5水位過高或過低的故障
當水位調節系統發生故障,給水流量降低,或正常給水喪失,導致蒸發器水位過低,會引起蒸汽進入給水環,發生水錘的危險。如果蒸發器水位過高,會淹沒分離器甚至干燥器,出口飽和蒸汽濕度過高,會加速汽輪機葉片的磨蝕。
在低功率運行時的蒸汽發生器,控制水位很困難,會出現水位過高或過低的故障。造成這些故障的原因是蒸汽產生過程不穩定。因為蒸汽發生器的自然循環是由下降通道與上升通道(管束)之間流體靜壓頭的不平衡來維持的。高功率運行時,運動壓頭很明顯,能導致相對穩定運行。但當功率下降時,管束內蒸汽含量下降,兩相流體密度增加,減少了運動壓頭。當下降通道與上升通道中的靜壓頭趨于相等時,自然循環接近停滯狀態。在這種狀態下,水位難以控制。這種現象能在低水位或低功率的瞬態和穩態運行時隨時發生,如果控制系統不作適當調整,將會導致水位波動。
美國對在役壓水堆核電站調查表明,核電站停堆事故的30以上是主給水系統事故,其中,當功率低于20時,蒸汽發生器的水位故障是造成緊急停堆的主要原因。特別是在啟動時,水位控制更加困難,因為運行人員缺乏手動控制水位的經驗。一個設計合理的自動低功率給水控制系統能大大地減少核電站的水位故障。美國在St.Lucie核電廠中安裝了自動低功率給水控制系統,經歷了11次以上的停堆,沒有一次是由于蒸汽發生器水位故障而造成的。
大亞灣核電站蒸汽發生器的水位控制系統實現了從0~100負荷的給水自動控制,這不排除在異常情況下的人為干預。蒸汽發生器的水位調節是指控制其相應的給水閥開度,即控制進入蒸汽發生器的給水流量。蒸汽發生器的給水管線并列安裝著主給水閥和旁路給水閥。負荷為18以下時,水位由旁路給水閥調節,主給水閥則用于正常運行時的調節。由于在低負荷時,流量測量因壓差太小而不精確,且信/噪比變壞,造成水位控制異常困難。旁路給水閥的引入和其專用控制部分的設計,改善了低負荷下的給水調節,也避免了主給水閥的過多磨損。
秦山一期核電站當負荷大于20額定負荷時,水位是由控制主給水閥開度的三元系統控制的。三元系統是由水位、主蒸汽流量和主給水流量組成的一個協調系統。負荷為20以及以下時,水位由旁路給水閥控制,其開度受水位自動控制,也可在主控制室由運行人員手控。