M310机组主蒸汽流量仪表故障原因分析

M310机组主蒸汽流量仪表故障原因分析

司文超

华能海南昌江核电有限公司  海南昌江 572700

  作者简介：司文超，男，汉，海南昌江，本科，核电机组高级操纵员，研究方向为核电运行。

摘要：核电机组主蒸汽流量测量仪表在电厂控制系统中起着非常重要的作用，不仅仅用于给运行人员参考当前蒸汽发生器的蒸汽流量，还作为系统中的极为重要的调节控制系统，参与蒸汽发生器水位的控制。因此，文章对主蒸汽流量仪表故障原因进行简要的分析，对于电厂的安全运行提供有意义的参考价值。

关键词：主蒸汽流量；控制；M310；故障分析

  引言

目前国内核电发展势头较好，而核电机组中的控制系统较为复杂。其中主蒸汽流量测量仪表对于电厂中的控制系统来说有着非常重要的地位，但是其故障模式较多，因此，有必要结合相关案例对核电机组主蒸汽流量仪表的故障原因进行分析，对于后续问题的处理具有借鉴意义。

2022年某天值班期间，发现主蒸汽3号仪表约由1930m³/h阶跃上涨至1945m³/h，同一蒸汽发生器的主蒸汽6号仪表约由1940m³/h阶跃上涨至1955m³/h，基本稳定；此蒸汽发生器的主给水阀门开度由49%开启至51%后恢复至初始开度，给水流量由1940m³/h上涨至1975m³/h后恢复至初始值并稳定；此蒸汽发生器水位由0m上涨至0.08m后恢复至0m，基本稳定；期间此机组的三台蒸汽发生器蒸汽管线压力存在轻微波动；跟踪一回路温度梯度、核热功率基本稳定；主控通过摄像头检查安全厂房内未见明显蒸汽；主控核实厂房内温度、地坑液位、安全级冷冻水系统回水温度未见明显变化；现场检查此蒸汽发生器供水调节阀开度为50/100%，阀门未见异常；现场检查主蒸汽管线、给水管线未见异常。后续召集设备管理、仪控、安全顾问联合分析，初步判断为此蒸汽发生器内部扰动导致主蒸汽流量表的3号仪表和6号仪表阶跃变化可能性较大。

以下收集国内各大电厂数据如下：

1、2006年10月8日，电厂1的1号蒸汽发生器的1号和4号主蒸汽流量测量仪表指示上涨20T/H，大修中对蒸发器内部结构检查，未见明显异常，大修启机后流量恢复到波动前数值。

2、2008年10月电厂2的1号蒸汽发生器的1号和4号主蒸汽流量测量仪表发生过类似现象，大修中检查板件和取样管无异常，未发现明显的故障原因，大修启机后流量恢复到波动前数值。

3、2009年5月3日，电厂1的2号蒸汽发生器的1号和4号主蒸汽流量测量仪表指示阶跃30T/H，并保持稳定；其他参数未见明显变化。专业检查未发现任何问题。2009.6.9停机抢修机组下行至400MW后，电厂1的1号蒸汽发生器的1号和4号主蒸汽流量测量仪表恢复到波动前数值。

4、2009年7月18日，电厂2的2号蒸汽发生器的2号和5号主蒸汽流量测量仪表指示在30秒钟左右时间内上涨约30吨。大修满功率后恢复正常。

5、2010年12月28日，电厂2的2号蒸汽发生器的2号和5号主蒸汽流量测量仪表出现向上波动约20t/h，仪控人员和设备管理人员讨论后，认为参考历史情况，本次波动与电厂2历史情况基本一致，仪控设备未见异常，大修启机后恢复。

6、电厂3的1号蒸汽发生器的1号和4号主蒸汽流量测量仪表从商运后就存在输出波动大的问题，持续至今。

7、2019年7月19日，电厂4满功率时3号蒸汽发生器的3号和6号主蒸汽流量测量仪表开始明显从1875~1908t/h上涨至大约1916~1995t/h；对应的3号蒸汽发生器水位最大上升至0.1m，稳定0m。二环路在进行升功率操作时，也曾多次发生流量突然上涨的现象，其他机组未发现类似问题。电厂4的工作人员在排除了仪表故障、信号干扰、引压管线异常等原因，在大修检查蒸发器波纹管干燥器、取压管管口蘑菇头、仪表管线坡度、仪表电缆路径检查、主蒸汽管道阻尼器安装情况未见明显异常。

8、2021年8月19日23:30分，电厂5的3号蒸汽发生器的3号和6号主蒸汽流量测量仪表从1918t/h左右上涨至1986t/h左右，对应的压力百分比从54%上涨至60%；示数上涨过程中，其参与的蒸汽发生器水位控制系统正常响应，三环蒸发器液位最大波动至0.117m 。2022年10月,根据大修期间对仪表、引压管线、管道支架、蒸汽发生器内部等检查情况， 以及电厂5的同一基地的其他5台机组所有流量计引压管及一次隔离阀安装方向的排查情况，这些检查项目均未发现异常，仍无法确定流量波动的根本原因。

  针对电厂2的2号蒸汽发生器的2号和5号主蒸汽流量测量仪表阶跃上涨问题，大修期间进行如下分析：

主蒸汽流量计的测量原理如下：

主蒸汽流量计的3号和6号流量测量仪表分别取蒸汽发生器3一二级汽水分离器之前的汽空间蒸汽侧压力（高压侧）与主蒸汽系统母管压力（低压侧），采集两处差压，根据压差与流量的对应关系，计算出蒸汽流量。P0值是旋页式汽水分离器与波形板式干燥器之间的蒸汽压力，P1值是蒸汽发生器出口后的蒸汽压力，ΔP= P0-P1。在主蒸汽系统003/006流量计计算过程中，有主蒸汽系统主蒸汽管道压力主蒸汽系统012/015压力表参与流量修正，对应的流量计算公式为Q=K∗√(ρ∗ΔP)。

主蒸汽系统003/006流量计为三环蒸汽发生器蒸汽流量仪表，其节流装置依靠蒸发器发生器顶部限流器。由于限流器非精确节流原件，在机组调试启动期间需对仪表进行修正；

修正方式：

零点修正：在热停功率平台，关闭对应环路大气排放阀阀门，关闭蒸汽发生器排污，将仪表输出调整到4mA，校准仪表零点。

满度修正：在100%标准工况，通过热平衡数据计算主蒸汽流量，将主蒸汽系统流量仪表指示通过组态内函数发生器修正到与热平衡一致，校准仪表满度。

监督大纲要求如下：其交叉比较要求003/006流量计之间偏差＜88t/h（满功率）。

仪表专业通过《蒸发器蒸汽流量交叉比较》进行检查，同时，根据国外电站反馈在2018年增加了主蒸汽流量与热平衡数据交叉比较，降级标准：± 1.57% ,失效标准：± 2.9% 。

综合上述分析，为跟踪此问题，仪控人员每天根据热平衡计算数据计算主蒸汽系统003/006流量计偏差值；给出主蒸汽系统003/006流量计偏差处理的临时标准：2.5%；值班员连续跟踪对应的蒸汽发生器液位、主蒸汽系统003/006流量计、安全厂房温度以及安全厂房地坑液位变化。