海南核电电动给水泵控制系统逻辑优化与改进

海南核电电动给水泵控制系统逻辑优化与改进

冯骥马续豪

（海南核电有限公司海南昌江572733）

摘要：海南核电电动给水泵系统承载着向蒸汽发生器供应给水，确保蒸汽发生器水位在设定范围之内的重要功能。该系统的逻辑设计很大程度上影响这机组的稳定运行。本文根据核电站现场实际情况对该系统的控制逻辑进行合理优化，以提升机组可靠性、经济性。

关键词：APA系统；控制逻辑；稳定性

1引言

海南核电机组采用中核集团自主研发的CNP650二代+核电机组，属于M310堆型，其电动给水泵系统（APA系统）通过高压给水系统，从除氧器连续地向蒸汽发生器供应品质合格的给水，确保蒸发器水位保持在设定范围之内，防止蒸发器水位低于设定值而紧急停堆。

该系统设有三台电动给水泵，采用两台运行一台备用的运行方式，电动给水泵故障或控制逻辑不合理导致泵停运都会使主给水流量减少，蒸发器水位下降，当降低至所设置的停堆水位时，将导致机组停堆停机，对电厂的正常运行及经济效益造成严重影响且会对电网造成强烈冲击。

因此其电动给水泵（APA泵）是核电厂关键设备之一，对机组的正常运行起着关键作用，同时，控制逻辑的合理性也对APA泵的正常运行至关重要。

2问题分析

海南核电每台电动给水泵组包括一台前置泵和一台压力级泵，为了保证泵组安全运行，降低损坏泵的风险，两台泵组设置有温度、振动、位移等监测探头，每台泵组监测探头设置如下：

（1）每台泵组包括前置泵驱动端径向轴承温度、前置泵非驱动端径向/推力轴承温度、主泵驱动端径向轴承温度、主泵非驱动端径向/推力轴承温度、液力耦合器轴承温度等共计44个温度信号；

（2）前置泵驱动端/非驱动端振动、主泵驱动端/非驱动端振动、液力耦合器振动等共计11个振动信号；

（3）2个液力耦合器轴向位移信号；

（4）主给水泵润滑油压力（2个）和润滑油温度（4个）信号。

以上信号经过现场采集后送入DCS系统，进行报警或一起参与主给水泵的控制。

这些信号均设计为单一停泵逻辑，即只要有一个信号超过停泵定值都会造成电动给水泵停泵。该设计有非常高的误停泵风险，严重降低电厂的可用性，并且停泵还会影响反应堆的安全稳定运行，对电网造成冲击，因此对电动给水泵的控制逻辑进行改进与优化是非常必要的。该系统控制逻辑的优化与改进不仅可以提高核电厂机组的运行稳定性、经济性，而且可以减少因误停堆停机对电网造成的冲击，提高核安全。

3优化改进方案

上述63个信号参与APA泵的逻辑控制，且均为单一停泵，即在APA泵正常运行状态下，63个信号中任何一个信号触发高高报警时，就会造成对应的APA泵停运，对整个机组的给水造成波动，给机组的稳定运行带来风险。

APA泵的前置泵驱动端径向轴承温度、前置泵非驱动端径向/推力轴承温度、主泵驱动端径向轴承温度、主泵非驱动端径向/推力轴承温度、主泵驱动端/非驱动端密封循环液温度、电机马达温度共9组27个温度探测信号，每组均为3个探头，测量同一温度，其控制逻辑为一取一逻辑。若其探头或信号采集通道故障或受到干扰导致温度高高信号触发都会造成APA泵停运。为了降低探头或通道故障等导致信号误报给机组安全运行带来的危害，提高机组的可用性，参照HAD102/14《核电厂安全有关仪表和控制系统》，以减少APA泵误停为目标，提高APA泵的运行可用性，在保持每个探头参数报警功能的前提下，将上述9组温度探头控制逻辑由一取一停泵改为三取二停泵。

APA泵启动前要求电动主给水泵润滑油泵已投入运行并且润滑油压力已满足要求，因此给水泵润滑油压力需要参与APA泵的控制逻辑。但为了降低润滑油压力低低信号误触发造成泵停运事件的发生，征得供货厂家同意，将原有的润滑油压力以取一停泵改为二取二停泵，当有一路信号故障的情况下控制逻辑变为一取一停泵。

APA泵液力偶合器轴承温度一共10个探头，泵组振动信号共计11个，润滑油温度高信号一共4个。经咨询设计院及供货厂商意见，根据现场实际情况及工艺分析，取消10个液力耦合器温度高高、4个润滑油温度高高、11个振动高高、2个轴向位移大跳泵逻辑信号，但保留每个探头对应的报警信号。

同时，两个轴向位移信号为液力耦合器前置泵侧/主泵侧轴向位移探头，为泵本体附带的探头，但由于没有相应的测量基准点作为参考，测量所得数据没有实际意义。因此在征得供货厂家同意情况下，将这两个位移信号的跳泵逻辑及控制通道取消，不再参与跳APA泵的逻辑控制。

4实施效果

海南核电APA泵控制逻辑在优化改进前，由于原63个信号控制逻辑均为单点跳泵，按照设备分级原则，都为单点敏感设备，一个机组3台APA泵组，共计189个单点跳泵信号，任何一个信号误发都会导致APA泵停泵，造成机组功率波动，影响机组稳定运行，甚至造成停堆停机事件发生，给运行与维修部门带来较大的干扰与困惑。

经设备管理处、维修处充分分析与论证，根据现场实际情况和需求，在征得设计院及供货厂家同意之后，对APA系统的逻辑进行了合理的优化与改进。自控制逻辑优化改进后，机组已安全、稳定运行近一年，提高了APA泵运行的可靠性与可利用率，减少人力与物力的投入，起到了中核集团提出的提质增效目标。

改造完成后，1号机组APA泵组曾发生过5起单点误发信号，如前置泵驱动端径向轴承温度2高高报警、前置泵驱动端径向轴承温度1、3出现温度偏差大的报警信号，经维修人员核实确认是由于仪表自身问题，而非泵组问题。按照优化前逻辑，误触发信号会造成APA泵组多次停运，导致机组功率波动，甚至引发降功率，造成巨大的经济损失。

5结论与建议

目前国内M310堆型的机组若采用KSB制造的电动给水泵，则均可以考虑按此逻辑优化与改进，既能保证机组的安全运行，提高机组的可靠性和稳定性，降低运行成本，提高经济效益，同时还能减少计划外停堆停机事件发生，特别是海南小电网情况下，减少对电网的冲击。

另外，以设备分级为基础来对核电机组的系统开展设备可靠性管理工作，可以利用此逻辑优化与改进方法，在其余系统开展优化工作，即结合现场实际需求和机组历史运行情况，对逻辑进行适当的优化，可以达到保证机组安全的同时降低误发信号发生的几率，提高机组的稳定性的目的。

参考文献：

[1]隋晓杰，电厂给水泵振动原因及预防措施，山东工业技术