核电站仪表岗前培训-第一章至第三章

1、核电站丈量仪表 授课教师 苏杰.第一章 核电站仪表和控制系统概述1.1 压水堆核电厂根本构造及流程.1.2 核电厂仪表和控制系统的主要功能.核电厂仪表和控制系统主要有三种功能：信息功能、控制功能和维护功能信息功能：监测核电厂的有关参数，及时提供应操作员；对数据进展处置和存储。.信息功能主要包括1监测反响堆的中子通量程度及其变化率；2监测堆内中子通量分布及温度场分布；3监测核电厂的区域辐射剂量和工艺过程辐射剂量；4监测核电厂的工艺过程参数；5检测设备的形状、位置、运动速度；6监测燃料元件包壳的破损；7监测冷却剂的纯度；8 ) 监测反响堆及设备事故的形状；9设备潜在缺点的诊断及报警；10供电的监测

2、与报警；11火灾的监测与报警；12异常、缺点或事故的声光报警；13系统间的信息传输；14计算机的信息处置及存储；15环境监测。.控制功能：控制核电厂在规定的工况下运转。 主要包括：1现场控制；2远间隔控制；3自动控制。 核电厂控制可 分为两个部分：反响堆功率控制和过程控制.主要的控制系统有：反响堆功率控制系统；一次冷却剂过程参数监测及控制系统；二次冷却剂过程参数监测及控制系统；汽轮机控制及维护系统；发电机控制及维护系统；换料控制系统；核电厂信息处置系统。.维护功能:用于维护核电厂、环境及人员的平安。当核电厂出现事故时，维护核电厂的主要设备、人员的平安，控制放射性对环境的影响。主要包括：1当核电

3、厂出现异常瞬态事件时，立刻触发平安停堆，防止瞬态事件的进一步开展；2当核电厂出现事故时，除立刻触发停堆外，还触发有关的公用平安设备动作，来终止或缓解事故的动作；3设置平安连锁，防止因支配员误操作而呵斥事故工况；4对执行平安功能的设备进展缺点诊断，保证它们的平安功能不受影响。.1.3 压水堆反响性控制 反响性定义为上一代与下一代中子数的相对变化，即增殖因数k.1.3.1 压水堆反响性效应 压水堆中引起反响性变化的主要是燃料、慢化剂和毒物。1燃料温度系数 燃料温度的上升导致燃料有效吸收截面增大，中子吸收增大。 238U的燃料温度系数总是负的。.2慢化剂温度系数 慢化剂水的温度升高，水膨胀，密度减小

4、，慢化才干减弱，反响性变小；而硼毒作用将随硼密度减小而下降，使反响性增大。 压水堆在功率运转时，要求慢化剂温度系数是负的。3慢化剂压力系数4慢化剂汽泡系数5中毒效应 氙和钐吸收大量热中子而引起放映性的变化。.1.3.2 压水堆固有的自稳自调特性自稳性：反响堆出现内、外扰动时，反响堆能维持原功率程度的特性。例如反响堆引入一个正的反响性扰动，由于温度效应产生一个负反响性，抵消了正反响性扰动。自调性：负荷变化时，反响堆本身能迅速到达热平衡。 例如 汽轮机负荷忽然变化的过程，表达出压水堆的自调特性。.1.3.3 反响性控制的功能要求及措施 1. 反响性控制的目的 反响性控制，就是采取各种有效的控制方式

5、，在确保平安的前提下，控制反响堆的剩余反响性。 满足反响堆长期运转的需求 ;使反响堆在整个堆芯寿期内，坚持平坦的功率分布，使功率峰因子尽能够的小 ;顺应外界负荷的变化; 反响堆出现事故 ,能经过维护系统迅速落棒停堆，并坚持一定的停堆浓度 。.2 反响性控制方法 常用控制棒组件、加装可燃毒物棒和在冷却剂中参与硼酸等结合的控制方法 。1控制棒 ：用于控制反响堆快速的反响性变化 。 停堆； 在功率运转范围内，由慢化剂温度变化引起的反响性变化； 由负荷变化引起的反响性变化： 与功率系数有关的反响性变化等。 .2慢化剂中可溶性毒物控制 在慢化剂中参与一定浓度的可溶性中子吸收剂B。经过调理溶液中硼酸浓度或

6、溶液总体积来补偿反响性。 硼酸浓度控制有自动补偿、稀释、快速稀释和加浓等方式。伴随着反响堆的启动运转，由于从冷态到热态运转中的温度变化以及燃耗、中毒等引起的比较缓慢的反响性下降，采用稀释的方法调理；停堆、换料及补偿氙的衰变引起的反响性添加，需求加浓调理。 .3 可燃毒物棒控制 压水堆采用在堆内装入中子吸收截面较大的物质，把它作为固定不动的控制棒装入堆芯，用以补偿堆芯寿命初期的剩余反响性。普通为含硼玻璃棒。 在初次燃料循环开场时，它具有降低对慢化剂中硼酸浓度的要求的作用。在第一寿期终了换料时，可燃毒物棒就去掉。 .1.4 压水堆核电厂负荷运转方式 核电厂负荷运转方式主要有两种：根本负荷方式A)运

7、转方式和负荷跟踪方式G)运转方式1. 根本负荷方式A)运转方式 .2.负荷跟踪方式G)运转方式 . 两种方式的比较 在机组采取比较缓慢的负荷跟踪运转时，可以采用方式A。这种情况下调硼操作所排出的慢化剂数量比采用方式G要少得多。而在快速的负荷跟踪运转时，情况正好相反。 在燃料循环末期，用方式A不能够进展快速的负荷跟踪运转。方式A适宜于带根本负荷运转的机组，功率调理性能较差，但在运转过程中设备遭到的热应力较小，这将无疑地有利于平安和机组的寿命。 采用方式G功率调理系统操作方式，可以使机组具有灵敏的功率调理性能。在任何情况下机组可以参与负荷跟踪和电网调频运转。 .1.5 压水堆核电厂稳态运转方案 所

8、谓核电厂稳态运转方案是指反响堆及动力安装在稳态运转条件下，以负荷功率或反响堆功率为中心，各运转参数，如，温度、压力和流量等应遵照的一种相互关系的特性。 . 核电厂的输出功率PH与蒸汽发生器一次侧和二次侧的温度差有如下联络：反响堆输出功率Pn可表示为核电厂运转的目的是使PH Pn . 核电厂稳态运转控制方案普通有三种：Tavg恒定运转方式，蒸汽发生器蒸汽压力Ps恒定运转方式Tavg随功率变化运转方式。 .1.一次冷却剂平均温度恒定的运转方式 Tavg恒定运转方式是指压水堆核电厂一次冷却剂平均温度在整个功率范围内坚持恒定不变的运转方式。 当一次冷却剂流量坚持不变时，二回路的输出功率P2 . . 这

9、种运转方式的优点 顺应反响堆的自调特性，稳定性好。另外，由于Tavg恒定，冷却剂容积变化小，稳压器的尺寸相对可以小。 缺陷 要坚持Tavg恒定不变，随着P2添加，Ts就要下降，因此Ps蒸汽发生器压力也要下降。蒸汽发生器出口温度Ts下降会使汽输机效率降低， Ps不能低于设计要求的最低值。 .2. 蒸汽压力恒定的运转方式 蒸汽压力恒定是指在整个运转过程中，蒸汽发生器的蒸汽压力Ps坚持不变，运转方式如图1-9所示。 .优点有利于汽轮机的运转 缺陷一次冷却剂的平均温度Tavg变化较大，它将产生如下后果： 必需采用一个比较大的稳压器 ；一回路排出待处置的液体容量比较大； 调理棒组件挪动的范围较大。 .3

10、.一次冷却剂平均温度随功率线性变化的运转方式 平均温度随功率成线性变化的程序运转方式是一种热和机械制约之间的折衷方式。如今，大多数压水堆核电厂均采用此种稳态运转方案。 Tavg随功率的变化可由下式描画： Tavg= Tav0+KP2.1.6 核电厂I&C系统设计准那么 由于核电厂的特殊性，决议了它的传感器及维护系统有特别的设计要求，而其它系统那么与常规电厂无大的区别。 1. 核电厂I&C系统设计应满足的法规及要求 以下文件的规定对I&C系统的设计起指点作用： 1) HAF102 核电厂设计平安规定； 2HAF102/10 核电厂维护系统及有关设备; 3HAF102/14 核电厂平安有仪表和控制

11、系统。 I&C系统设计中应思索满足单一缺点准那么、缺点平安准那么以及多样性和独立性等要求，实现系统的可维修性，保证系统平安可靠实行。 .2. 传感器 1传感器的分类传感器按以下三个准那么分类：a能否属于维护系统；b能否属于平安级即1E级；c有无抗地震要求。 2)传感器的环境条件传感器必需能经受安装位置的环境影响，特别是事故和事故后的环境对传感器的影响。 3传感器仪表管线的设计原那么.3. 反响堆维护系统 它的设计原理:1反响堆维护系统的目的是为了维护核电厂三道平安屏障的完好性；2除非从产生危险条件到需求维护动作的间隔时间很长如大于 l0min),支配员来得及进展干涉，否那么维护系统从触发到动作

12、完成均为自动，而且维护动作一经触发就必需完成； 3必需遵照单一缺点准那么，即单一缺点不会呵斥维护功能的丧失，这在设计上必需思索维护系统具有充分的冗余度。 . 4为探测系统内部缺点及证明系统性能能满足设计要求，维护系统应设计成能在在役情况下进展定期实验； 5维护系统有时与控制系统共用一些敏感元件如堆外丈量，此时为了防止控制系统缺点扩展到维护系统，信号必需经过隔离的设备如隔离放大器分别传送： 6共模缺点对多重冗余的通道要挟很大，抑制的方法是采用电气隔离如通道电源独立及实体分隔如A列、B列； 7此外在维护系统中尚需思索维护功能的手动触发、通道的旁通等。 .第二章 核电厂仪表和控制系统及其供电设备的平

13、安分级 为保证平安，核电厂遵照以下纵深防御原那么： a)依托设计和制造质量保证电厂在正常工况下不发生缺点； b依托平安停堆系统将异常瞬态或事件的影响减到最小; c)依托专设平安设备将事故工况的后果减到最小。 上述a, b是预防事故，要求控制和维护系统设计能保证电厂可靠地正常运转，或者预防假设始发事件PIE)或缓解其后果，从而坚持燃料包壳和反响堆冷却剂系统边境的完好性。c是事故维护，专设平安设备对放射性的释放提供最后一道防护。 假设始发事件： 在设计过程中确定能导致估计运转事件或事故工况的事件或它们的组合。.1.核电厂仪表和控制系统及其供电设备的平安分级 仪表和控制系统设备按其所在系统功能对电厂

14、平安的重要性分为三类： 平安级(1E)设备; 平安有关的(SR)设备; 非平安重要(NS)设备。 它们的供电设备按其所在系统功能对电厂平安的重要性分为两类： 平安级设备和非平安重要设备 .2. 核电厂仪表和控制系统分级原那么 通常采用确定论法，即按其执行的功能对电厂核平安的重要性分级，不思索失效的概率或缓解效应。 但是在能够的情况下，也应思索概率论法，即仪表及其供电设备执行的功能失效的后果、要求执行该功能的频度和该功能在需求时不能被执行的概率，这三个因子的乘积必需低于可接受的程度。 . 1)平安级1E级设备 执行下述功能，或对核平安有下述影响的仪表及其供电设备属核平安级： 预防PIE或缓解PI

15、E后果，例如，反响堆紧急停堆并维持在次临界形状，堆芯余热和平安壳热量排出，应急堆芯冷却，平安壳隔离； 假设在需求它们动作呼应PIE时失效拒动，能够产生严重后果； 它们的缺点或误动作直接导致严重后果;为允许支配员干涉以预防事故或缓解事故后果而提供的信息或控制才干；控制放射性释放。 . 2平安有关的(SR)设备 执行下述功能的仪表和控制系统设备属于核平安有关的： 控制电厂运转，使得过程变量坚持在运转限值以内： 其缺点或失效能够要求平安级系统或设备动作； 在电厂设计基准范围之内，预防或减轻较小的放射性排放或较小的燃料性能劣化： 记录或监测电厂平安级系统和设备的形状，向控制室 支配员发出缺点警告： 减

16、少对平安级系统或设备的性能要求或提高其性能； 为平安级设备和运转人员提供一个可接受的环境，例如在电厂有放射性释放时； PIE的监测和报警属1E级的除外，以降低其频度; 监测可控放射性排出物，坚持放射性物质排放率和排 放总量在允许限值之内，警告核电厂人员现场有大量 放射性物质释放或有辐照危险。 .3非平安重要NS设备非平安重要仪表及其供电设备对核平安没有明显影响。 .3. 对1E级设备的根本要求 (1)功能保证要求;(2)可靠性保证要求;(3)性能保证要求;(4) 耐环境才干保证要求;(5)质量保证QA和质量控制QC)要求 . 3.1 参数丈量的根本概念 1.丈量的定义：丈量是利用某种工具并以实

17、验或计算的方法获取被测参数数值的过程。详细说，是指被测参数与预先确定的被测参数的“单位进展比较，并获取比值的过程。 2.丈量的根本公式： x = Ux 实践的关系式应该是 x Ux 第三章 核电厂过程参数的丈量 .表征被测对象物质属性客观存在的量值称为真值。从显示元件上得到的被丈量的数值被称为测定值。测定值不能够等于真值，丈量误差必然存在。绝对误差相对误差3.1.1 丈量误差与精度1丈量误差 根据丈量误差的性质，普通可将误差分为三类： 随机误差、系统误差、粗大误差.a) 随机误差 当对同一丈量值进展多次等精度的反复丈量时，得到一系列不同的丈量值常称为丈量列，每个丈量值都含有误差，这些误差的出现

18、没有确定的规律，即前一个数据出现后，不能预测下一个数据的大小和方向。但就误差整体而言，却明显具有某种统计规律。. 随机误差是由很多暂时未能掌握或不便掌握的微小要素构成，随机误差的存在是不可防止的。就个体而言，随机误差是没有规律的，无法经过实验方法消除。 丈量次数足够多时，随机误差的分布服从一定的统计规律，可以从实际上来估计随机误差对丈量结果的影响。. b) 粗大误差 由于丈量者的大意所呵斥的误差。含有粗大误差的数值称为坏值。它是对丈量结果的严重歪曲。 此种误差一旦发现，这类数据一定要予以剔除。.C系统误差 在同一条件下，多次丈量同一丈量值时，误差的绝对值和符号坚持不变，或者按一定的规律变化,

19、这类误差称为系统误差。 系统误差产生的缘由往往是可知的或者是可以掌握的。这类误差可以经过实验方法予以消除或经过引入修正值的方法加以更正。.2丈量精度精细度 反复丈量时，丈量结果的分散性。精细度反映了随机误差的影响大小。准确度 丈量结果与真值的接近程度，系统误差的影响程度准确度 系统误差和随机误差综合影响程度.不精细随机误差大不准确系统误差大 精细随机误差小不准确系统误差大不精细随机误差大 准确系统误差小精细随机误差小准确系统误差小测量精度举例.3.1.2 丈量仪表的性能 仪表的质量目的(主要引见仪表的计量性能目的 1仪表丈量范围 仪表在保证规定准确度的前提下所能丈量的被丈量的区域称为仪表的丈量

20、范围。 仪表的上、下限 在上述一样条件下仪表所能丈量的被丈量的最高、最低值分别称为仪表丈量的上限和下限简称上、下限，又称仪表的零位和满量程值。 仪表的量程 仪表的量程是指丈量范围上限与下限的代数差。.2仪表的灵敏度 仪表的灵敏度是指其输出信号的变化值与对应的输入信号变化值的比值。用数学方式表示，在某一点处仪表的灵敏度为式中 S在某一点处仪表的灵敏度； 仪表的输出信号； x 仪表的输入信号。求得仪表的灵敏度后留意： 不要把单位丢掉！ ！.3 分辨率 分辨率反映仪表对输入量微小变化的反响才干。 模拟仪表的分辨率是指使仪表示值产生可察看变化对应输入量的最小变化值； 数字仪表的分辨率的定义是使末位数产

21、生单位变化对应的输入量的变化值。 对应的输入量变化值越小，分辨率就越高。从丈量角度看，希望仪表分辨率高些好。.4线性度 线性度反映仪表的输入一输出特性曲线与选用的对比直线之间的偏离程度。线性度又称为非线性误差。 常用的对比直线有三种情况，对应有三种线性度的表示方式: 1端基线性度 ; 2零基线性度 ; 3最小二乘线性度 . 三种线性度表示法表示a端基线性度；b零基线性度c最小二乘线性度留意：选用的对比直线不同，计算结果不同。. 5仪表的根本误差 根本误差 在规定的正常任务条件下，仪表整个量程范围内各点示值误差中绝对值最大的误差称为仪表的根本误差。 普通可用绝对误差b和援用误差(b)两种方式表示

22、。 . 6仪表允许误差 按计量部门的规定，仪表厂家保证某一类仪表的根本误差不超越某个规定的数值，此数值就被称为仪表的允许误差允许误差。 允许误差也可用绝对误差与援用误差两种方式表示，其符号分别为yu和yu。 留意: 允许误差是一种极限误差，在仪表刻度范围内各点的示值误差均应保证小于至多等于允许误差值。 . 7)仪表精度等级 允许误差yu去掉百分号剩下的数值就称为仪表的精度等级或准确度等级，俗称精度级。 要掌握: 准确度合格的仪表应满足其根本误差不大于仪表的允许误差，能否满足这一要求是仪表检定任务的主要义务之一。留意了解：根本误差、允许误差和仪表的准确度等级的关系。.8仪表可靠性 随着现代工业消

23、费自动化程度的日益提高，丈量仪表的义务不仅是提供准确的读数，而且经常是自动化消费过程中的一个组成部分。丈量仪表的缺点会影响控制系统，甚至会导致整个消费安装的严重事故。衡量检测仪表的可靠性还没有专门的尺度，目前以有效性作为可靠性目的，即 .9仪表的动态特性 动态特性是指仪表跟踪丈量随时间变化的才干。普通用被丈量初始值为零作阶跃变化时，仪表的示值随时间变化所显示的时间特性来评价。10仪表的稳定性 稳定性是指丈量仪表表示值不随时间和运用条件变化的性能。. 3.1.3 丈量系统的组成 环节间的联络 1-被测对象；2-敏感元件；3-变换元件；4-显示或控制部件；5-传送元件.举例1: 一块温度表，丈量范

24、围01000，0.5级准确度，满量程指针总位移为200 mm，对该表检定结果如下所示。求：1各示值的绝对误差及相对误差；2仪表的根本误差，该仪表合格否？3仪表的平均灵敏度。 被检表读数 0，100，200，300，400，500，600，700，800，900，1000规范表读数 0，99，202，304，398，502，604， 705，800，895，1000.举例2: 知某温度仪表的的测温范围为200600，仪表刻度盘上小圆圈内标有1.0数字，试问该仪表的准确度等级、允许误差各为多少？仪表最大允许示值误差为多少摄氏度？对上述温度表进展校验时，在各校验点上的数值如下表所示： 仪表示值 200，300，400，500，600 规范表示值 正 200，301，399，498，601 反 200，300，398，497，601 根据校验记录，计算该表的根本误差和变差？判别该表能否合格？ .3.2 核电厂过程参数仪表的功能 核电厂中有放射