吴升国 王再根 王建

摘 要：从核电厂ARE大小阀模拟图出发，分析大小阀打手动后复制回路对阀门控制回路以及对蒸汽发生器水位控制的影响，从而得出操纵员将大小阀打手动的方法，保证操纵员更好地应对此类工况。

关键词：核电厂；ARE；阀门；手动

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.17.165

1 ARE大小阀的作用

核电厂ARE大小阀作为蒸汽发生器水位调节系统的主要设备，就是为了维持蒸汽发生器二次侧的水位在需求的整定值上。

水位不能过高，否则将造成出口蒸汽含水量超标，加剧汽轮机的冲蚀现象，影响机组的寿命甚至使机组损坏。而且，水位过高还会使得蒸汽发生器内水的质量装量增加，在蒸汽管道破裂的事故工况下，对堆芯产生过大的冷却而导致反应性事故的发生。如果破裂事故发生在安全壳内，大量的蒸汽将会导致安全壳的压力、温度快速上升，危害安全壳的密封性。

同样地，水位也不能过低，否则，将会导致U型管顶部裸露，甚至可能导致给水管线出现水锤现象。这样，堆芯余热的导出功能将恶化。

以上功能的实现主要由水位调节系统中的ARE大小阀来完成。

对于每台蒸汽发生器而言，其水位的调节是通过控制进入该蒸汽发生器的给水流量来完成的。每台蒸汽发生器的正常给水回路设置有两条并列的管线：主管线上的主给水调节阀（简称大阀）用于高负荷运行工况下的水位调节，旁路管线上的旁路调节阀（简称小阀）则是应用于低负荷及启、停阶段的运行工况。

机组正常运行工况期间，大小阀均处于自动状态，蒸发器水位自动控制。在紧急情况下，例如某一个给水流量计或者蒸汽流量计漂表或者某一个大小阀卡涩，需要将大小阀置手动来控制蒸发器水位。

2 ARE大小阀的复制回路

无扰切换是调节系统设计时要考虑的主要问题之一。由自动切向手动后，在施加手动作用前，阀位保持在切换前自动信号决定的位置，不存在扰动问题；但由手动切向自动时，原决定于手动作用的阀位一般与自动装置计算出的阀位不一致，如果在电路上又未采取适当措施，就有可能产生扰动问题。一般采用复制信号方法来保证手动切向自动时不产生扰动。

ARE大小阀的复制回路能够实现阀门从手动切换到自动的过程中，阀门开度不会瞬变。该功能由ARE420XU2控制，在低负荷（<20%）时，复制回路的信号来自于小阀开度；高负荷时，复制回路的信号来自于大阀开度。

3 低负荷（<20%）工况下ARE大小阀需要打手动的三种方法及影响

（1）将小阀打手动，大阀保持自动。此时小阀的复制回路生效，小阀的开度通过复制回路，送到402RG，通过与汽水失配信号的比较，得出大阀的开度。也就是说，此时大阀的自动信号将受到小阀手动开度的影响。如果需要手动增加小阀的开度来增加给水流量，提高蒸汽发生器的水位，大阀将接受到关小的指令，导致给水流量减小，水位下降，与期望相反，恶化了水位的控制。（2）将大阀打手动，小阀保持自动。此时由于是低负荷工况，大阀的复制回路无法生效，大阀开度的变化对小阀的自动控制没有任何影响，不会导致小阀开度波动。（3）将大小阀同时打手动。此时小阀的复制回路生效，但是由于大小阀均已置于手动，不会导致阀门开度波动。

4 高负荷（>20%）工况下ARE大小阀需要打手动的三种方法及影响

（1）将小阀打手动，大阀保持自动。此时由于是高负荷工况，小阀的复制回路无法生效，小阀开度的变化对大阀的自动控制没有任何影响，不会导致大阀开度波动。（2）将大阀打手动，小阀保持自动。此时大阀的复制回路生效，大阀的开度通过复制回路，送到407ZO，通過与二回路蒸汽负荷的比较，得出大阀的开度。也就是说，此时小阀的自动信号将受到大阀手动开度的影响。如果需要手动增加大阀的开度来增加给水流量，提高蒸汽发生器的水位，小阀将接受到关小的指令，导致给水流量减小，水位下降，与期望相反，恶化了水位的控制。（3）将大小阀同时打手动。此时大阀的复制回路生效，但是由于大小阀均已置于手动，不会导致阀门开度波动。

5 ARE大小阀打手动的优化方法

通过以上的分析，在高功率时单独将ARE大阀打手动或在低功率时单独将ARE小阀打手动，都将导致蒸汽发生器水位控制恶化。故在需要将ARE大小阀打手动时，需要坚持以下三种原则：

（1）大小阀尽量同时置于自动或手动，避免复制回路的干扰；（2）在高负荷情况下，可以单独将小阀置于手动；（3）在低负荷情况下，可以单独将大阀置于手动。

6 结语

通过对ARE大小阀打手动时复制回路生效情况的分析，发现在高功率时单独将ARE大阀打手动或在低功率时单独将ARE小阀打手动都将导致蒸汽发生器水位波动，容易造成核电机组紧急停堆。通过排列组合每种打手动的方式，总结出了ARE大小阀的正确操作方法，使反应堆操纵员在处理异常事件时能够更好地控制机组状态，降低反应堆紧急停堆的概率。

作者简介：吴升国（1984-），男，福建福州人，本科，工程师，运行值长。