大亚湾核电站VVP系统助动式安全阀的控制原理

杨晓彦 季涛 曹才

【摘  要】大亚湾核电站VVP系统助动式安全阀是中广核所有核电站独有的设备。自从1994年大亚湾核电机组投产以来，一直运行至今。本文详细介绍了该安全阀控制系统的控制原理。由于运行时间较长，目前面临某些备件厂家停产，设备老化，故障率增高等问题，通过现有的维修手段已无法解决。秦山二厂同类设备已完成改造，其主要方案是取消气动部分，改造为纯机械式。目前电厂的中改造部门正在评估大亚湾VVP系统助动安全阀改造为机械弹簧安全阀的方案。

【关键词】安全阀;控制机柜;电磁阀;压力开关;改造

0引言

主蒸汽系统（VVP）的功能是把蒸汽发生器产生的蒸汽送到汽轮机组及各用汽单元。每台机组配有三台蒸汽发生器，从每台蒸汽发生器顶部引出一根主蒸汽管道。三根主蒸汽管道分别穿过安全壳，进入主蒸汽隔离阀管廊，三根主蒸汽管穿过主蒸汽隔离阀管廊后进入汽轮机厂房，将蒸汽引往各用汽设备及系统。

在主蒸汽隔离阀管廊上的每根主蒸汽管道上都装有一台主蒸汽隔离阀（001VV，002VV，003VV）。每根主蒸汽管道（主蒸汽隔离阀上游）有七只安全阀，它们提供蒸汽发生器和蒸汽管线的二回路侧超压保护，分为两组，一组为动力操作（助动式）安全阀（LAUQSB-0200X），另一组是4台自行动作弹簧加载安全阀（LAUQSB-0200）。这两组阀门都直接向大气排放蒸汽。每只动力操作安全阀装有由控制系统先导的气动执行机构。为限制二回路测的压力，它们的整定点低于蒸汽发生器的设计压力。考虑到蒸汽管线的压降，阀门特性和整定点误差，因此把整定点定为83bar。弹簧加载安全阀的整定点高于蒸汽发生器的设计压力，整定点定为87bar。

1控制原理

动力操作（助动式）安全阀（LAUQSB-0200X）主要由以下部分组成：阀体（BODY），超级壳体（SUPERSTRUCTURE），控制系统先导的气动执行机构（PNEUMATIC JACK），喷嘴环（NOZZLE RING），调整环（ADJUSTING RING）。下面介绍PNEUMATIC JACK（控制部分）的组成和原理，其余部分不祥述。控制系统先导的气动执行机构（PNEUMATIC JACK）：由气动执行机构和控制机柜两部分组成。如图1所示：气动执行机构：其是气动膜片的执行机构。加载空气从膜片的上部进入，作为弹簧载荷的附加载荷;开启阀门的提升空气从膜片的下部进入，作为蒸汽压力的附加作用力。

安全阀关闭：如电路图所示：正常运行时，刀闸开关O闭合，通—断断路器L闭合。提升空气手动进起气开关Y在关闭位置。当压力低于整定点，即压力开关入口压力低于82.1bar，安全阀处于常规的弹簧加载状态。如电路所示：X1，X2，X3箭头指向上，电源125VDC通过O，L，Y加在加载继电器R1，R2，R3上，其通电励磁，其上的常开触点闭合，加载电磁阀B1，B2通电励磁;提升继电器RS断电失磁，提升电磁阀BS因此断电失磁。由气路图所示：由于加载电磁阀B1，B2通电励磁，所以来自SAR的压缩空气通过D（过滤），E（减压），C1（限流），分两路通过B1，B2进入加载空气的进气或放气阀门A1，A2顶部，A1，A2受压，气路接通。压缩空气由D（过滤），E（减压），C2（限流）分两路进入A1，A2，再经过加载空气隔离阀G1进入气动膜片执行机构的上部，向其提供约3.6bar的压缩空气的加载空气，作为弹簧载荷的附加载荷，同时由于提升电磁阀BS失磁，所以压缩空气不能通过D进入AS定部，AS不受压，其气路断开。即压缩空气不能通过D，AS，GS进入气动膜片执行机构的下部作为提升空气。释放阀关闭。同时H接通，控制机柜面板灯亮。

安全阀开启：

（1）自动开启

当压力达到整定点时，即压力开关入口压力达到82.1bar，只要有一个压力开关动作，安全阀就能开启。现以X1动作为例说明其动作机理。当压力达到整定点时，X1动作。如电路所示，X1箭头下指，R1失磁，其触点断开，导致加载电磁阀B1，B2断电失磁;同时，提升继电器RS通电励磁，其上的常开触点闭合，提升电磁阀BS通电励磁。由气路图所示：由于加载电磁阀B1，B2断电失磁，其气路断开，所以压缩空气进入不了A1，A2顶部，A1，A2受弹簧力作用回座，气路断开。压缩空气进入不了气动膜片执行机构的上部，加载空气为零;由于提升电磁阀BS通电励磁，所以压缩空气通过D进入提升空气的进气或放气阀门AS顶部，AS受压，气路接通，压缩空气由D进入AS，再经过提升空气隔离阀GS进入气动膜片执行机构的下部，向其提供约7bar的压缩空气作为提升空气，克服弹簧载荷的作用，气动膜片上移，安全阀开启。

（2）手动开启

如电路图所示：当把提升空气手动进气开关Y打到“开启位置”后，提升继电器RS通电励磁，其上的常开触点闭合，提升电磁阀BS通电励磁。压缩空气通过D进入提升空气的进气或放气阀门AS顶部，AS受压，气路接通，压缩空气由D进入AS，再经过提升空气隔离阀GS进入气动膜片执行机构的下部作为提升空气，克服弹簧载荷的作用，气动膜片上移，安全阀开启。

2VVP助动安全阀的替代

VVP助动安全阀目前存在的问题：

①、助动安全阀误开风险高，助动安全阀控制柜设计复杂，同时助动开启定值接近机组热停状态主蒸汽压力，安全阀误开风险高（EDF电站多次发生助动安全阀误开事件，按技术规范要求须每年对控制柜进行校验，因而功率运行期间须对机柜进行校验，在恢复阶段阀门有误开风险。大亚湾核电站历史上共发生2次安全阀误开启事件，而且都是由于压力开关定值漂移问题导致阀门误开启。1998年的一份报告指出EDF共发生过近50起VVP助动式安全阀误开启事件，后来EDF取消了助动式安全阀。

②有些备件已停产，重新替代新备件也需要改变现场管线，控制箱内空间较小，改动较大;减压阀、压力开关故障频繁，继电器不合格率较高。设备可靠性不高、维护成本高等问题，

以上问题，通过现有的维修手段已无法解决助动安全阀在安全、经济、运行维护上的问题。十年前曾启动改造研究，但因AREVA的方案耗费巨大被PEC否决;今了解到秦山二厂同类设备已于近两年完成改造，其主要方案是取消气动部分，改造为纯机械式。目前电厂的中改造部门正在评估大亚湾VVP系统助动安全阀改造为机械弹簧安全阀的方案。

3结束语

大亚湾核电站VVP系统助动式安全阀自从1994年大亚湾核电機组投产以来，一直运行至今。虽然发生过2次安全阀误开启事件，但是该设备整体上还是比较可靠的。由于运行时间较长，面临某些备件厂家停产，设备老化等困难，只有通过改造才能彻底解决。

参考文献：

[1]VVP系统手册：PGX17VVP001FI1045GN

[2]VVP维修手册：PGX42EOM053FCAE45SS

（作者单位：中广核核电运营有限公司）