CN109441561A - 一种核电机组压水堆超温保护***及其保护方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及核电机组稳定控制技术领域，具体涉及一种核电机组压水堆超温保护***及其保护方法，***包括二回路主蒸汽压力测量装置、对空排汽阀、除盐水箱、旁路阀、旁路减温器、凝汽器真空测量装置、凝汽器水位计、除盐水输送泵、除盐水输送调节阀、控制装置；控制装置采集二回路主蒸汽压力测量装置、凝汽器真空测量装置、凝汽器水位计的测量结果并控制对空排汽阀、旁路阀、旁路减温器、除盐水输送泵、除盐水输送调节阀的工作状态，实现对反应堆和蒸汽发生器进行超温保护，且可以对二回路工质进行实时补充和防止凝汽器损坏，其中旁路减温器可对进入凝汽器前的高温蒸汽喷水减温，可防止高温对凝汽器的损坏。

Description

一种核电机组压水堆超温保护***及其保护方法
技术领域
本发明涉及核电机组稳定控制技术领域，具体涉及一种核电机组压水堆超温保护***及其保护方法。
背景技术
电网发生故障或运行核电机组出现异常是不可避免的，核电机组切机保护动作或甩负荷带厂用电运行时，汽轮机调门突然关小，核导致汽轮机进汽量急剧变小时，二回路流经蒸汽发生器的工质将相应变少，蒸汽发生器无法将反应堆内的热量带走，将导致反应堆和蒸汽发生器超温，严重时会导致设备损坏，发生核泄漏事故。
核电机组压水堆通过控制棒和调节硼浓度来控制反应性，硼浓度的调节是个慢过程，考虑到反应物毒物引起反应性的变化以及控制棒本身特性，控制棒的快速动作也有一定的限制，因而核电机组出现一回路热功率与二回路电功率在能量上不匹配、出现大幅偏差时，将对核电机组反应堆安全性造成威胁。
发明内容
为了解决上述问题，本发明针对核电机组出现汽轮机带负荷期间突然出现跳机、甩负荷空转、或甩负荷后带厂用电运行等工况下，考虑反应堆控制棒和调节硼浓度的不能快速调节的特性，提供了一种核电机组压水堆超温保护***及其保护方法，具体技术方案如下：
一种核电机组压水堆超温保护***，其特征在于：包括二回路主蒸汽压力测量装置、对空排汽阀、除盐水箱、旁路阀、旁路减温器、凝汽器真空测量装置、凝汽器水位计、除盐水输送泵、除盐水输送调节阀、控制装置；所述二回路主蒸汽压力测量装置用于测量核电机组二回路主蒸汽压力，并将测量结果输送至控制装置，安装在二回路主蒸汽母管上；所述对空排汽阀用于将主蒸汽母管内的蒸汽排放至大气中；所述除盐水箱用于盛装除盐水；所述旁路阀用于将主蒸汽母管内的蒸汽排放至凝汽器，安装在对空排汽阀与凝汽器连接的管道上；所述旁路减温器用于对排放至凝汽器的主蒸汽母管内的蒸汽进行喷水降温；二回路主蒸汽母管与凝汽器通过管道连接；在二回路主蒸汽母管与凝汽器连接的管道上依次设置对空排汽阀、旁路阀、旁路减温器；所述凝汽器真空测量装置用于测量凝汽器的真空值并将测量结果输送至控制装置，所述凝汽器水位计用于测量凝汽器的内部的水位情况并将测量结果输送至控制装置，安装在凝汽器外侧面；所述除盐水输送泵用于将除盐水箱中的除盐水输送至凝汽器；所述除盐水输送调节阀用于开启或关闭除盐水输送泵与凝汽器之间的管道；所述除盐水箱、除盐水输送泵、除盐水输送调节阀、凝汽器依次通过管道连接；所述控制装置用于采集二回路主蒸汽压力测量装置、凝汽器真空测量装置、凝汽器水位计的测量结果并控制对空排汽阀、旁路阀、旁路减温器、除盐水输送泵、除盐水输送调节阀的工作状态；所述控制装置分别与二回路主蒸汽压力测量装置、对空排汽阀、旁路阀、旁路减温器、凝汽器真空测量装置、凝汽器水位计、除盐水输送泵、除盐水输送调节阀连接。
优选地，所述二回路主蒸汽压力测量装置包括压力取样管、压力变送器，压力取样管用于将核电机组二回路主蒸汽压力信号传输至压力变送器；所述压力变送器用于将核电机组二回路主蒸汽压力信号转换成可测量的-5~+5V或+1~+5V的直流电信号，并将直流电信号传输至控制装置；所述压力取样管安装在二回路主蒸汽母管上。
优选地，所述压力变送器采用EJA系列压力变送器或罗斯蒙特系列压力变送器。
优选地，所述凝汽器真空测量装置包括真空表。
优选地，所述凝汽器真空测量装置包括网笼探头、取样管和真空表计，安装于凝汽器汽室内的网笼探头通过取样管与凝汽器室外的真空表计相连接，真空表计采用EJA系列绝对压力变送器，绝对压力变送器将凝汽器真空信号转换成-5~+5 V或1~+5 V直流电信号后输入控制装置。
优选地，所述凝汽器水位计通过两根取样管与凝汽器腔室连接，水位测量电信号输入控制装置。
一种核电机组压水堆超温保护***的保护方法包括以下步骤：
S1：当二回路主蒸汽压力测量装置的实时测试值超过5%PN时，其中PN为额定主汽压力，控制装置控制旁路减温器开启进行喷水，同时控制旁路阀开启降低主汽压力并使其稳定；
S2：当凝汽器真空测量装置的实时测试值大于P0时，其中P0为绝对压力值，控制装置控制旁路阀关闭，防止对凝汽器造成损坏；
S3：当旁路阀因不满足条件无法开启时且当二回路主蒸汽压力测量装置的实时测试值超过5%PN时，控制装置控制对空排汽阀开启降低主汽压力并使其稳定；
S4：当二回路主蒸汽压力测量装置的实时测试值超过10%PN时，控制装置控制对空排汽阀（2）开启降低主汽压力并使其稳定；
S5：当凝汽器水位计测量凝汽器的水位低于预设值时，控制装置控制除盐水输送泵、除盐水输送调节阀启动，通过除盐水输送泵、除盐水输送调节阀的配合向凝汽器补充除盐水，作为二回路工质损失后的补充；所述除盐水实时补充流量由除盐水输送调节阀调节；当凝汽器水位计测量凝汽器的水位值达到正常值时，控制装置控制除盐水输送泵停止且关闭除盐水输送调节阀。
本发明的有益效果为：
1、当核电机组故障导致汽轮机进汽量急剧变小时，二回路流经蒸汽发生器的工质将相应变少，蒸汽发生器无法将反应堆内的热量带走，将导致反应堆和蒸汽发生器超温。通过开启旁路阀可提高二回路流经蒸汽发生器的工质流量，可防止反应堆和蒸汽发生器超温，对反应堆的功率调节与控制争取时间。
2、旁路减温器具备对进入凝汽器前的高温蒸汽喷水减温功能，可防止高温对凝汽器的损坏。
3、当旁路阀故障或闭锁无法开启时，可通过开启对空排汽阀提高提高二回路流经蒸汽发生器的工质流量，防止反应堆和蒸汽发生器超温。
4、二回路工质损失严重、凝汽器水位计过低报警时，除盐水箱内的除盐水通过自启动的除盐水输送泵，再经除盐水输送调节阀向凝汽器补充除盐水，实现实时补充二回路工质。
5、本发明能够实现反应堆和蒸汽发生器超温保护，且可以对二回路工质进行实时补充和防止凝汽器损坏。
附图说明
图1为本发明中一种核电机组压水堆超温保护***的结构示意图。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明：
核电机组包括一回路和二回路，一回路包括核反应堆、稳压器、蒸汽发生器、冷却剂泵；二回路包括高压调门、再热器、高压缸、低压缸、发电机、凝汽器、凝结水泵、低压加热器、除氧器、给水泵、高压加热器，一回路和二回路的连接关系如图1所示，该部分为现有技术，在此不再赘述。
如图1所示，一种核电机组压水堆超温保护***包括二回路主蒸汽压力测量装置1、对空排汽阀2、除盐水箱3、旁路阀4、旁路减温器5、凝汽器真空测量装置6、凝汽器水位计7、除盐水输送泵8、除盐水输送调节阀9、控制装置10；二回路主蒸汽压力测量装置1用于测量核电机组二回路主蒸汽压力，并将测量结果输送至控制装置10，安装在二回路主蒸汽母管上；对空排汽阀2用于将主蒸汽母管内的蒸汽排放至大气中；除盐水箱3用于盛装除盐水；旁路阀4用于将主蒸汽母管内的蒸汽排放至凝汽器，安装在对空排汽阀2与凝汽器连接的管道上；旁路减温器5用于对排放至凝汽器的主蒸汽母管内的蒸汽进行喷水降温；二回路主蒸汽母管与凝汽器通过管道连接；在二回路主蒸汽母管与凝汽器连接的管道上依次设置对空排汽阀2、旁路阀4、旁路减温器5；凝汽器真空测量装置6用于测量凝汽器的真空值并将测量结果输送至控制装置10，凝汽器真空测量装置6包括网笼探头、取样管和真空表计，安装于凝汽器汽室内的网笼探头通过取样管与凝汽器室外的真空表计相连接，真空表计采用EJA系列绝对压力变送器，绝对压力变送器将凝汽器真空信号转换成-5~+5 V或1~+5 V直流电信号后输入控制装置10；凝汽器水位计用于测量凝汽器的内部的水位情况并将测量结果输送至控制装置10，安装在凝汽器外侧面，通过两根取样管与凝汽器腔室连接，水位测量电信号输入控制装置10；除盐水输送泵8用于将除盐水箱3中的除盐水输送至凝汽器；除盐水输送调节阀9用于开启或关闭除盐水输送泵8与凝汽器之间的管道；除盐水箱3、除盐水输送泵8、除盐水输送调节阀9、凝汽器依次通过管道连接；控制装置10用于采集二回路主蒸汽压力测量装置1、凝汽器真空测量装置6、凝汽器水位计7的测量结果并控制对空排汽阀2、旁路阀4、旁路减温器5、除盐水输送泵8、除盐水输送调节阀9的工作状态；控制装置10分别与二回路主蒸汽压力测量装置1、对空排汽阀2、旁路阀4、旁路减温器5、凝汽器真空测量装置6、凝汽器水位计7、除盐水输送泵8、除盐水输送调节阀9通过有线连接。
其中，二回路主蒸汽压力测量装置1包括压力取样管、压力变送器，压力取样管用于将核电机组二回路主蒸汽压力信号传输至压力变送器；压力变送器用于将核电机组二回路主蒸汽压力信号转换成可测量的-5~+5V或+1~+5V的直流电信号，并将直流电信号传输至控制装置10；压力取样管安装在二回路主蒸汽母管上，压力变送器采用EJA系列压力变送器。凝汽器真空测量装置6包括真空表计。对空排汽阀2、旁路阀4可设置多个。
一种核电机组压水堆超温保护***的保护方法包括以下步骤：
S1：当二回路主蒸汽压力测量装置1的实时测试值超过5%PN时，其中PN为额定主汽压力，控制装置10控制旁路减温器5开启进行喷水，同时控制旁路阀4开启降低主汽压力并使其稳定；
S2：当凝汽器真空测量装置6的实时测试值大于19.7kPa时，其中19.7kPa为绝对压力值，控制装置控制旁路阀4关闭，防止对凝汽器造成损坏；
S3：当旁路阀4因不满足条件无法开启时且当二回路主蒸汽压力测量装置1的实时测试值超过5%PN时，控制装置控制对空排汽阀2开启降低主汽压力并使其稳定；
S4：当二回路主蒸汽压力测量装置1的实时测试值超过10%PN时，控制装置控制对空排汽阀2开启降低主汽压力并使其稳定；
S5：当凝汽器水位计7测量凝汽器的水位低于预设值时，控制装置10控制除盐水输送泵8、除盐水输送调节阀9启动，通过除盐水输送泵8、除盐水输送调节阀9的配合向凝汽器补充除盐水，作为二回路工质损失后的补充；除盐水实时补充流量由除盐水输送调节阀9调节；当凝汽器水位计7测量凝汽器的水位值达到正常值时，控制装置10控制除盐水输送泵8停止且关闭除盐水输送调节阀9。
本发明不局限于以上所述的具体实施方式，以上所述仅为本发明的较佳实施案例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种核电机组压水堆超温保护***，其特征在于：包括二回路主蒸汽压力测量装置（1）、对空排汽阀（2）、除盐水箱（3）、旁路阀（4）、旁路减温器（5）、凝汽器真空测量装置（6）、凝汽器水位计（7）、除盐水输送泵（8）、除盐水输送调节阀（9）、控制装置（10）；
所述二回路主蒸汽压力测量装置（1）用于测量核电机组二回路主蒸汽压力，并将测量结果输送至控制装置（10），安装在二回路主蒸汽母管上；
所述对空排汽阀（2）用于将主蒸汽母管内的蒸汽排放至大气中；
所述除盐水箱（3）用于盛装除盐水；
所述旁路阀（4）用于将主蒸汽母管内的蒸汽排放至凝汽器，安装在对空排汽阀（2）与凝汽器连接的管道上；
所述旁路减温器（5）用于对排放至凝汽器的主蒸汽母管内的蒸汽进行喷水降温；
二回路主蒸汽母管与凝汽器通过管道连接；在二回路主蒸汽母管与凝汽器连接的管道上依次设置对空排汽阀（2）、旁路阀（4）、旁路减温器（5）；
所述凝汽器真空测量装置（6）用于测量凝汽器的真空值并将测量结果输送至控制装置（10），
所述凝汽器水位计（7）用于测量凝汽器的内部的水位情况并将测量结果输送至控制装置（10），安装在凝汽器外侧面；
所述除盐水输送泵（8）用于将除盐水箱（3）中的除盐水输送至凝汽器；
所述除盐水输送调节阀（9）用于开启或关闭除盐水输送泵（8）与凝汽器之间的管道；所述除盐水箱（3）、除盐水输送泵（8）、除盐水输送调节阀（9）、凝汽器依次通过管道连接；
所述控制装置（10）用于采集二回路主蒸汽压力测量装置（1）、凝汽器真空测量装置（6）、凝汽器水位计（7）的测量结果并控制对空排汽阀（2）、旁路阀（4）、旁路减温器（5）、除盐水输送泵（8）、除盐水输送调节阀（9）的工作状态；
所述控制装置（10）分别与二回路主蒸汽压力测量装置（1）、对空排汽阀（2）、旁路阀（4）、旁路减温器（5）、凝汽器真空测量装置（6）、凝汽器水位计（7）、除盐水输送泵（8）、除盐水输送调节阀（9）连接。
2.根据权利要求1所述的一种核电机组压水堆超温保护***，其特征在于：所述二回路主蒸汽压力测量装置（1）包括压力取样管、压力变送器，压力取样管用于将核电机组二回路主蒸汽压力信号传输至压力变送器；所述压力变送器用于将核电机组二回路主蒸汽压力信号转换成可测量的-5~+5V或+1~+5V的直流电信号，并将直流电信号传输至控制装置（10）；所述压力取样管安装在二回路主蒸汽母管上。
3.根据权利要求2所述的一种核电机组压水堆超温保护***，其特征在于：所述压力变送器采用EJA系列压力变送器或罗斯蒙特系列压力变送器。
4.根据权利要求1所述的一种核电机组压水堆超温保护***，其特征在于：所述凝汽器真空测量装置（6）包括真空表。
5.根据权利要求1所述的一种核电机组压水堆超温保护***，其特征在于：所述凝汽器真空测量装置（6）包括网笼探头、取样管和真空表计，安装于凝汽器汽室内的网笼探头通过取样管与凝汽器室外的真空表计相连接，真空表计采用EJA系列绝对压力变送器，绝对压力变送器将凝汽器真空信号转换成-5~+5 V或1~+5 V直流电信号后输入控制装置（10）。
6.根据权利要求1所述的一种核电机组压水堆超温保护***，其特征在于：所述凝汽器水位计（7）通过两根取样管与凝汽器腔室连接，水位测量电信号输入控制装置（10）。
7.如权利要求1-6任一所述的一种核电机组压水堆超温保护***的保护方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：当二回路主蒸汽压力测量装置（1）的实时测试值超过5%PN时，其中PN为额定主汽压力，控制装置（10）控制旁路减温器（5）开启进行喷水，同时控制旁路阀（4）开启降低主汽压力并使其稳定；
S2：当凝汽器真空测量装置（6）的实时测试值大于P0时，其中P0为绝对压力值，控制装置控制旁路阀（4）关闭，防止对凝汽器造成损坏；
S3：当旁路阀（4）因不满足条件无法开启时且当二回路主蒸汽压力测量装置（1）的实时测试值超过5%PN时，控制装置控制对空排汽阀（2）开启降低主汽压力并使其稳定；
S4：当二回路主蒸汽压力测量装置（1）的实时测试值超过10%PN时，控制装置控制对空排汽阀（2）开启降低主汽压力并使其稳定；
S5：当凝汽器水位计（7）测量凝汽器的水位低于预设值时，控制装置（10）控制除盐水输送泵（8）、除盐水输送调节阀（9）启动，通过除盐水输送泵（8）、除盐水输送调节阀（9）的配合向凝汽器补充除盐水，作为二回路工质损失后的补充；所述除盐水实时补充流量由除盐水输送调节阀（9）调节；当凝汽器水位计（7）测量凝汽器的水位值达到正常值时，控制装置（10）控制除盐水输送泵（8）停止且关闭除盐水输送调节阀（9）。
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