RCA方法在核电主泵 #1号轴封回流流量计故障原因分析中的实践应用

RCA方法在核电主泵 #1号轴封回流流量计故障原因分析中的实践应用

邹晖

福建宁德核电有限公司 福建福鼎 355200

摘要：国内某核电站在执行T/RPA011定期试验时，多次出现反应堆冷却剂泵#1号轴封回流差压式流量变送器显示突变为零的现象。本文采用RCA分析方法，从变送器本体故障、变送器换型影响、工艺系统管线布置及试验工况变化等方面分析验证，同时辅助CT检查、FLOMASTER仿真等技术手段查找事件根本原因并给出改进建议。

关键词：RCA方法；压力冲击；原因分析

国内某核电站在执行T/RPA011定期试验时，多次出现反应堆冷却剂泵#1号轴封回流管线宽量程差压式流量变送器显示突变为零的现象。同类故障现象在某集团内各基地核电机组上均发生过，故障频发危及核电机组安全稳定运行。

1 RCA方法介绍

根本原因分析法（Root Cause Analysis,简称RCA），最早源于美国航空领域，通过PII公司引入国内。其特点是充分利用客观证据、通过系统化、逻辑化、规范化的分析方法对事件进行全面深入的分析，确保分析结果的唯一性和准确性。

2 变送器故障背景

国内CPR1000机组压水堆主泵采用三道轴封，#1号轴封回流流量计使用罗斯蒙特3152ND1型电容式差压变送器，核心部件为电容式感压膜片。当流量计输出高二值并维持10s，主泵跳闸引发跳堆。

T/RPA011试验是为检验反应堆保护信号执行机构的可用性。首先关闭电动隔离阀RCV223VP，维持4分钟再开启RCV223VP（见图1）。

图1 主泵1号轴封回流简图

3 故障原因分析过程

3.1 事件确认和数据收集

结合主泵轴封设置、试验工况进行数据采集，以某#1号主泵RCV037MD为例。试验时关闭1RCV223VP后，1RCV037MD示数存在阶跃变化，在开启1RCV223VP后，流量阶跃上涨后缓慢降低至零。

3.2 变送器可能故障模式分析

结合变送器工作原理、控制回路构成、试验工况及替代换型情况，梳理可能故障模式,详见表1。

表1可能故障模式分析表

由表1知故障率高因素包括：变送器本体故障、变送器替代换型、试验运行工况异常。按照RCA分析方法逐一验证分析。

4 故障根本原因分析

4.1 变送器本体故障分析

首先对故障变送器主要部件进行测量检查，将故障电路板与正常备件电路板交叉组装加压校验，均未见异常，基本排除电路板故障。其次对其打压验证，在正压侧对空，负压侧打压10MPa，维持30s后，变送器输出3.2mA，出现了较大漂移现象。对变送器感压模块切割做CT检查，发现中心膜片局部永久变形。

4.2 变送器替代换型影响分析

对比原型号与替代型号参数，主要参数基本一致且为同厂家产品，耐压值均为13.79MPa，集团各基地均存在同类情况且发生在不同的产品批次，发生共模故障的概率极低。

4.3试验运行工况异常分析

试验时关闭RCV223VP后，小流量管线逐渐充压（可达170bar），重新开启RCV223VP瞬间，高压流体迅速向下游释放，与轴封回水管线流体汇聚后经过降压孔板RCV004DI。由于孔板阻碍作用，高压流体将向主泵轴封回水方向迅速释放，造成轴封回水管线压力突升，该压力如超过仪表最大静压，将导致其膜片变形或偏移。

结合管线布置图采用FLOMASTER建模，仿真计算RCV223VP关闭后重新开启瞬间轴封回水管线压力变化情况，结果见图2。

图2管线压力瞬态变化趋势

仿真表明：在试验重新开启RCV223VP瞬间，主泵轴封回水管线的压力会出现突升现象，其压力最高达到90bar，压力脉冲时间持续0.5s，将对变送器形成高压震荡冲击，影响变送器的寿命。现场反馈仪表取样管附近有积气现象，加入积气条件仿真计算，积气量10ml时最高压力冲击可达143Bar,超出变送器最大耐压值。所以试验工况重新开启RCV223VP瞬间产生的反向高压冲击是主泵#1号轴封回流流量记感压膜片损坏的根本原因。

5 制定纠正行动

根据结论为避免定期试验压力冲击导致仪表损坏，将从两个方面改进：1、为防变送器单点故障跳堆，可对变送器实施三取二改造；2、为从根本上解决试验工况压力冲击对变送器感压膜片的影响，可将多级减压孔板（RCV021/022/023DI）移位到RCV222/223VP下游。

6 结束语

通过RCA方法在流量计故障原因分析中的实践应用，确保了事件根本原因分析结果的准确性、科学性并针对性的给出了短期、长期的纠正行动。核电站重要设备的故障失效不仅对电站经济效益产生影响，更为重要的是存在潜在的核安全风险。RCA方法应广泛运用于电站重发、共性、重大设备技术问题的原因分析。

参考文献：

[1]900MW压水堆核电站系统与设备/广东核电培训中心编，原子能出版社，2007.1

作者简介：邹晖（1982-），工学学士，主要从事核电设备管理工作。

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