论文; 系统论文; 《建筑学研究前沿》2018年第12期论文;