电动主给水泵转速控制逻辑及案例失效模式分析

王同攀,游志泽

摘要：

电动主给水泵系统是核电厂二回路给水的重要系统，承担着向蒸汽发生器提供给水的重要功能。而主给水泵则是电动主给水泵系统的核心，对整个核电机组的安全稳定运行起着至关重要的作用。通过研究分析电动主给水泵系统的转速控制逻辑及案例问题，以便更好的操作运行电动给水泵系统设备，保障给水泵稳定安全运行。

关键词：主给水泵；运行案例；转速控制；

1总体概述

电动主给水泵系统是核电站常规岛二回路的重要系统，承担着向蒸汽发生器提供给水的重要功能，而主给水泵则是电动主给水泵系统的核心，对整个核电站的安全稳定运行起着至关重要的作用。每台机组各配备3台调速电动给水泵组，调速电动给水泵组由前置泵、电机、液力耦合器、压力泵串联组成，电机直接驱动前置泵和液力耦合器，液力耦合器驱动压力泵，通过调节液力耦合器勺管的开度，实现压力泵转速的改变，从而达到调节给水泵流量的目的。

电动主给水泵系统由三台并联布置、容量为50%的电动泵组构成，位于每台机组的常规岛厂房，为蒸汽发生器的二次侧提供所需的给水。正常时两台运行，一台备用，三台泵可以任意切换，当两台运行的电动给水泵组一台脱扣时，处于备用状态下的电动给水泵组快速启动。本系统与核安全功能无关。

图1主给水泵简图

2主给水泵转速控制分析

2.1液力耦合器的转速控制原理

调速型液力耦合器可以在主动轴转速恒定的情况下，通过调节液力耦合器内的液体充满程度（油量）来实现从动轴的无极调速，油量越多，输出轴力矩越大，转速越高；油量越少，输出轴力矩越小。转速越低调节机构称为勺管调速机构，它通过调节勺管的工作位置来改变耦合器流道中循环液体的充满程度，实现对被驱动机械的无极调速。

勺管的位置由一个包括PID定位装置、磁力控制器和控制销的定位控制装置进行控制，该定位控制装置还配有一个由活塞与勺管机械连接的双向液压定位缸，以及用于确定勺管实际位置的传感器。勺管的位置可由本地的机械指示器显示，由定位器的实际输出值控制。

1.勺管；2.定位液压缸；3.a腔室；4.b腔室；

图2液力耦合器调速原理图

齿轮式变速液力耦合器结构如图2所示。通过勺管改变耦合器内的油注量，可以实现主给水泵的无级变速控制：

——将勺管尽可能深地插入耦合器的勺管室（0％位置）：最小油环，最小输出速度。

——将勺管尽可能抽出耦合器的勺管室（100％位置）：最大油环，最大输出速度。

控制油流入定位液压缸室（a），并向100％位置方向推动活塞和勺管，耦合器进油，主给水泵转速增加。控制油流入定位液压缸室（b），并向0％方向（进入勺管室）压迫活塞和勺管。耦合器排油。通过泄压阀，工作油泵流回油箱，主给水泵转速降低。

2.2电动主给水泵转速控制逻辑

APA泵转速控制的目的是保证蒸汽发生器的给水母管和蒸汽母管之间的压差等于一个随负荷变化的整定值，以便维持给水流量控制系统调节阀前后压差近似恒定，从而消除三台蒸汽发生器之间给水的耦合影响，满足蒸汽发生器的供水流量要求。

三台蒸汽发生器的蒸汽流量相加产生平均蒸汽流量，函数发生器将平均蒸汽流量转换成压差整定值，差压计测量给水母管与蒸汽母管之间的压差测量值实际值，通过比较环节产生压差偏差e。调节器是比例积分调节器，输出4～20mA模拟信号，该信号作为给水泵转速整定值N，同时输给电动给水泵的转速控制机构，改变其转速，一直到汽水母管之间的压差满足要求。

3主给水本转速控制失效模式分析

3.1转速异常下降故障

某机组处于功率运行模式，核功率9%FP，汽机盘车运行8rpm，两台主给水泵运行。故障过程：3号主给水泵转速仅7s就从4085rpm突然降至620rpm，59s后转速又突然上升，仅3s就上升至4359.8rpm，后自动调整恢复至4085rpm。故障期间水/汽压差从0.43MPa最低降至0.32MPa，转速突升后又最高升至1.56MPa，然后恢复至0.43MPa。期间，蒸汽发生器液位基本保持稳定。

仪控人员检查为液力耦合器转速供电回路、设定值回路以及勺管位置反馈回路工作异常，同时通过对勺管位置传感器BALLUFF供电回路掉电进行故障复现，发现与故障现象一致，失电后勺管降至0%，恢复供电后勺管恢复到设定值。进一步对相关设备进行排查，对其他信号进行失电或失信号验证，得到以下结论：

（1）执行机构VESH失去24VDC，勺管位置下插至0%；

（2）执行机构VESH失去转速设定值（4-20mA，两线制）信号﹢端，勺管位置下插至0%；失去转速设定值（4-20mA）信号-端（GND，为公共端），勺管位置保持当前位置；

（3）勺管位置传感器BALLUFF失去位置反馈（4-20mA，两线制）信号﹢端，勺管位置下插至0%；失去位置反馈（4-20mA）信号-端（GND，为公共端），勺管位置保持当前位置。

故障根本原因为勺管位置传感器BALLUFF的供电端子X16的1号端子虚接，从而导致勺管位置传感器BALLUFF的供电+24VDC短时失去导致勺管下插至0%，当恢复供电后勺管又恢复到设定值。

3.2主给水泵自动控制转速区设置不合理

某机组发电机转子绝缘2阶故障，发变组非电量保护动作，触发全停II，汽轮发电机组跳闸。在停机不停堆工况，1号SG达到高高液位，蒸汽发生器水位高高叠加P7的反应堆停堆保护信号触发，某机组反应堆自动停堆。

在本次案例中，停机后ARE水汽压差波动并逐渐降低到0.45MPa.g后开始快速增大，主给水泵转速降低到3966rpm（低限值）后无法继续下降，从而失去了对ARE水汽压差的调节作用。因主给水泵转速偏高，造成停机不停堆瞬态时某机组蒸汽发生器水位控制系统中的汽水母管压差偏离整定值，进而导致蒸汽发生器水位相关控制系统不能自动使蒸汽发生器水位保持在停堆限值内。后续对主给水泵自动控制转速区定制实施了变更。

4结论

通过对电动主给水泵系统的转速控制逻辑及运行过程中出现的异常缺陷进行研究分析，提炼日常工作中的良好实践和经验，采取有效的优化策略。以便更好的操作运行电动给水泵系统设备，保障给水泵稳定安全运行，确保避免或是及时处理干预类似的异常缺陷。针对调试阶段发现主给水泵控制逻辑问题，经过对逻辑进行分析和优化，提升主给水泵控制逻辑的合理性，以保障电动给水泵安全稳定地运行。

参考文献

[1]岭澳二期核电站电动主给水泵系统调速原理的改进__牛云

[2]福清核电给水泵系统运行和控制逻辑优化分析__谷铁