某核电站主给水泵再循环阀震荡导致停堆故障分析

孔海波 许福南

摘 要：针对某核电机组发生的由于主给水泵再循环阀震荡导致非计划停堆事件，利用根本原因分析的工具，对事件做时序分析，确定故障模式，找出事件的原因因素，分析事件的屏障失效模式，最后提出纠正行動项，并对纠正行动的效果进行评价，防止后续核电机组运行过程中类似事件的重发。

关键词：主给水泵;再循环阀;震荡;停机停堆

1、引言

某核电机组的主给水泵A泵和C泵运行，B泵备用。出现A泵的中压过滤器压差高（0.25MPa），根据运行规程，一台给水泵不可用时，需降功率运行，以20MWe/min的速率降功率，并执行由A泵手动切换至B泵操作。在启动B泵后，现场反馈给水泵管沟出现大量蒸汽泄漏，立即停运B泵。B泵停运后，现场反馈C泵中压管道滤网法兰处有蒸汽泄漏，机组被迫以50MWe/min速率降功率，同时将C泵的转速控制切换至手动，降低C泵转速，降至3454RPM。核功率36.88%Pn，暂停降功率停运C泵，A泵流量及转速仍然在震荡下行。给水泵流量越来越接近再循环调阀开始对应流量值2353m3/h（65%）。停运C泵后又开始高速率降功率操作，在降功率期间出现主给水汽水压差调节系统震荡现象，且再循环阀门开度也出现振荡，操作员认为汽水压差震荡过大，促成操纵员将A 泵转速控制切换至手动控制，机组的振荡逐渐减弱，保持约12分钟后，主控操纵员手动升A泵转速约80rpm后，给水泵再循环阀由于流量的波动，阀门开度出现大幅振荡，主给水汽水压差、主给水调节阀开度、蒸汽发生器液位均出现发散振荡波动，蒸汽发生器液位高高触发反应堆停堆[2]。

2、主给水泵及再循环阀控制原理介绍

核电厂二回路系统设置主给水泵系统，在各种工况下，通过高压加热器给水系统，从除氧器连续向蒸汽发生器供应给水。系统具有变速设施，以保证在反应堆整个热功率范围内，能够满足蒸汽发生器给水流量调节系统的流量变化要求，在前置泵和升压泵之间的滤网能是保证给水充分过滤，使给水泵组长期安全运行，在给水泵出口设有两路再循环阀的管线，每条再循环管设一个电动隔离阀和气动调节阀，以保证给水泵安全运行。

给水泵单台泵设计额定流量为3620m3/h，最大流量为3707.2 m3/h。为确保泵在任何时候流量大于额定流量的40%（即1448 m3/h），保护泵的运行安全，设置小流量调节阀，小流量阀的开度控制是根根给水泵的流量对应调节。机组上行或者两台泵运行时其它泵出力减少等原因，造成给水泵流量增加时，流量到达74%额定流量，再循环阀开始关闭，增加到79%流量时，阀门全关;当机组下行或其余泵出力增加等原因，造成给水泵流量减小时，流量达到65%时，再循环阀开始开启，流量降至60%时，阀门全开，以保护给水泵，流量低于60%时，调节阀得电超驰开启，两个小流量调节阀的开关死区均为14%额定流量，即506 m3/h。

3、事件故障分析

3.1、确定故障模式

故障即不恰当的动作，对事件的发生起促进作用的动作就是不恰当的动作，人因事件首先应确定人的不恰当行动，然后确定影响人的行动的行为因素，最后才能确定导致这些不利行为因素存在的原因（根本原因），并以此制定纠正行动。设备发生故障，不仅要观察故障的症状，还必须研究引起故障的内在原因，即故障的机理研究。本次事件以设备故障为主，最终导致事件的后果发生。对该事件的故障模式分析，主要的故障症状有A给水泵滤网压差高，B给水泵发生蒸汽泄露，C给水泵发生蒸汽泄露，汽水压差和A给水泵再循环阀震荡，给水泵A再循环阀发散震荡，给水调节阀和蒸汽发生器液位发散震荡。

产生这些故障症状的机理主要为滤网堵塞，安全阀起跳，主给水流量大幅波动，超小循环阀控制死区范围。发生这些故障的原因主要是二回路给水杂质多、水质差;给水泵滤网网孔直径小，通流压降大，安全阀起跳压力小于设计整定值，滤网盲板法兰平行度超差，给水泵再循环调节阀开关死区范围偏小，函数曲线斜率偏小，主控机操将给水泵转速控制切换至手动，给水泵失去转速自动调节能力。

3.2、事件屏障分析

屏障时一些用于保护设备和提高人机系统的安全和性能的手段。屏障分析是找出所有有助于防止事件发生的实体和行政管理控制，并对他们的有效性进行评价的过程，目的是确定在事件发生过程中有哪些屏障失效和不足。屏障分析法可分为独立屏障分析法和综合屏障分析法。本文做屏障分析时采用独立的屏障分析法，主要分析在本次事件进程中，失效点突破屏障，事件产生的故障主要突破了二回路水质的有效监测和合理的滤网通流设计，管道带压边界完整，操作规程等屏障。在机组启机过程中，未及时监测二回路水质和滤网通流能力不足，启机前，安全阀定期校验未执行，启机前，安全阀定期校验未执行，盲板法兰平行度超标，未编制该运行工况的操作规程。

4、制定纠正行动

制定纠正行动的原则应符合SMART原则，即有针对性的（specific）、可检测的（measurable）、可实现的（achievable）、现实的（realistic）、有时间要求的（time-based）。根据前文对该事件的根本原因分析，对发现的原因因素制定纠正行动[1]。本文只讨论针对该事件制定的行动项的具体内容，不讨论具体的完成时间。具体纠正行动项见表1.

5、总结

本文对某核电机组主给水泵再循环阀震荡导致非计划停堆停机事件做了根本原因的分析，使用了根本原因分析的工具和方法，根本原因分析作为核电厂推行经验反馈工作的重要工具，可有效提高核电从业人员的分析问题的能力，找到事件的根本原因，进而提出有效的纠正措施，对于不断改进和提升企业的业务和管理能力具有重要的意义。

参考文献

[1]李兵华.事件根本原因分析方法。

[2]龚智明.福清核电1号机组主给汽水压差调节系统震荡分析报告。

作者简介：

孔海波（1986-），男，湖南长沙人，工程师，长期从事常规岛工艺调试工作。