作者 陳建新 劉廣山(海南核電有限公司)

一、 引言

為避免M310機組非停事件重復發(fā)生，減少機組重大瞬態(tài)，提高機組的安全性和經(jīng)濟性，中國核電組織對M310機組近年來發(fā)生的停機停堆事件進行深入研究，以梳理出一些共性的管理和技術(shù)薄弱環(huán)節(jié)加以改善或優(yōu)化。長期不動作閥門卡澀的研究即是 “M310 機組減非停措施專項研究”的內(nèi)容之一。按照《設(shè)備分級操作技術(shù)導則》，核電廠長期不動作閥門是指閥門的動作頻 度小于 2 次/周。若調(diào)節(jié)閥長期保持某一開度，也將其視為長期不動作。本項目所研究的卡澀不局限于閥門本體的機械卡閥，閥門驅(qū)動機構(gòu)故障導致的閥門無法動作也包含在內(nèi)。主要研究的對象為：一旦卡澀可能導致停機、停堆、降功率、功率大幅度波動、 產(chǎn)生第一組I0、或無法在線維修并影響機組長期穩(wěn)定運行的閥門。所用實例主要來源于中國核電A/B 級狀態(tài)報告、中核/中廣核執(zhí)照運行事件報告;對于部分經(jīng)運行和維修人員妥善處理未造成停機停堆等嚴重后果的閥門故障案例，考慮到經(jīng)驗反饋的需要，仍對其進行分析。

二、 故障分析

2.1 閥門卡澀類型根據(jù)閥門驅(qū)動方式的不同，可將閥門卡澀分為電動閥卡澀和氣動閥卡澀兩大類。在核電廠穩(wěn)態(tài)運行過程中，部分調(diào)節(jié)閥長期處于某一開度運行，其開度變化范圍非常小，很多隱性失效無法發(fā)現(xiàn)。在電廠進行大的功率變化時，需要調(diào)節(jié)閥的開度大范圍變化，這些隱性失效會顯現(xiàn)出來，其中一部分表現(xiàn)為閥門卡澀。近年來，核電廠發(fā)生的重要閥門卡澀故障主要有： 2.1.1 電動閥卡澀

a.執(zhí)行PT4RPA018過程中，4RIS051VP卡在半關(guān)位置(QS-CR201412839)

故障過程：2014年5月9日，主控人員在執(zhí)行PT4RPA018過程中，關(guān)閉 4RIS051VP時，閥門卡在50%位置，不能繼續(xù)操作。故障原因：閥門及傳動裝置裝配過緊。閥門動作試驗時，閥門阻力矩增大至超過電動頭力矩開關(guān)設(shè)定值，導致力矩開關(guān)動作，閥門無法開關(guān)。

b. 2RIS051VP 不能通過主控TPL關(guān)閉(QS-CR201400487)

故障過程：2014年1月8日，運行人員在執(zhí)行PT2RPA018 試驗時，發(fā)現(xiàn) 2#機組A列低壓安注泵安全殼地坑吸入隔離閥2RIS051VP 在90%左右開度時無法電動關(guān)閉。故障原因：閥門及傳動裝置裝配過緊，閥門阻力矩增大至超過電動頭力矩開關(guān)設(shè)定值，導致力矩開關(guān)動作，閥門無法開關(guān)。

c. 執(zhí)行 PT3RPB015 時3RIS052VP 沒有按預期全關(guān)(QS-CR201726250)

故障過程：2017年5月7日12：36，在PT3RPB015 試驗期間，主控發(fā)現(xiàn) 3RIS052VP未全關(guān)，現(xiàn)場確認閥門卡在20%開度。主控TPL能操作全開閥門，但主控TPL和試驗盒均不能使其關(guān)閉。故障原因：3RIS052VP 閥門遠傳卡澀導致閥門不動作。

d. 2RIS012VP電動頭故障(LOER-GNPS-2-1997005)

故障過程：1996年9月21日，執(zhí)行定期試驗PT2RPA016時，2RIS012VP馬達轉(zhuǎn)動而閥們不動。故障原因：對失效電動頭解體檢查發(fā)現(xiàn)，電動頭主軸與兩個傘形齒輪軸間焊縫斷裂，傘形齒輪脫落。

e.安全殼噴淋系統(tǒng)地坑入口閥無法開啟或開啟超時的問題(HN-CR201606737)

故障過程：2016年1月13日，某機組處于維修停堆模式。在執(zhí)行定期試驗(EIE-001)時，安全殼噴淋系統(tǒng)地坑入口閥(EAS013/014VB)接到開啟信號后未開啟。經(jīng)分析原因為:電機側(cè)與蝸桿連接的防反轉(zhuǎn)裝置(以下稱電機側(cè)離合器)多次試驗后磨損嚴重，同時電機側(cè)離合器部件本身制造缺陷，造成電機側(cè)離合器自鎖功能不可用，最終導致在閥門全關(guān)之后，電動執(zhí)行機構(gòu)的關(guān)力矩開關(guān)無法持續(xù)觸發(fā)，在關(guān)閥的長信號指令下，電動執(zhí)行機構(gòu)的電機反復啟動關(guān)閥，由于電機啟動電流較大，一段時間的熱效應(yīng)積累使得熱繼電器保護動作，閥門無法正常開啟。3月19日更換新電機側(cè)離合器后，閥門能正常開啟。

此外，另一機組在進行EAS013/014VB定期試驗過程中，閥門無法正常開啟和關(guān)力矩無法自保持，經(jīng)更換新電機側(cè)離合器后閥門功能正常。

f. 2RIS001VP 故障無法開啟(HN-CR201804681)

故障過程：2018年5月19日，運行人員在執(zhí)行定期試驗 PT2RPA012(安全注入邏輯試驗)時，發(fā)現(xiàn) 2RIS001VP(2號機1號中壓安注箱出口隔離閥)無法正常開啟。現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)開關(guān)熱繼電器保護動作。維修人員手動盤松 2RIS001VP 后第一個開關(guān)循環(huán)正常，閥門能夠正常開啟和關(guān)閉，但再次需要打開時，熱繼電器保護動作。再次盤松以及手盤過程中嘗試電動開閥均失敗，熱繼電器保護動作，查看電機電流達到堵轉(zhuǎn)電流值， 閥門沒有動作，電機卡死，電機直阻絕緣正常。故障原因：自動離合器ISL過度磨損導致失效。

2.1.2 氣動閥卡澀

a. L201 大 修 停 機 過 程 中 L2RRA013/024VP 閥 門 拒 動 (LOER-LNPS-2- 2003001)

故障過程：2003年11月29日，L2機組向RRA連接狀態(tài)過渡過程中發(fā)現(xiàn)RRA回路溫度一直無法升高，經(jīng)LPO檢查確認L2RRA013VP無法正常開啟。現(xiàn)場檢查確認閥門定位器無輸出。RRA024VP存在同樣故障。故障原因：微小異物顆粒進入定位器RELAY，導致其工作異常。

b. 機組降功率過程中4ARE032VL卡閥

故障過程：2016年1月1日1:01，機組降功率過程中，趨勢顯示2#蒸汽發(fā)生器水位開始上漲，1#蒸汽發(fā)生器的4ARE031VL已關(guān)閉，主控室嘗試關(guān)閉4ARE032VL不成功。就地查看發(fā)現(xiàn)4ARE032VL有13%開度，機械維修人員反饋閥門卡閥;后續(xù)直到電功率降到88MW，4ARE243VL可以補償，主控室快速關(guān)閉4ARE032VL下游電動閥，隔離了其向2#蒸汽發(fā)生器的供水。故障原因：主給水調(diào)節(jié)閥氣動放大器漏氣。

c.降功率過程中2ARE031VL卡閥

故障過程：2016年1月22日，機組準備年度大修。在降功率過程中，當2ARE032VL要求開度為全關(guān)時，主控室操縱員發(fā)現(xiàn)2ARE031VL卡閥;現(xiàn)場匯報2ARE031VL卡在10%開度。故障原因：主調(diào)閥定位器存在偏差。

d. 降功率過程中D1ARE032VL和D1ARE033VL卡澀(IOER-GNPS-1- 2007010)

故障過程：2007年10 月18日，機組大修停機降負荷，電功率降至257MW時MIC 人員發(fā)現(xiàn)D1ARE033VL在指令信號為零時現(xiàn)場閥門只能關(guān)閉到12%。之后又發(fā)現(xiàn) D1ARE032VL存在同樣問題，零信號下最小開度為8%。ARE 大閥不能全關(guān)將影響大小閥切換，并存在導致SG水位失控而跳堆的風險。經(jīng)相關(guān)部門討論風險，決定采用給1ARE033/032VL安裝手輪，手動調(diào)節(jié)旁路閥D1ARE244/243VL的方案完成大小閥切換。故障原因：Booster(氣動放大器)內(nèi)部O型環(huán)硬化，失去密封作用。

e. L3GCT127VL開啟緩慢導致自動停機停堆(KLOER-3-20100013)。

故障過程：2010年10月30日，機組啟動并網(wǎng)升功率過程中，9時13分反應(yīng)堆自動停堆。L3GCT127VL閥門開啟緩慢，閥門接收到開啟指令后，冷凝器B 列噴淋水壓力未能在15秒內(nèi)達到3bar，產(chǎn)生冷凝器故障信號，觸發(fā)自動停機邏輯，反應(yīng)堆由于P10+C8+冷凝器故障信號耦合自動停堆。故障原因：L3GCT127VL 在閥門再鑒定后氣源管線流量調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)旋鈕位置被置于最小位置，導致閥門開啟緩慢。

2.2 故障的主要原因

對 2.1 節(jié)各故障原因進行分析，列于表 1。

表 1 閥門卡澀的主要原因統(tǒng)計表

2.3 某研究電廠現(xiàn)有定期試驗和PM項目的分析

針對2.1節(jié)各故障閥門的原因分析，將某研究電廠的定期試驗項目和PM項目進行梳理，發(fā)現(xiàn)該電廠的定期試驗和PM項目能夠全面覆蓋，且對同行電廠經(jīng)驗反饋的排查也很及時。例如，某電廠EAS013/014VB定期試驗時無法開啟或開啟超時問題出現(xiàn)后，該研究電廠第一時間對 EAS013/014VB電機側(cè)離合器進行排查，沒有發(fā)現(xiàn)類似問題。但該研究電廠定期試驗和PM項目仍存在以下不足：

a. HN-PT-MI-X-GCT-XXX-001試驗中僅對GCT125/127VL能否開啟和關(guān)閉進行檢查，沒有檢查GCT125/127VL接收到開啟指令后噴淋水壓力是否能夠在規(guī)定的時間內(nèi)達到要求值，需要對試驗規(guī)程進行修改。該試驗時機組處于熱停堆狀態(tài)，需要一臺CEX泵處于運行狀態(tài)，以檢查GCT125/127VL接收到開啟指令后噴淋水壓力是否能夠在規(guī)定的時間內(nèi)達到要求值。

b. 對比RIS051/052VP和EAS013/014VB的PM項目，RIS051/052VP缺少閥門潤滑項目。這些閥門均為安全殼地坑入口閥，閥門位置和大小基本相同，建議 RIS051/052VP的PM項目中增加閥門潤滑項目。

三、 制定預防措施

通過對同行電廠相關(guān)經(jīng)驗反饋和研究電廠定期試驗和PM項目的分析，可以采取以下措施來防止研究電廠出現(xiàn)類似故障：

a. 在閥門檢修中注意使用防人因失誤工具。例如：GCT127VL 開啟緩慢導致自動停機停堆，事件中氣源調(diào)節(jié)閥旋鈕被置于最小位置，若正確使用防人因工具是可以避免的。防人因工具目前在運行領(lǐng)域效果良好，相信在檢修領(lǐng)域也可有效降低人因失誤，減少故障發(fā)生。

b. 在定期試驗中或以其它方式定期檢查 GCT125/127VL接收到開啟指令后，噴淋水壓力是否能夠在規(guī)定的時間內(nèi)達到要求值。

c. 應(yīng)定期對關(guān)鍵閥門的壓空管線進行目視檢查，及時發(fā)現(xiàn)供氣小閥門被誤操作或誤碰導致的開度不正確;部分重要閥門供氣閥可考慮采用運行隔離的方式鎖在開位置。

d. 定期對RIS051/052VP等同行電廠發(fā)生卡澀較多的閥門進行潤滑。

e. 大修期間對ARE031/032VL的定位器進行檢查，若經(jīng)濟上允許可考慮定期更換。目前模擬機M2階段有關(guān)于ARE031/032VL故障的練習，操縱員對于此類故障有較完善的處理思路，但沒有相關(guān)的故障處理規(guī)程，需要增加該故障處理規(guī)程。

f. 大修前通知儀控人員對GCT-C的12個閥門進行檢查，確認閥門的定位器、電磁閥等狀態(tài)正常，閥門處于可用狀態(tài);防止停機過程中因電磁閥或定位器漏氣缺陷導致GCT-C閥門在需要開啟時拒動或開啟緩慢。

g. 運行人員在操作ISL相關(guān)閥門時，注意兩次操作間隔15秒以上，閥門動作過程中不要反向操作。在運行規(guī)程中添加相關(guān)注意事項。更換離合器類型以徹底解決此類問題。