摘要：红沿河现场曾发生过在绘制通量图过程中一个自动隔离阀显示状态不正确报警，经检查报警原因为软件发出自动阀关闭指令，但阀门反馈为开，且该报警出现期间RIC系统软件自动闭锁该自动隔离阀所在组所有10个自动隔离阀，导致该自动阀所在组的10个测量通道均无法使用，这直接导致机组可用的RIC中子通量测量通道仅剩下技术规范要求的最低标准40个通道。经过反复咨询厂家以及对图纸和设计的深入研究发现，RIC系统自动隔离阀1锁10的连锁逻辑当与指套管堵管问题叠加的情况下，将直接影响到RIC系统通量图绘制所要求的最低通道数。
关键字：堆芯测量系统 ；自动阀 ；闭锁逻辑
引言
堆芯测量系统测量堆芯温度、堆芯水位和堆芯中子通量测量，对核电站的安全运行有着重要作用。RIC堆芯测量系统的功能是提供堆芯中子通量分布图、反应堆燃料组件冷却水出口水温和反应堆压力容器水位的测量数据。RIC系统中子通量测量部分共有5个中子探头，正常测量模式下一个探头对应10个测量通道，每个测量通道均安装有一个自动隔离阀（图1）。正常情况下自动隔离阀为关闭状态，当使用中子探测器绘制中子通量图预选该通道后自动隔离阀打开，中子探头重新抽回驱动单元后该自动隔离阀自动关闭，它的功能是当指套管出现泄露时，若球形逆止阀功能也丧失时，阻止来自堆芯的泄漏水和蒸汽侵蚀裂变室和其他机电设备。
图1、测量通道与密封组件
1 故障背景
红沿河现场曾发生过在绘制通量图过程中一个自动隔离阀显示状态不正确报警，经检查报警原因为软件发出自动阀关闭指令，但阀门反馈为开，且该报警出现期间RIC系统软件自动闭锁该自动隔离阀所在组所有10个自动隔离阀，导致该自动阀所在组的10个测量通道均无法使用，这直接导致机组可用的RIC中子通量测量通道仅剩下技术规范要求的最低标准40个通道。经过反复咨询厂家以及对图纸和设计的深入研究发现，RIC系统自动隔离阀1锁10的连锁逻辑当与指套管堵管问题叠加的情况下，将直接影响到RIC系统通量图绘制所要求的最低通道数。
2 故障原因分析及影响
2.1 原因分析
2.1.1 自动阀故障分析
自动隔离阀内部电路图如下图所示，包括1个驱动阀门的电动机和2个阀门位置反馈的微动开关。电动机通过48V硬接线控制，微动开关SM1和SM2分别反馈阀门的开关状态。
红沿河2号机经检查发现该自动阀故障原因为反馈错误，实际阀门已经关闭，但仍反馈开，该故障模式在宁德电厂也发生过一次。
除了上述故障原因，还有以下可能原因：
反馈回路接触不良
控制回路接触不良；
卡件故障导致自动阀无法操作或无法监测反馈；
自动阀本体电机故障；
自动阀底座力矩大，导致自动阀无法关闭。（机械卡涩）
自动阀反馈状态不正确由以上几种随机故障导致，非共模。
2.1.2 指套管磨损分析
堆芯测量系统的中子通量测量共有50个中子测量通道，这50个测量通道分5组分布在50根燃料组件中，在这50根燃料组件的测量通道内，从堆芯底部插入指套管，探测器在指套管内部移动，从而在堆芯整个高度上逐点测量中子通量。指套管结构及现场布置如图1。
关于指套管磨损的分析：
指套管外径Φ8.6mm，内径5.2mm，由于指套管直径小，结构强度很低，一般从压力容器贯穿处到燃料组件必须始终对它们加以支持和对中。如图2所示，指套管从头到尾几乎都有保护支撑。根据测量和分析，由于流体诱发震动而引起的指套管磨损多发地点一般在几何不连续区域或区域改变之处，即外部导向管内径改变之处。具体位置为：（1）堆芯下栅格板区域；（2）堆芯支撑板附近区域；（3）仪表导向管固定板区域；（4）压力容器底封头贯穿附近区域。
特别在堆芯下栅格板和燃料组件通量测量导管之间，指套管裸露在反应堆冷却剂流体中，最容易受到一回路液体诱发的震动而产生磨损。对指套管泄露及壁厚减薄的实测与分析表明：流体诱发震动，使指套管与不同直径导向管嘴之间产生摩擦，进而产生磨损，这是指套管需要割管移位甚至堵管的根本原因。
指套管磨损是堆芯RIC安装特性及堆芯冷却剂流动引发震动所致，属正常磨损，非设备设计缺陷。
图2 指套管主要磨损点
2.1.3 闭锁逻辑分析
RIC系统中子通量测量部分（共有5个中子探头，正常测量模式下一个探头对应10个测量通道，每个测量通道均安装有一个自动隔离阀。正常情况下自动隔离阀为关闭状态，当使用中子探测器绘制中子通量图预选该通道后自动隔离阀打开，中子探头重新抽回驱动单元后该自动隔离阀自动关闭，它的功能是当指套管出现泄露时，若球形逆止阀功能也丧失时，阻止来自堆芯的泄漏水和蒸汽侵蚀裂变室和其他机电设备。
其内部逻辑经咨询厂家，厂家答复为一组内的十个自动阀只允许打开一个，故一个自动阀故障后，软件无法判断其状态，则闭锁其他通道自动阀的开启。
2.2 影响分析
随着机组运行时间的增加RIC系统指套管的磨损情况也会逐步增加，发生指套管堵管的概率会不断提升。当机组RIC系统在执行通量图绘制过程中出现自动阀故障报警导致所在组的10个自动阀全部无法开启，此时如果剩余40个通道中存在堵管不可用的通道，将直接影响RIC系统全通量图的绘制，根据运行技术规范要求，机组30个等效满功率日如果无法执行全通量图绘制，机组必须在24小时内降功率至50%FP以下。该问题使机组存在着极大地降功率隐患。
一个自动隔离阀故障联动闭锁同一组的其余九个自动隔离阀问题为各基地均存在都共性问题，该问题可通过升版组态将连锁功能取消得以解决，修改后的逻辑为1锁1，当一个自动阀故障后将仅闭锁该自动阀一个通道，而其余九个通道均可正常使用，同时该修改不会对系统及设备产生其他影响：
机组安全功能的影响：当指套管发生泄漏时，若球阀失去隔离作用后，由自动阀提供隔离作用。每个指套管分别对应有球阀及自动阀，不存在一个指套管对应多个球阀及自动阀的情况。故当一个自动阀故障时，且该指套管发生泄漏，此时打开其他自动阀也不会造成冷却剂泄漏。
系统功能的影响：每个通道都有自己独立的导管，故不会出现测量其他通道时误将中子探头送至故障自动阀所在通道，从而造成中子探头损坏的情况。不同通道测量不同堆芯中子通量，其测量是独立互不干扰的。
故由此分析：自动阀一锁一逻辑与一锁十逻辑均不影响自动阀设计的上述功能，并且可以有效减少叠加指套管损坏引起的无法完成堆芯中子通量测量。
3 解决方案
在大修期间通过对RIC系统控制软件进行升版，取消软件中单个电磁阀故障闭锁同组内其余电磁阀开启的逻辑，将闭锁逻辑由一锁十改为一锁一。软件升版完成后进行故障模拟等功能测试，确定升版后软件功能与预期一致。
4 结束语
通过本方案解决了软件原有的设计缺陷，保留软件应有的设计功能，同时降低了设备不可用的风险。闭锁逻辑修改后，极大地提高了当RIC系统指套管磨损割管移位及堵管后剩余指套管的可用率，降低了由于指套管可用数量不足导致的无法绘制通量图的可能性，并且极大地提高了机组的可靠性。
论文作者:管嘉焕
论文发表刊物:《电力设备》2019年第16期
论文发表时间:2019/12/6
标签：指套论文; 通量论文; 中子论文; 测量论文; 通道论文; 系统论文; 故障论文; 《电力设备》2019年第16期论文;