核电站反应堆冷却剂系统环路平均温度漂移原因分析与处理

核电站反应堆冷却剂系统环路平均温度漂移原因分析与处理
[摘要]：本文主要介绍了反应堆冷却剂系统环路平均温度的概念，测量原理，结合秦山核电站310MW机组C12运行循环出现的反应堆冷却剂系统环路平均温度漂移（偏高，偏低）缺陷的现象，原因分析，处理方法和处理结果，对核电站反应堆冷却剂系统环路平均温度漂移对核电站运行可能产生的影响进行分析和总结，以有效预防该类缺陷对核电站安全稳定经济的运行造成的影响。

[关键词]：反应堆冷却剂系统环路平均温度漂移反应堆保护系统反应堆功率调节系统主蒸汽旁路排放系统棒控系统
1.概述：
反应堆冷却剂系统是核电站最重要的系统之一，它的主要功能是使冷却剂循环流动，将堆芯中的热量通过蒸汽发生器传送给二回路，同时冷却堆芯，防止燃料元件烧毁和毁坏。

反应堆冷却剂平均温度是反应堆控制和监测中一个非常重要的参数。

反应堆冷却剂温度信号分为两类：1）.宽量程温度测量；2).窄量程温度测量。

宽量程温度测量，通过安装在每个环路反应堆冷却剂管线测孔内的宽量程温度计进行测量，其量程为：0℃-400℃。

该温度主要用于指示升温或者冷却期间的温度，用于冷却剂回路低温超压保护。

窄量程温度测量通过安装于旁路测温回路中的铂热电阻温度计测量得到的，它主要利用铂电阻体电阻随着反应堆冷却剂温度变化而变化的原理进行测量，该温度即用于指示，也用于反应堆保护系统和相关的控制系统，它的测量精度高，可靠性高，动态响应快。

反应堆冷却剂热端，冷端温度的量程为：250℃——320℃，秦山核电站310MW机组反应堆冷却剂系统为两环路系统，其温度测点一共有16个，环I和环II各8个，每一个环路包括热端温度测点4个，冷端温度测点4个。

如图1所示。

图1.反应堆冷却剂温度测量原理图
反应堆冷却剂环路平均温度由蒸汽发生器入口前的热管旁路管中测量的热端温度Th和由连接泵出口和蒸汽发生器入口之间的旁通管中的测量的冷端温度Tc，由二者的平均得到平均温度Tavg，由二者之差得到温差△T。

即：
Tavg=(Th+Tc)/2;
△T=Th-Tc
反应堆冷却剂温度经过计算后得到环路平均温度Tavg和温差△T，将上述两个物理量送至反应堆保护系统和相关控制系统。

秦山核电站310MW机组反应堆冷却剂温度主要送至以下系统：如图2所示
图2.反应堆冷却剂平均温度处理示意图。

2. 故障现象描述
秦山核电站310MW机组运行至今，多次发生反应堆冷却剂环路平均温度漂移的故障。

通过分析故障现象，上述故障大体上可以分为反应堆冷却剂环路平均温度偏高，偏低，具体分为反应堆冷却剂环路热端或者冷端温度偏高或者偏低。

C12运行循环以来，环路平均温度出现了2次漂移（1次为环路热端温度偏高，1次为环路热端温度偏低），具体故障现象如下：
故障一：环路平均温度偏低
2009-4-26（机组满功率运行期间），主控室CB-514A面板发“Meas data Mon Train B2”报警，按确认后报警仍然存在。

在电站计算机中查到查找发现环路II 平均温度Ta0116指示偏低。

具体现象为：电站计算机中II环平均温度Ta0116从290.0度降至287.4度，II环温差Td0116从19.0度降至13.95度，B2通道实测△T从18.8降至14.4度，B2通道OT△T定值从32.23升至37.46度，最后稳定至33.5度，OP△T定值从29.38升至31.4度，最后稳定至29.7度，CB-522 B2通道实测△T由19.0降至13.8度。

故障二：环路平均温度偏高
2009-6-9（机组满功率运行期间）通过电站计算机发现环路II的平均温度Ta0110比其它通道的平均温度偏高2度左右。

仪控人员在反应堆保护系统服务单元计算机上查看其A1通道环路II热端温度比其它3个通道热端偏高4度左右。

通过分析上述两次故障，发现其故障都为单通道环路平均温度漂移，都对机组的安全稳定经济运行造成了一定的影响。

故障一Ta0116偏低，由于单通道（B2通道）平均温度偏低引起了OP△T 的变化，这种缺陷可能直接由OP△T引起停堆。

故障二Ta0110偏高，引起了功率调节系统高选平均温度偏高。

功率调节系统高选平均温度误高造成控制棒下插，一回路平均温度下降，以和二回路保持平衡，但是这个平衡温度要低于正常所需的平均温度，这样造成蒸发器的压力低于标准值，蒸汽品质也低，同时为满足二回路汽轮机功率需要，蒸汽流量就会大于
额定值，主蒸汽调节阀的开度也比正常值大。

而主蒸汽调节阀的开度是有限制的，在夏天原本我们在正常循环也会因为调门开度太大而不得不降功率运行，这一次在一回路平均温度误高之后，二回路汽轮机功率不得不比以往降得更低。

3故障原因分析
反应堆冷却剂温度的测量，从其测量线路上来看，大体可以分为以下几部分：就地铂电阻体，测量线路，处理和指示仪表部分。

如图3所示。

图3.反应堆冷却剂测量回路流程图
秦山核电站310MW机组反应堆冷却剂温度测量，在仪控改造以后，其测量基本原理不变。

原来是送至主控室SPEC200过程控制柜处理后送至其它系统，改造后变为送至反应堆保护系统的信号扩展与转接柜后送至反应堆保护系统逻辑控制柜和其他控制系统。

改造后具体流程可以分为：就地铂电阻体，铂电阻体至反应堆保护系统信号转接与扩展柜之间的中间连线部分，反应堆保护系统信号转接与扩展硬件处理部分，反应堆保护系统逻辑处理单元和其它控制系统。

如图4所示。

图4.秦山核电站310MW机组反应堆冷却剂测量处理回路流程图
根据上述测量回路流程图，我们可以将故障大体上分为以下几类：
1).反应堆保护系统或者其他控制系统处理模件故障；
2).反应堆保护系统信号转接与扩展部分硬件故障；
3).铂电阻计至反应堆保护系统信号转接与扩展柜之间的中间连线部分接插故障；
4).就地铂电阻PT100故障。

4.故障处理及处理结果
根据故障的原因分析，在故障处理中首先需要进行故障定位。

故障定位按照处理的难易以及辐射防护最优化原则，我们可以按照由主控05#侧机柜至就地铂电阻体之间的顺序逐端排查定位。

故障一Ta0116指示偏低处理中，由于该故障表现为温度偏低，因而在功率调节系统中，该路温度信号未被选中，因此在处理中不需要对功率调节系统旁排
系统采取特别的安措，提醒操作员密切监盘即可。

实际处理中，我们按照以下步骤进行：
1).测量模拟量信号调制模件SAA1的电流。

我们通过模拟量信号调节模件上的电流测试孔直接测量（直接通过测试孔测量不影响铂电阻PT100温度信号的传输和处理），测试结果偏低，因此故障定位在反应堆保护系统处理模件前端。

2）.测量就地电阻体Ta0116的就地电阻。

我们通过测量05#侧机柜处的端子块来实现，测量前需要使用参数仿真模式将该路温度信号送至保护端得信号仿真。

测试后，发现就地电阻值正常，在恢复该接线端子处的信号接线后，在反应堆保护系统服务单元计算机查看发现Ta0116的温度读数正常。

通过上述处理，我们将故障定位于铂电阻计至反应堆保护系统信号转接与扩展柜之间的中间连线部分接插件故障，通过紧固中间连接接插件解决该故障。