核电厂功率运行期间中压安注箱补水的运行组织

核电厂功率运行期间中压安注箱补水的运行组织

邵闯

中核核电运行管理有限公司 浙江海盐 314300

摘要：一般情况下，中压安注箱的充水工作仅在机组大修上行阶段执行，机组功率运行期间执行中压安注箱补水的操作较为稀有。本文从运行角度重点介绍水压试压泵的动作原理，并对补水过程中的风险进行分析，为后续相关机组执行中压安注箱补水操作提供借鉴。

关键词：功率运行  中压安注箱  水压试验泵

1前言

标准的M310核电机组配置3台中压安注箱，每台中压安注箱连接到RCP的一条冷段。中压安注箱都部分充以含硼水并用氮气加压。在大破口和中等破口事故时，一旦RCP压力降到中压安注箱正常压力以下，中压安注箱内的加压氮气就会膨胀，把含硼水注入RCP冷段。

方家山核电厂设置一台一回路水压试验泵（9 RIS 011 PO），为两台机组共用。一回路水压试验泵（9 RIS 011 PO）主要用来执行一回路水压试验、安注箱首次充水及正常运行期间的补水、事故工况下为主泵提供轴封注水。

在掌握水压试验泵动作原理的基础上，运行才能够做好补水工作。本文从水压试验泵的动作原理出发，介绍了不同在线条件下水压试验泵的工作模式及特性，同时对功率运行期间中压安注箱补水操作进行风险分析并介绍相关操作经验反馈。

2中压安注箱的技术规范要求

方家山核电厂在功率运行期间，每个安注箱的硼酸储量必须介于 31.3m3（3.77m）和33.2m3（3.92m）之间。大修结束后由于温度变化可能导致中压安注箱水位变化，若液位接近3.77m下限时需要执行中压安注箱的补水操作。

3水压试验泵的动作原理、供电方式和3种工作模式简介

3.1水压试验泵的动作原理简介

图3-1 水压试验泵结构简图

水压试验泵主要由以下部件组成：水泵（9 RIS 011 PO），油箱（9 RIS 011 BA），升压油泵（9 RIS 111 PO），主油泵（9 RIS 112 PO），空气冷却器及其电机（9 RIS 014 AF），脉动阻尼器（9 RIS 011/012/013 AQ），可控压力限制器（DR3），安全压力限制器（DR4），电动液压定向控制阀（DR1/DR2），直接作用压力限制器（349~358VH），三通截止阀及一些压力表等。

可控压力限制器（DR3）和安全压力限制器（DR4）又称滑阀组件，均由3个油压控制阀组成，3个阀门的动作由电磁阀根据泵执行的功能（水压试验、轴封注水或安注箱补水）来选择。9 RIS 355/356/357 VH用来限制主活塞油泵9 RIS 112 PO出口动力油压，从而起到调整水压试验泵出口水压的作用。9 RIS 352/353/354 VH用来提供超压保护，防止水压试验泵在各运行工况出现超压的情况。

水压试验泵是油压驱动的活塞泵。由力的平衡原理所知，作用在水泵活塞两侧的力是平衡的，即：                            

其中：

P油：水泵活塞动力油侧的压力；S油：水泵活塞动力油侧的面积

P水：水泵活塞水侧的压力；S水：水泵活塞水侧的面积

水泵活塞油侧和水侧的面积都是一定的，只须改变动力油侧的压力即可调节水侧的压力。当主油泵启动后，其下游动力油压的改变是通过三组不同定值的安全阀来实现的。根据系统的状态判断9 RIS 011 PO的运行工况，然后将此信息传送到由电磁阀控制的滑阀组件DR3和DR4，由滑阀组件DR3和DR4来控制接入主油回路的是哪一组安全阀，通过此安全阀来限制动力油压，从而控制泵出口水压，防止水泵出口超压。

在得到水压试验泵的启动命令后，升压油泵9 RIS 111 PO首先启动，通过逆止阀9 RIS 344 VH向主油泵回路提供升压后的压力油，一方面防止主油泵汽蚀，另一方面补充主油回路因需冷却而从冷却器返回油箱的压力油，以及因泄漏、执行元件排油等造成的主油回路减少的压力油。当9 RIS 111 PO下游升压至大于0.5 MPa后主油泵9 RIS 112 PO启动，如果在20s之后，9 RIS 111 PO下游压力仍然低于0.5 MPa，则9 RIS 582 LA报警触发，发出水压试验泵跳闸信号。

3.2 水压试压泵供电方式简介

图3-2 水压试验泵供电图

水压试验泵的正常供电由低压交流电源（380V）9LKI供给，在全厂断电事故（SBO）时，它由1/2LLS柴油发电机系统供电。另外，还配置两台电压等级为400V的低压移动柴油发电机（电源容量656kW、自带油箱1.5m3），可在全厂断电事故（SBO）工况为9 LLS 001 AR供电。

3.3水压试压泵的3种运行模式下的压力调节

图3-3 水压试验泵3种运行模式逻辑图

（1）、当水压试验泵向中压安注箱初次充水或补水（中压安注箱补水模式）时，1 RIS 136 VB或2 RIS 136 VB不处在全关位置。此时启动水压试验泵，由9 LKI 001 TB向9 LLS 001 AR供电的断路器9 LLS 023 JA自动合闸。9 LLS 001 AR母线带电后水压试验泵的油泵自动启动，滑阀组件DR3和DR4上的电磁阀003 EL和005 EL通电，004 EL和006 EL断电，滑阀组件DR3和DR4向右移动，安全阀352/357 VH投运，将主活塞油泵9 RIS 112 PO出口动力油压控制在最小，相应水压试验泵出口压力约为4.7 MPa。

（2）、当水压试验泵在全厂失电的事故工况下向主泵轴封应急供水（轴封注入模式）时，1/2 RIS 136 VB处在全关位置，1 LLS 001 AP或2 LLS 001 AP自动启动（LSS柴油机组启动后也会发信号自动关闭1/2 RIS 136 VB）。一旦电压达到额定值，相应的断路器9 LLS 021 JA或9 LLS 022 JA将自动合闸。9 LLS 001 AR母线带电后水压试验泵的油泵自动启动，滑阀组件DR3和DR4上的电磁阀004 EL和006 EL通电。003 EL和005 EL断电，滑阀组件DR3和DR4向左移动，安全阀354/355VH投运，将主活塞油泵9 RIS 112 PO出口动力油压控制在约9.7MPa，此时水压试验泵出口压力约为18MPa。

（3）、进行一回路水压试验（水压试验模式）时，当一回路升压到17.2MPa，利用水压试验泵向一回路供水继续升压。1/2 RIS 136 VB处在全关位置。此时启动水压试验泵，由9 LKI 001 TB向9 LLS 001 AR供电的断路器9 LLS 023 JA 自动合闸，9 LLS 001 AR母线带电后水压试验泵的油泵自动启动，滑阀组件DR3和DR4上的电磁阀004 EL和006 EL以及003 EL和005 EL均断电，滑阀组件DR3和DR4 处于中间位置，安全阀353/356 VH投运。通过调整356 VH定值来调整主活塞油泵9 RIS 112 PO出口动力油压，控制水压试验泵出口压力，把一回路升压到20.6MPa，此时水压试验泵出口压力约为24MPa。

简而言之：

（1）、1 RIS 136 VB或2 RIS 136 VB不处在全关位置，且电源由9 LKI 001 TB向9 LLS 001 AR供电时，水压试验泵为中压安注箱补水模式，相应水压试验泵出口压力约为4.7 MPa。

（2）、1 RIS 136 VB和2 RIS 136 VB都处在全关位置，且1 LLS 001 AP或2 LIS 001 AP自动启动（实际上LSS柴油机组启动后会自动关闭1/2 RIS 136 VB），水压试验泵为轴封注入模式，相应水压试验泵出口压力约为18 MPa。

（3）、1 RIS 136 VB和2 RIS 136 VB都处在全关位置，且电源由9 LKI 001 TB向9 LLS 001 AR供电时，水压试验泵为水压试验模式，相应水压试验泵出口压力约为24 MPa。

4补水操作中的主要风险分析、人员分工及风险应对策略

4.1 补水操作的主要风险分析

（1）、水压试验泵的运行模式与1 /2 RIS 136 VB的状态有关，当它们至少有一个阀门开启时，水压试验泵的功能才为“安注箱补水模式”，泵出口压力相对较低。若在线错误，水压试验泵启动后转为轴封注入模式或水压试验模式，出口压力过高，可能引起误机组误硼化。

（2）、补水会导致双机组限制条件，若补水过程中再产生随机第一组I0，将导致第一组I0积累，超OTS限制。

（3）、补水过程中安注箱超压或超液位，水位高于3.92m或压力超过4.53MPa（a）引起安注箱不可用，导致RIS6，第一组I0累计。

（4）、启动水压试验泵，需维修机械，电气，仪控人员配合保驾，防止因仪控逻辑点位接线错误导致水压试验泵选择错误的工作模式。

（5）、补水结束若水压试验泵无法停运，需要现场紧急停运。

4.2 补水操作的人员分工及风险应对策略

图4-1 2 RIS 002 BA补水在线配置简图

（1）、主控室：1人负责操作，1人负责监护，1人负责机组其它监盘

①、执行补水操作前，建立相关趋势组。根据当前液位和压力，确定目标液位及预计压力（即终止准则）。目标液位（3.82m）或压力（4.35MPa，a）到达后，主控室关闭2 RIS 139 VB停止进水，若2 RIS 139 VB无法关闭或内漏，主控通过9 LLS 059 KG停水压试验泵；若主控无法停泵，需现场在9 LLS 001 AR上024TO急停（需与NA396保持热线联系，以保证随时可通知现场急停水压试验泵）；若024TO也无法急停，作为最终手段，由现场手动关闭2 RIS 164 VB。

②、在水压试验泵启动后，现场、机械、电气、技术、专工检查水压试验泵运行正常，油温正常至43~45℃，泵出口压力约为4.7MPa左右，确认为“安注箱补水模式”。主控室方可开启2 RIS 139 VB（监护）对2 RIS 002 BA补水（防止误硼化注入，也防止压力过高造成安注箱液位压力上涨过快）。

③、补水过程中，严密监视2号安注箱水位和压力的上涨。同时关注其它安注箱压力、水位的上涨趋势，以及主系统平均温度。

④、补水结束后，必须先停泵再关2 RIS 136 VB，否则水压试验泵将直接转为水压试验模式。

（2）、控制区：6名现操及相关配合人员

①、NA396，2名现操，负责水压试验泵启动前后检查；当主控无法停运水压试验泵时，负责在9 LLS 001 AR上用024 TO急停水压试验泵；任一机组产生随机第一组I0时，需退出限制条件，停泵后确认开启1/2 RIS 135 VB。

机械人员在启泵前检查水压试验泵的压力限制阀设置正确，启泵后对工作模式进行确认、并运行状态进行检查；电、仪、专工负责保驾。

②、W217，2名现操，负责紧急退出限制条件时，停泵后开启1 RIS 274 VB。

③、W257，2名现操，负责补水结束无法停泵时，现场紧急关闭2 RIS 164 VB；负责紧急退出限制条件时，停泵后开启2 RIS 274 VB。

5实际补水操作中的经验反馈

图5-1 2 RIS 002 BA补水趋势图

（1）、主控点击9 LLS 059 KG启动水压试验泵时，等待16秒（建立油压时间），9 RIS 112 PO才显示启动。

（2）、补水过程中，首先会观察到安注罐压力逐渐上涨，水位上涨相对滞后且速度缓慢（水位在6min内上涨约2cm）。

（3）、补水操作时，需要提醒现场操作员及时记录相关阀门操作时间，涉及I0及限制条件的记录；同时，需要及时告知1号机组进入I0的时间等相关信息。

（4）、补水结束后，压力略微下降，但水位稳定。

6小结

核电厂的水压试验泵和中压安注箱都是核电站的重要的核安全设备，本文通过对水压试验泵的基本动作原理、供电方式和3种各种运行模式下的压力调节，结合功率运行期间安注箱补水操作现场实际情况进行了分析和经验反馈，有利于运行人员更好掌握该泵的运行方式，为后续机组功率运行期间的安注箱补水操作提供了有益帮助。

参考文献

[1] 方家山核电厂运行技术规范，2022。

[2] 方家山核电厂中级运行培训教材，2023。

[3] 朱信发.水压试验泵油回路的控制原理分析及应用[J].产业与科技论坛，2018（17）：45-47。