CN112489831B - 一种用于蒸汽发生器事故排放***功能验证的测试装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于蒸汽发生器事故排放***功能验证的测试装置，包括主给水管道、主给水隔离阀、蒸汽发生器、主蒸汽隔离阀、主蒸汽管道、第一排放阀、第二排放阀、排放罐、一回路氦气压力测量装置、二回路给水压力测量装置、一回路湿度检测装置、人‑机界面显示器经仿真建模服务器、Labview数据采集机柜及蒸汽发生器事故排放DCS机柜，该***能够实现对蒸汽发生器事故排放***实际功能的提前验证。

Description

一种用于蒸汽发生器事故排放***功能验证的测试装置
技术领域
本发明属于核能科学与工程领域，涉及一种用于蒸汽发生器事故排放***功能验证的测试装置。
背景技术
蒸汽发生器事故排放***是高温气冷堆专设安全设施，由于蒸汽发生器水、汽侧(二次侧)压力高于一回路氦气压力，当蒸汽发生器换热管发生破裂事故时，管内的水、汽向一回路泄漏，水蒸汽随着氦气流入反应堆，会引起反应性增加、一回路压力升高和对反应堆堆芯的损坏。为了保证反应堆的安全，必须减少进入反应堆一回路***的水、汽量，蒸汽发生器事故排放***利用二回路压力高于排放罐的压力差及高度差将蒸汽发生器内的水、汽排放到排放罐中，可以有效减少进入一回路冷却剂内的汽水量。
为了保障高温气冷堆的安全稳定运行，提前进行蒸汽发生器事故排放***的功能验证至关重要。但目前至少存在以下问题：由于蒸汽发生器事故排放***在蒸汽发生器传热管发生断裂的事故工况下投运，在运行期间无法通过传热管断裂导致紧急停堆的极端运行工况来实际验证其功能可靠性；同时，在机组未装料调试期间，反应堆紧急停堆保护***无法实现投入，DCS平台也不具备验证蒸汽发生器事故排放***设计功能的试验条件，难以提前暴露和纠正控制策略存在的问题。因此有必要开发用于蒸汽发生器事故排放***功能验证的测试装置。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种用于蒸汽发生器事故排放***功能验证的测试装置，该***能够实现对蒸汽发生器事故排放***实际功能的提前验证。
为达到上述目的，本发明所述的用于蒸汽发生器事故排放***功能验证的测试装置包括主给水管道、主给水隔离阀、蒸汽发生器、主蒸汽隔离阀、主蒸汽管道、第一排放阀、第二排放阀、排放罐、一回路氦气压力测量装置、二回路给水压力测量装置、一回路湿度检测装置、人-机界面显示器、仿真建模服务器、Labview数据采集机柜及蒸汽发生器事故排放DCS机柜；
主给水管道的出口与主给水隔离阀的入口相连通，主给水隔离阀的出口分为两路，其中，一路与蒸汽发生器的二次侧入口相连通，蒸汽发生器的二次侧出口与主蒸汽隔离阀的入口相连通，主蒸汽隔离阀的出口与主蒸汽管道的入口相连通，另一路与第一排放阀及第二排放阀的入口相连通，第一排放阀及第二排放阀的出口与排放罐的入口相连通。
一回路氦气压力测量装置、二回路给水压力测量装置和一回路湿度检测装置均位于蒸汽发生器内，人-机界面显示器经仿真建模服务器、Labview数据采集机柜及蒸汽发生器事故排放DCS机柜与一回路氦气压力测量装置、二回路给水压力测量装置、一回路湿度检测装置、主给水隔离阀、主蒸汽隔离阀、第一排放阀及第二排放阀相连接。
所述蒸汽发生器事故排放***DCS机柜包括DCS机柜本体以及设置于DCS机柜本体内的主蒸汽隔离阀驱动卡件、一回路氦气压力测量卡件、二回路给水压力测量卡件、一回路湿度检测卡件、主给水隔离阀驱动卡件、第一排放阀驱动卡件及第二排放阀驱动卡件，其中，Labview数据采集机柜经主蒸汽隔离阀驱动卡件与主蒸汽隔离阀相连接，Labview数据采集机柜经一回路氦气压力测量卡件与一回路氦气压力测量装置相连接；Labview数据采集机柜经二回路给水压力测量卡件与二回路给水压力测量装置相连接；Labview数据采集机柜经一回路湿度检测卡件与一回路湿度检测装置相连接；Labview数据采集机柜经主给水隔离阀驱动卡件与主给水隔离阀相连接；；Labview数据采集机柜经第一排放阀驱动卡件与第一排放阀相连接；Labview数据采集机柜经第二排放阀驱动卡件与第二排放阀相连接。
所述Labview数据采集机柜包括数据采集机柜本体以及设置于数据采集机柜本体内的主蒸汽隔离阀驱动A/D转换卡件、一回路氦气压力测量A/D转换卡件、二回路给水压力测量A/D转换卡件、一回路湿度检测A/D转换卡件、主给水隔离阀A/D转换卡件、第一排放阀驱动A/D转换卡件、第二排放阀驱动A/D转换卡件；
仿真建模服务器包括主蒸汽隔离阀仿真模型***、一回路氦气压力测量仿真模型***、二回路给水压力测量仿真模型***、一回路湿度检测仿真模型***、主给水隔离阀仿真模型***、第一排放阀仿真模型***及第二排放阀仿真模型***；
主蒸汽隔离阀仿真模型***经主蒸汽隔离阀A/D转换卡件与主蒸汽隔离阀驱动卡件相连接；一回路氦气压力测量仿真模型***经一回路氦气压力测量A/D转换卡件与一回路氦气压力测量卡件相连接；二回路给水压力测量仿真模型***经二回路给水压力测量A/D转换卡件与二回路给水压力测量卡件相连接；一回路湿度检测仿真模型***经一回路湿度检测A/D转换卡件与一回路湿度检测卡件相连接；主给水隔离阀仿真模型***经主给水隔离阀A/D转换卡件与主给水隔离阀驱动卡件相连接；第一排放阀仿真模型***经第一排放阀A/D转换卡件与第一排放阀驱动卡件相连接；第二排放阀仿真模型***经第二排放阀A/D转换卡件与第二排放阀驱动卡件相连接；人-机界面显示器与主蒸汽隔离阀仿真模型***、一回路氦气压力测量仿真模型***、二回路给水压力测量仿真模型***、一回路湿度检测仿真模型***、主给水隔离阀仿真模型***、第一排放阀仿真模型***及第二排放阀仿真模型***相连接。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的用于蒸汽发生器事故排放***功能验证的测试装置在具体操作时，通过控制一回路氦气压力测量、二回路给水压力测量及一回路湿度检测信号的触发状态，以及主给水隔离阀、主蒸汽隔离阀、第一和第二排放阀的开关状态，在机组调试启动期间对蒸汽发生器事故排放***进行逻辑预演和动态测试，实现对蒸汽发生器事故排放***实际功能的提前验证，提前暴露和纠正蒸汽发生器事故排放***逻辑组态存在的问题，极大地提高了蒸汽发生器事故排放***在机组运行期间的可靠性。在实际操作时，可以将高温气冷堆蒸汽发生器事故排放***的控制思路进行组态、调试、试验验证和优化，能够与DCS***进行实时通讯，将经过验证的成熟的控制组态同步到DCS***中，克服DCS***不具备通过反复修改组态逻辑来验证其设计功能的问题。蒸汽发生器事故排放***采用两路排放阀并联设计，能够保证在任一阀门失效的情况下***仍能完成排放功能。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
其中1为蒸汽发生器、2为一回路氦气压力测量装置、3为二回路给水压力测量装置、4为一回路湿度检测装置、5为主给水、6为主给水隔离阀、7为主蒸汽隔离阀、8为主蒸汽、9为第一排放阀、10为第二排放阀、11为排放罐、12为蒸汽发生器事故排放***DCS机柜、12-1为主蒸汽隔离阀驱动卡件、12-2一回路氦气压力测量卡件、12-3为二回路给水压力测量卡件、12-4为一回路湿度检测卡件、12-5为主给水隔离阀驱动卡件、12-6为第一排放阀驱动卡件、12-7为第二排放阀驱动卡件、13为Labview数据采集机柜、13-1为主蒸汽隔离阀A/D转换卡件、13-2一回路氦气压力测量A/D转换卡件、13-3为二回路给水压力测量A/D转换卡件、13-4为一回路湿度检测A/D转换卡件、13-5为主给水隔离阀A/D转换卡件、13-6为第一排放阀A/D转换卡件、13-7为第二排放阀A/D转换卡件、14为仿真建模服务器、14-1为主蒸汽隔离阀仿真模型***、14-2一回路氦气压力测量仿真模型***、14-3为二回路给水压力测量仿真模型***、14-4为一回路湿度检测仿真模型***、14-5为主给水隔离阀仿真模型***、14-6为第一排放阀仿真模型***、14-7为第二排放阀仿真模型***、15为人-机界面显示器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
如图1所示，本发明所述的用于蒸汽发生器事故排放***功能验证的测试装置包括主给水管道5、主给水隔离阀6、蒸汽发生器1、主蒸汽隔离阀7、主蒸汽管道8、第一排放阀9、第二排放阀10、排放罐11、一回路氦气压力测量装置2、二回路给水压力测量装置3、一回路湿度检测装置4、人-机界面显示器15、仿真建模服务器14、Labview数据采集机柜13及蒸汽发生器事故排放DCS机柜12；主给水管道5的出口与主给水隔离阀6的入口相连通，主给水隔离阀6的出口分为两路，其中，一路与蒸汽发生器1的二次侧入口相连通，蒸汽发生器1的二次侧出口与主蒸汽隔离阀7的入口相连通，主蒸汽隔离阀7的出口与主蒸汽8的入口相连通，另一路与第一排放阀9及第二排放阀10的入口相连通，第一排放阀9及第二排放阀10的出口与排放罐11的入口相连通。
一回路氦气压力测量装置2、二回路给水压力测量装置3和一回路湿度检测装置4均位于蒸汽发生器1内，人-机界面显示器15经仿真建模服务器14、Labview数据采集机柜13及蒸汽发生器事故排放DCS机柜12与一回路氦气压力测量装置2、二回路给水压力测量装置3、一回路湿度检测装置4、主给水隔离阀6、主蒸汽隔离阀7、第一排放阀9及第二排放阀10相连接。
所述蒸汽发生器事故排放***DCS机柜12包括DCS机柜本体以及设置于DCS机柜本体内的主蒸汽隔离阀驱动卡件12-1、一回路氦气压力测量卡件12-2、二回路给水压力测量卡件12-3、一回路湿度检测卡件12-4、主给水隔离阀驱动卡件12-5、第一排放阀驱动卡件12-6及第二排放阀驱动卡件12-7，其中，Labview数据采集机柜13经主蒸汽隔离阀驱动卡件12-1与主蒸汽隔离阀7相连接，Labview数据采集机柜13经一回路氦气压力测量卡件12-2与一回路氦气压力测量装置2相连接；Labview数据采集机柜13经二回路给水压力测量卡件12-3与二回路给水压力测量装置3相连接；Labview数据采集机柜13经一回路湿度检测卡件12-4与一回路湿度检测装置4相连接；Labview数据采集机柜13经主给水隔离阀驱动卡件12-5与主给水隔离阀6相连接Labview数据采集机柜13经第一排放阀驱动卡件12-6与第一排放阀9相连接；Labview数据采集机柜13经第二排放阀驱动卡件12-7与第二排放阀10相连接。
所述Labview数据采集机柜13包括数据采集机柜本体以及设置于数据采集机柜本体内的主蒸汽隔离阀驱动A/D转换卡件13-1、一回路氦气压力测量A/D转换卡件13-2、二回路给水压力测量A/D转换卡件13-3、一回路湿度检测A/D转换卡件13-4、主给水隔离阀A/D转换卡件13-5、第一排放阀驱动A/D转换卡件13-6、第二排放阀驱动A/D转换卡件13-7；仿真建模服务器14包括主蒸汽隔离阀仿真模型***14-1、一回路氦气压力测量仿真模型***14-2、二回路给水压力测量仿真模型***14-3、一回路湿度检测仿真模型***14-4、主给水隔离阀仿真模型***14-5、第一排放阀仿真模型***14-6及第二排放阀仿真模型***14-7；
主蒸汽隔离阀仿真模型***14-1经主蒸汽隔离阀A/D转换卡件13-1与主蒸汽隔离阀驱动卡件12-1相连接；一回路氦气压力测量仿真模型***14-2经一回路氦气压力测量A/D转换卡件13-2与一回路氦气压力测量卡件12-2相连接；二回路给水压力测量仿真模型***14-3经二回路给水压力测量A/D转换卡件13-3与二回路给水压力测量卡件12-3相连接；一回路湿度检测仿真模型***14-4经一回路湿度检测A/D转换卡件13-4与一回路湿度检测卡件12-4相连接；主给水隔离阀仿真模型***14-5经主给水隔离阀A/D转换卡件13-5与主给水隔离阀驱动卡件12-5相连接；第一排放阀仿真模型***14-6经第一排放阀A/D转换卡件13-6与第一排放阀驱动卡件12-6相连接；第二排放阀仿真模型***14-7经第二排放阀A/D转换卡件13-7与第二排放阀驱动卡件12-7相连接；人-机界面显示器15与主蒸汽隔离阀仿真模型***14-1、一回路氦气压力测量仿真模型***14-2、二回路给水压力测量仿真模型***14-3、一回路湿度检测仿真模型***14-4、主给水隔离阀仿真模型***14-5、第一排放阀仿真模型***14-6及第二排放阀仿真模型***14-7相连接。
本发明的具体工作过程为：
(1)排放过程验证：
在仿真建模服务器14中模拟蒸汽发生器1的传热管破裂，一回路湿度检测装置4的动作，触发蒸汽发生器1的事故排放工况，具体过程为：
1)仿真建模服务器14输出的触发信号通过一回路湿度检测A/D转换卡件13-4及一回路湿度检测卡件12-4传递给一回路湿度检测装置4，一回路湿度检测装置4检测的信号经一回路湿度检测卡件12-4、一回路湿度检测A/D转换卡件13-4输入到一回路湿度检测仿真模型***14-4中；
通过第一排放阀驱动卡件12-6驱动第一排放阀9打开，由第二排放阀驱动卡件12-7驱动第二排放阀10打开，主给水隔离阀驱动卡件12-5驱动主给水隔离阀6关闭，主蒸汽隔离阀驱动卡件12-1驱动主蒸汽隔离阀7延时关闭；
2)主蒸汽隔离阀7反馈的动作信号依次经主蒸汽隔离阀驱动卡件12-1及主蒸汽隔离阀驱动A/D转换卡件13-1输入到主蒸汽隔离阀仿真模型***14-1中，然后经人-机界面显示器15显示输出，通过人-机界面显示器15读取主蒸汽隔离阀7的关闭响应时间；
3)主给水隔离阀6反馈的动作信号依次经主给水隔离阀驱动卡件12-5及主给水隔离阀驱动A/D转换卡件13-5输入到主给水隔离阀仿真模型***14-5中，然后经人-机界面显示器15显示输出，通过人-机界面显示器15读取主给水隔离阀6的关闭响应时间；
4)第一排放阀9反馈的动作信号依次经第一排放阀驱动卡件12-6及第一排放阀驱动A/D转换卡件13-6输入到第一排放阀仿真模型***14-6中，然后经人-机界面显示器15显示输出，通过人-机界面显示器15读取第一排放阀9的开启时间；
5)第二排放阀10反馈的动作信号依次经第二排放阀驱动卡件12-7及第二排放阀驱动A/D转换卡件13-7输入到第二排放阀仿真模型***14-7中，然后经人-机界面显示器15显示输出，通过人-机界面显示器15读取第二排放阀10的开启时间。
通过调整第二排放阀仿真模型***14-7、第一排放阀仿真模型***14-6、主给水隔离阀仿真模型***14-5、一回路湿度检测仿真模型***14-4、二回路给水压力测量仿真模型***14-3、一回路氦气压力测量仿真模型***14-2及主蒸汽隔离阀仿真模型***14-1的参数，直至满足合格标准，其中，所述合格标准为：第一排放阀9和第二排放阀10的开启时间≤3s，主给水隔离阀6和主蒸汽隔离阀7的关闭响应时间≤1s，主蒸汽隔离阀7的延时关闭时间为10s。
(2)排放隔离验证：
在仿真建模服务器14中模拟蒸汽发生器1事故排放完成，具体过程为：
1)在一回路氦气压力测量仿真模型***14-2及二回路给水压力测量仿真模型***14-3中设置一回路氦气压力与二回路给水压力相等，一回路氦气压力测量仿真模型***14-2产生的一回路氦气压力信号通过一回路氦气压力测量A/D转换卡件13-2及一回路氦气压力测量卡件12-2输入到一回路氦气压力测量装置2中；二回路给水压力测量仿真模型***14-3输出的二回路给水压力信号通过二回路给水压力测量A/D转换卡件13-3及二回路给水压力测量卡件12-3输入到二回路给水压力测量装置3中，一回路氦气压力测量装置2测量得到的一回路氦气及二回路给水压力测量装置3输出的二回路给水压力信号输入到蒸汽发生器事故排放***DCS机柜12中，第一排放阀驱动卡件12-6驱动第一排放阀9自动关闭，第二排放阀驱动卡件12-7驱动第二排放阀10自动关闭，完成蒸汽发生器1事故排放过程；
2)第一排放阀9反馈的动作信号依次经第一排放阀驱动卡件12-6及第一排放阀驱动A/D转换卡件13-6输入到第一排放阀仿真模型***14-6中，然后经人-机界面显示器15显示输出，通过人-机界面显示器15读取第一排放阀9的关闭时间；
3)第二排放阀10反馈的动作信号依次经第二排放阀驱动卡件12-7及第二排放阀驱动A/D转换卡件13-7输入到第二排放阀仿真模型***14-7中，然后经人-机界面显示器15显示输出，通过人-机界面显示器15读取第二排放阀10的关闭时间。
经反复调整仿真建模服务器12中的控制器参数，直至第一排放阀9和第二排放阀10关闭时间验证合格。

Claims (3)

1.一种用于蒸汽发生器事故排放***功能验证的测试装置，其特征在于，用于高温气冷堆的蒸汽发生器事故排放***，包括主给水管道(5)、主给水隔离阀(6)、蒸汽发生器(1)、主蒸汽隔离阀(7)、主蒸汽管道(8)、第一排放阀(9)、第二排放阀(10)、排放罐(11)、一回路氦气压力测量装置(2)、二回路给水压力测量装置(3)、一回路湿度检测装置(4)、人-机界面显示器(15)、仿真建模服务器(14)、Labview数据采集机柜(13)及蒸汽发生器事故排放DCS机柜(12)；
主给水管道(5)的出口与主给水隔离阀(6)的入口相连通，主给水隔离阀(6)的出口分为两路，其中，一路与蒸汽发生器(1)的二次侧入口相连通，蒸汽发生器(1)的二次侧出口与主蒸汽隔离阀(7)的入口相连通，主蒸汽隔离阀(7)的出口与主蒸汽管道(8)的入口相连通，另一路与第一排放阀(9)及第二排放阀(10)的入口相连通，第一排放阀(9)及第二排放阀(10)的出口与排放罐(11)的入口相连通；
一回路氦气压力测量装置(2)、二回路给水压力测量装置(3)和一回路湿度检测装置(4)均位于蒸汽发生器(1)内，人-机界面显示器(15)经仿真建模服务器(14)、Labview数据采集机柜(13)及蒸汽发生器事故排放DCS机柜(12)与一回路氦气压力测量装置(2)、二回路给水压力测量装置(3)、一回路湿度检测装置(4)、主给水隔离阀(6)、主蒸汽隔离阀(7)、第一排放阀(9)及第二排放阀(10)相连接。
2.根据权利要求1所述的用于蒸汽发生器事故排放***功能验证的测试装置，其特征在于，所述蒸汽发生器事故排放***DCS机柜(12)包括DCS机柜本体以及设置于DCS机柜本体内的主蒸汽隔离阀驱动卡件(12-1)、一回路氦气压力测量卡件(12-2)、二回路给水压力测量卡件(12-3)、一回路湿度检测卡件(12-4)、主给水隔离阀驱动卡件(12-5)、第一排放阀驱动卡件(12-6)及第二排放阀驱动卡件(12-7)，其中，Labview数据采集机柜(13)经主蒸汽隔离阀驱动卡件(12-1)与主蒸汽隔离阀(7)相连接，Labview数据采集机柜(13)经一回路氦气压力测量卡件(12-2)与一回路氦气压力测量装置(2)相连接；Labview数据采集机柜(13)经二回路给水压力测量卡件(12-3)与二回路给水压力测量装置(3)相连接；Labview数据采集机柜(13)经一回路湿度检测卡件(12-4)与一回路湿度检测装置(4)相连接；Labview数据采集机柜(13)经主给水隔离阀驱动卡件(12-5)与主给水隔离阀(6)相连接；Labview数据采集机柜(13)经第一排放阀驱动卡件(12-6)与第一排放阀(9)相连接；Labview数据采集机柜(13)经第二排放阀驱动卡件(12-7)与第二排放阀(10)相连接。
3.根据权利要求2所述的用于蒸汽发生器事故排放***功能验证的测试装置，其特征在于，所述Labview数据采集机柜(13)包括数据采集机柜本体以及设置于数据采集机柜本体内的主蒸汽隔离阀驱动A/D转换卡件(13-1)、一回路氦气压力测量A/D转换卡件(13-2)、二回路给水压力测量A/D转换卡件(13-3)、一回路湿度检测A/D转换卡件(13-4)、主给水隔离阀A/D转换卡件(13-5)、第一排放阀驱动A/D转换卡件(13-6)、第二排放阀驱动A/D转换卡件(13-7)；
仿真建模服务器(14)包括主蒸汽隔离阀仿真模型***(14-1)、一回路氦气压力测量仿真模型***(14-2)、二回路给水压力测量仿真模型***(14-3)、一回路湿度检测仿真模型***(14-4)、主给水隔离阀仿真模型***(14-5)、第一排放阀仿真模型***(14-6)及第二排放阀仿真模型***(14-7)；
主蒸汽隔离阀仿真模型***(14-1)经主蒸汽隔离阀A/D转换卡件(13-1)与主蒸汽隔离阀驱动卡件(12-1)相连接；一回路氦气压力测量仿真模型***(14-2)经一回路氦气压力测量A/D转换卡件(13-2)与一回路氦气压力测量卡件(12-2)相连接；二回路给水压力测量仿真模型***(14-3)经二回路给水压力测量A/D转换卡件(13-3)与二回路给水压力测量卡件(12-3)相连接；一回路湿度检测仿真模型***(14-4)经一回路湿度检测A/D转换卡件(13-4)与一回路湿度检测卡件(12-4)相连接；主给水隔离阀仿真模型***(14-5)经主给水隔离阀A/D转换卡件(13-5)与主给水隔离阀驱动卡件(12-5)相连接；第一排放阀仿真模型***(14-6)经第一排放阀A/D转换卡件(13-6)与第一排放阀驱动卡件(12-6)相连接；第二排放阀仿真模型***(14-7)经第二排放阀A/D转换卡件(13-7)与第二排放阀驱动卡件(12-7)相连接；人-机界面显示器(15)与主蒸汽隔离阀仿真模型***(14-1)、一回路氦气压力测量仿真模型***(14-2)、二回路给水压力测量仿真模型***(14-3)、一回路湿度检测仿真模型***(14-4)、主给水隔离阀仿真模型***(14-5)、第一排放阀仿真模型***(14-6)及第二排放阀仿真模型***(14-7)相连接。
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