SG排污阀异常关闭后投运BDS风险分析及预案

摘要：文章介绍了当前BDS（蒸汽发生器排污系统）的运行现状，并结合相关的经验反馈，分析了该系统在异常停运后重新投运时存在的风险及问题，并针对现有的规程、方案提出了相应升版和优化，对保障系统的安全稳定运行有一定的指导意义。

关键字：异常停运 投运 优化

1.设备介绍

BDS蒸汽发生器系统有两条50%处理能力的排污列，每台蒸汽发生器对应一列。每一排污列包含一台再生式热交换器，一个流量控制阀，一个过滤器和一个EDI净化处理单元。

一个再循环和疏水泵既用于对蒸汽发生器二次侧的疏水，又用于在蒸汽发生器湿保养时提供再循环流量。

2.投运BDS风险分析及预案

2.1  水锤风险

功率运行情况下，如果BDS系统发生水锤会导致以下后果：

如果因水锤导致管道破口，持续的热量损失会给一回路引入正反应性；

设备损坏，影响二回路的的水化学特性，当水化学特性变差且在一定时间内无法恢复将会导致降功率甚至停堆；

BDS水锤发生导致设备损坏时会导致蒸汽的喷溅，严重时会联锁消防系统触发；

发生水锤时，如果正好有人在附近工作，存在较大的安全隐患。

因此，基于BDS发生水锤的严重性，需要对BDS水锤发生的原因进行一个深入分析。

2.1.1  BDS管道水锤

在SGS-V074、SGS-V075、BDS-V005关闭后，SGS-V075至BDS-V005管路中的水实体将因以下四种原因产生局部空腔：

热交换器内的流体被CDS冷却水冷却后降温、收缩；

BDS-L001管道因散热，导致管道内流体降温、收缩；

BDS-V997（SG排污疏水阀），BDS-V996（SG排污排气阀）轻微内漏导致流体逐渐丧失；

流体从SSS取样管线持续小流量流失；

由于上面的原因，当SGS-V074（SG第一道排污隔离阀）、SGS-V075（SG第二道排污隔离阀）、BDS-V005（SG排污气动隔离阀）异常关闭后，如果直接重新开启该阀门，由于此时上游仍为高温高压流体（BDS热交换器前正常运行压力约5.53MPa、温度271℃），且下游存在空腔，空腔瞬间被高温高压流体填充，造成管道压力和流量的大幅波动，从而形成水锤。

2.1.2 除氧器水锤

根据水锤原理，另一类水锤是因为冷水进入高温蒸汽空间，蒸汽突然凝结产生真空导致水锤。

当SGS-V074、SGS-V075异常关闭后，由于BDS热交换器内的流体温度降低，从而导致冷却热交换器的CDS凝结水温度也降低，较冷的CDS凝结水回到除氧器，如果与除氧器内的高温介质温差过大，可能导致除氧器发生水锤。

3.1  重新投运BDS预案

3.1.1 BDS侧

方案一：冷态工况下首次启动，用CDS对BDS管道进行充水排气，依照BDS-GJP-101附件1和附件2启动，主要操作为BDS-V881A连接DWS通过高点的BDS-V996A排气，然后开SGS-V074A和SGS-V075A。

方案二：热态工况下，隔离BDS后重新恢复，恢复方案如下：

关闭BDS-V003A/B；

开启SGS-V074、SGS-V075

缓慢开启BDS-V003A/B

手动开启BDS-V005A；

手动开启BDS-V006A，调节BDS流量。

方案三： 系统正常运行，SGS-074A或SGS-075A突然关闭，此时触发BDS隔离，如果直接开启SGS-074A或SGS-075A，下游管道大概率会发生水锤。如果不能及时响应，当SG排污流量较低时，仍然有凝结水经过BDS热交换器并回到除氧器，当凝结水温度低于130℃（除氧水箱温度170℃）时会有水锤发生。 具体做法如下，此时BDS压力较高，由于DWS压力较低（约0.7MPa），低于BDS管道压力，无法通过除盐水管线冲水，只能通过B列在线充水排气，通过小开度开启BDS-V002（SG排污A列桥阀）和BDS-V004（SG排污B列桥阀），充水排气结束后，然后再开启SGS-074A和SGS-075A。后续步骤与方案二相同。

3.1.2 CDS侧

系统正常运行，SGS-074A或SGS-075A突然关闭，会导致BDS流量突降，为了保证除氧器不发生水锤，CDS侧流量也必须要降低，因此可将CDS-V034A置手动后关闭。

4.结论

本文将BDS正常运行过程中存在的风险进行了分析，针对于SGS-074A和SGS-075A突然关闭的问题，分析了其产生的原因和影响，并结合目前存在的问题和现场实际情况给出了相应的建议和优化方案。

1.水锤的直接原因是局部管路在BDS系统隔离之后冷却收缩产生空腔，当上游阀门开启后空腔迅速被填充所导致。在重新开启SGS-V074A/B，SGS-V075A/B时，需要考虑水锤的风险

2. 在触发SG排污隔离的报警中，现有规程无SG排污热交换器CDS侧凝结水相关操作。建议在操纵员响应步骤中加入CDS侧凝结水CDS-V034A/B关闭的步骤，以防止低温凝结水进入除氧器，导致水锤发生。或者增加逻辑使CDS-V034在SG排污隔离后以一定的速率自动缓慢关闭。

3.可以优化设计。参考其他核电设计，将L001管道设计的低一点，避免产生空腔。SGS-074A和SGS-075A在设计上也无法实现慢开慢关，也可以从后期的设计上优化这两个阀门。

参考文献

[1] 李松，马建中等，水锤引起的管道振动特性分析，成都：核动力工程，2018年12月，第29卷

[2] 三门核电有限公司，1-BDS-GJP-101，Rev 23，蒸汽发生器排污系统

[3] 三门核电有限公司，1-CDS-V034A/B根据凝结水温度调节试验方案

[4] 三门核电有限公司，AP1000热试经验反馈汇编（下篇）

[5] 张正习，朱风耀，AP1000蒸汽发生器排污热交换器故障诊断经验，上海：中国设备工程，2018.04（上）

[6] 三门核电有限公司，1号机BDS水锤问题事件恢复报告