稳压器控制系统

稳压器控制系统第1页，共27页，2023年，2月20日，星期六核岛利用核能产生蒸汽，冷却剂流过反应堆芯时吸收核裂变产生的热能，然后沿管路进入蒸汽发生器内，产生饱和蒸汽送到汽轮机做功发电。被冷却后的冷却剂再由主泵送回反应堆，完成冷却剂的密闭循环，此循环回路称为一回路。稳压器是用来维持一回路系统压力的。第2页，共27页，2023年，2月20日，星期六3一、稳压器的描述第3页，共27页，2023年，2月20日，星期六稳压器中装有两个测温装置：一个在液相中，一个在汽相中。波动管路接在1号环路的热管段，以交换反应堆冷却剂系统RCP和稳压器内的水。稳压器的底封头中装有多孔滤屏和阻滞节，用以阻止一回路水直接回升到水—汽交换面。电加热器共分六组，其中四组为通断式，两组为比例可调式。通断式电加热器主要用于反应堆启动或瞬态过程，可调式在稳压器内压力小幅度波动时起作用，在稳态功率运行时，一方面补偿热量的损失，另一方面补偿因连续喷淋导致的蒸汽的冷凝。第4页，共27页，2023年，2月20日，星期六稳压器喷淋管线分别接到一回路两个环路的冷段管线。每个管线上有一个自动控制的气动喷淋阀，阀门设有下限位器。当阀处于关闭位置时，下限位器使阀门处于微开状态，形成一定的漏泄流景作为连续喷淋流量（也称极化运行喷淋流量）。连续喷淋的作用是：1）保持稳压器内的水温与化学成分的均匀性；2）限制在大流量喷淋启动时对喷淋管的热应力和热冲击；3）使比例组电加热器以一个基值进行调节。喷淋管一端在稳压器内顶部设有喷淋头。喷淋管另一端进口伸入到一回路冷段管内呈勺形，以便利用环路中流动的速度头增加喷淋的驱动力。另外设有由RCV系统供水的辅助喷淋，喷淋阀下游与辅助喷淋管连接，供主泵停运时控制压力或停堆后冷却稳压器用。第5页，共27页，2023年，2月20日，星期六三个安全阀组提供稳压器的超压保护。每个阀组由串联安装的两台阀门组成：一台提供卸压功能的上游阀门，称为保护阀。一台提供隔离功能的下游阀门，

称为隔离阀.在正常运行期间，保护阀关闭，隔离阀开启。如果保护阀开启之后回座失效时。则隔离阀关闭，防止一回路进一步卸压。当稳压器的压力超过安全阀的整定值时，安全阀开启，将稳压器内的蒸汽迅速排至卸压箱中，使稳压器卸压，起到超压保护作用。第6页，共27页，2023年，2月20日，星期六由于负荷的变化或堆芯反应性扰动等，都可能导致冷却剂平均温度发生变化，引起冷却剂体积发生变化，一回路压力也随之而变。一回路压力过大，就会使整个回路处于危险的应力工况下，易发生设备疲劳，管道破裂等事故。压力过低，就有水汽化的危险，引起堆芯局部沸腾，燃料元件与冷却剂传热恶化，有可能出现燃料元件熔化的危险。可见一回路压力影响核电厂安全运行。由于稳压器下部的波动管路接在一回路的热管段上，稳压器内就与一回路具有相同的压力。一回路压力变化会引起稳压器内压力变化。因而控制稳压器压力也是控制一回路压力。二、稳压器压力控制第7页，共27页，2023年，2月20日，星期六8稳压器压力控制系统的功能主要是维持稳压器压力为其设定值15.5MPa，使在正常瞬态下不致引起紧急停堆，也不会使稳压器安全阀动作。压力控制手段 压力低：启动稳压器电加热器，使稳压器的水升温汽化导致压力上升； 压力高：打开喷淋阀，喷淋水进入稳压器使蒸汽凝结，温度下降，压力下降。第8页，共27页，2023年，2月20日，星期六9如果反应堆功率超过汽轮机负荷，则水容积膨胀并压缩蒸汽，引起的波动将由下述措施补偿：——热段来的冷波动水;——冷管段引来的喷淋水通过喷淋而使蒸汽凝结;当超压时，由稳压器安全阀组，卸压箱和反应堆高压停堆提供超压保护。如果汽轮机负荷超过反应堆功率，则容积收缩且稳压器蒸汽空间扩大，引起的降压将由电加热器的投入使水蒸发加以补偿，直至压力整定值的重新建立。如果超过稳压器的低压停堆整定值，就要停堆。在稳态运行过程中，可调式加热器是工作的，以补偿连续喷淋和稳压器的热损失。当稳压器注满水时，由化学和容积控制系统低压下泄阀控制其压力。第9页，共27页，2023年，2月20日，星期六10稳压器压力控制系统图第10页，共27页，2023年，2月20日，星期六11第11页，共27页，2023年，2月20日，星期六1201RS通断式216KW(9×24KW)极化运行时自动投入，水位低于-4.6m时，切断；补偿压差小于-0.17MPa时，自动启动02RS通断式216KW(9×24KW)03RS比例式216KW(9×24KW)稳态运行时，补偿稳压器散热损失和连续喷淋造成的过冷作用。通过压力调节器调节其功率大小，水位低于-4.63m时，切断04RS比例式216KW(9×24KW)05RS通断式288KW(12×24KW)可由001GE或002GE应急柴油发电机供电，水位低于-4.6m时，切断；补偿压差小于-0.17MPa时，自动启动06RS通断式288KW(12×24KW)第12页，共27页，2023年，2月20日，星期六13SEBIM阀：保护阀、隔离阀。正常运行期间，保护阀关闭，隔离阀处于开启状态。系统超压，保护阀开启后若其再关闭失效，则隔离阀自动关闭，以防止冷却剂过分卸压。压力低于139bar时隔离阀自动关闭，高于146bar时，自动打开。压力高于139bar时，控制室不能手动关闭隔离阀。安全阀组在172.3bar排放蒸汽流速为170t/h。第一个安全阀释放容量按照电源全部丧失且喷淋流量同时丧失的情况下，RCP系统在最大负荷时的压力不超过设计压力172.3bar设计的。释放功能其余两个安全阀释放容量按照全部主蒸汽隔离阀关闭造成的负荷完全丧失这个最严重超压工况设计。防止超压第13页，共27页，2023年，2月20日，星期六14保护阀和隔离阀阈值表保护阀开启压力关闭压力隔离阀开启压力关闭压力RCV020VP166-2~166+1bar160±1bar017VP146-2~146+1bar139±2barRCV021VP170±1bar164-1~164+3bar018VP146-2~146+1bar139±2barRCV022VP172±1bar164-1~164+3bar019VP146-2~146+1bar139±2bar第14页，共27页，2023年，2月20日，星期六15稳压器压力控制系统功能维持稳压器压力为其整定值15.5MPa，使在正常瞬态下不致引起紧急停堆，也不会使稳压器安全阀动作。稳压器压力显示、记录、压力异常报警、产生允许紧急停堆信号、将模拟信号输出至有关系统。对喷淋阀进行极化控制。差压计015MP所在控制通道：产生报警和停止喷淋用的逻辑信号，主要起通断控制作用。主要体现在：

1.压力≤15.2MPa，产生“稳压器压力低”报警信号；

2.压力≥16.1MPa，产生关闭稳压器释放管扫汽阀信号；

3.压力≤14.9MPa，关闭喷淋阀01、02VP，并停止其极化运行的信号。第15页，共27页，2023年，2月20日，星期六16差压计014MP所在控制通道

调节器传递函数为： 利用PID调节器输出信号对喷淋阀和比例电加热器实施连续控制，对通断电加热器进行断续控制，从而实现稳压器压力控制。第16页，共27页，2023年，2月20日，星期六17极化运行 先投入通断式加热器01RS和02RS，10秒后再将喷淋阀开到一个预定开度(22%)，若模拟调节通道要求的开度比这个开度大，则喷淋阀的开度仍由模拟调节通道决定。

极化运行有助于保持稳压器中的硼浓度与一回路中均匀一致，并能避免主回路中的冷却剂通过波动管倒流到稳压器，减少变负荷时对波动管和稳压器底部的热冲击。第17页，共27页，2023年，2月20日，星期六核电厂正常运行工况下，一回路平均温度的变化，将引起稳压器水位的变化。而引起一回路平均温度变化的因素很多，如功率运行时二回路系统热功率的变化，蒸汽发生器二次侧给水的突然增加或减少，反应堆功率控制系统的超调；当反应堆启动或者停闭时，一回路水温由60℃升到290.8℃(或由290.8℃降到60℃)，就要引起一回路水容积的变化；当反应堆从热备用到功率运行，一回路平均温度从290.8℃提高到310℃，也会引起一回路水容积的变化。当稳压器内水位过高时，稳压器将失去对一回路系统压力控制的能力，而且有安全阀组进水的危险;如果水位过低，加热器电阻加热元件有裸露于空气中的危险。为此，必须对稳压器进行水位调节，以保持稳压器的水位在正常的运行范围内。三、稳压器水位控制第18页，共27页，2023年，2月20日，星期六稳压器水位控制系统是稳压器水位维持在由负荷决定的整定值上，以保证压力调节的良好特性，同时在调节过程中限制上充流量的最大值和最小值，以避免经再生式热交换器的上充流量太小，使经过下泄孔板的下泄流汽化；或上充流量太大，不能满足主泵1号轴封注水压头，并造成RCV与RCP接管的热冲击。第19页，共27页，2023年，2月20日，星期六稳压器水位整定值的设定基础是保持反应堆冷却剂系统中适当的水装量，以便在功率变化时最大限度地减小由反应堆冷却剂系统排放或补给的流体体积，从而减少硼回收系统(TEP)和废液处理系统(TER)的负担。由于功率增加时反应堆冷却剂的平均温度随之增加，而温度增加又引起水的体积膨胀，因而稳压器水位整定值是随反应堆功率变化的。水位整定值第20页，共27页，2023年，2月20日，星期六图中291.4℃和310℃分别对应于零负荷和满负荷，在这两端各有一段延伸线，是为了保证在热停堆或满功率时，发生冷却剂过冷或过热瞬态时的调节余量。第21页，共27页，2023年，2月20日，星期六稳压器上装有四个水位测量通道：一个测量通道是在冷态下标定，用于一回路升温、升压或降温、降压工况监测稳压器水位，它的测量结果被传送到控制室的控制台上用指示仪显示；其它的三个测量通道在热态下标定，用于水位控制、保护及显示。由稳压器水位产生的保护信号按2/3原则选取。稳压器水位调节则通过3个探头中选取2个，一个用于调节，一个用于报警。如果水位超过整定值5%以上，加热器投入运行，并发出报警信号；稳压器水位大于70%时，为水位高2报警；水位大于86%时，为水位高3报警信号，由反应堆保护系统发出的信号使反应堆紧急停堆。如果水位低于整定值5%以上，发出报警信号；稳压器水位降到14%，水位低2报警，全部加热器切除关闭；稳压器水位降到10%，水位低3报警，关闭下泄管线隔离阀以及下泄孔板隔离阀。水位测量第22页，共27页，2023年，2月20日，星期六第23页，共27页，2023年，2月20日，星期六水位控制原理被调量:稳压器水位;干扰量:二回路负荷，下泄流量;调节量:上充流量;执行机构:上充流量调节阀串级控制系统，主调是水位调节器，它处理水位误差信号，并根据下泄流量计算出上充流量的设定值。副调是流量调节器，它以主调节器给出的流量设定值为基准，调节上充流量。第24页，共27页，2023年，2月20日，星期六一回路平均温度Tavg输入函数发生器GF1，产生水位整定值。另外，一回路平均温度信号还输入加法器，它与根据二回路负荷而定的平均温度基准信号Tref在加法器中进行比较，其差值输入函数发生器GF2，Tavg一Tref的差值作为前馈信号对水位整定值进行修正，该差值反映了水位变化的趋势。当Tavg>Tref时，说明反应堆功率大于二回路负荷，因而一回路冷却剂平均温度可能会继续升高，将导致水位上升，故预先调高水位整定值，使二者趋近，避免上充流量调节阀频繁动作。函数发生器GF2的限幅为±2.l5%，以限制调节变化的幅度，保证调节的稳定性。高选单元，把整定值的下限限制在17.6%水位（水位下限17.6%是核电站的标准设定值，若水位低于这个值，即水位会低于加热器的上边缘，导致加热器过热烧毁）。第25页，共27页，2023年，2月20日，星期六GF3是非线性增益环节，用来增大水位调节器的响应速度，又兼顾调节的稳