EPR机组高压加热器疏水液位控制的实现与优化
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如 图 １所示 ，ＥＰＲ 机组 高压 加 热 器 分 为 Ａ、Ｂ 两列 ，每一 列 均有两 级 加热 器 ６ 和 ７ 。每 一 级加 热器 都有 一 个 正 常 疏 水 管 线 和 一 个 危 急 疏 水 管 线 ，正 常疏 水 逐 级 自流 ，危 急 疏 水 直 接 排 向 凝 汽 器 ；每 一级 都接 收来 自汽 水 分 离再 热器 的疏 水 和
第 ４期
魏 建 东 ．ＥＰＲ机 组 高压 加 热 器 疏 水 液 位 控 制 的 实现 与优 化
３３３
Ｅ Ｐ Ｒ机 组 高压 加 热 器 疏 水 液 位 控 制 的 实 现 与 优 化
魏建 东
（中广 核 工 程 有 限公 司 ）
摘 要 分 析 ＥＰＲ机 组 高压 加 热 器疏 水 液 位 控 制 原 理 ，介 绍 液 位 控 制 系统 的硬 件 组 成 、软 件 功 能 和 控
制 过 程 ，并 提 出 了 实现 液 位 自动 控 制 的优 化 方 案 。
关 键 词 疏 水 液位 ＥＰＲ机 组 高压 加 热 器 自动 控 制
中 图分 类 号 ＴＨ８６２
文 献 标 识 码 Ｂ
文 章 编 号 １０００—３９３２（２０１８）０４—０３３３－０４
高压 加 热 器 的安 全 投 运 ，不 仅 可 以提 高 机 组 的热效率 ，还 能 确 保 核 电站 的 安全 可 靠 运 行 。而 合 理 的液 位 是保 证 加 热 器 安 全 经 济 运 行 的关 键 。 欧 洲 压 水 式 反 应 器 （Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｐｒｅｓｓｕｒｉｚｅｄ Ｗａｔｅｒ Ｒｅａｃｔｏｒ，ＥＰＲ）机组 高 压加 热器 采 用 卧式 三 段式 ｕ 形管 加 热器 ，给水 进 口管 进 入水 室 后通 过 ｕ形管 下端 进入传 热 区段 ，然后 依 次进 入疏水 冷 却段 、蒸 汽凝 结段 和过 热 蒸 汽 冷 却 段 ，最 终进 入水 室 上 部 完 成该 级 的加 热工作 … 。对 于卧式 内置 疏水 冷却 段 的高压加 热 器 ，液 位 过 低 会 使疏 水 冷 却 段 潜 水 口失 去虹 吸水 封 作 用 ，凝 结 段 汽水 混 流并 进 入 疏 水 冷 却段 ，造 成 下 端 差增 大 ，热经 济 性 变 差 －ｚ ；若 长 期处 于低 液 位 运行 ，将 导致 疏 水 冷 却 段 长 期 汽 水 混流 ，使 传热 管被 冲蚀进 而 引起 管束 振动 ；如 果 传 热管 大 面积 失 效 ，将 导 致 加 热 器报 废 。而 且 在 此过程 中 ，加 热 器 的 停运 几 率 和 检 修 量 也 将 急 剧增 加 。 因此 ，保 证 加 热 器 在 合 理 的 液 位 范 围 内 运行 、控 制液 位 的波动 幅度 至关 重要 。在此 ，笔 者 研究 ＥＰＲ机 组高 压加 热器 的疏水 液 位 控 制方 式 ， 为 电站加 热器 液位 自动控制 系 统提供 解 决方 案 。 １ 疏 水 液 位 控 制 原 理
液 位测 量仪 表 有 很 多 种 ，而 核 电厂 常 用 的 主 要 有浮 子式 、浮筒 式 、差压 式及 超声 波 式等 。浮 子 式 液位 测量 仪 表 主 要 由 变送 单 元 、浮子 和 弹 簧 组 成 ，浮 子 的长度 根据 测量 液位 的上 下 限值而 定 ，浮 子 直接 挂 在变 送 单 元 下 方 的 弹簧 上 ，出厂 时 要 根 据 测量 介 质 的 运 行 温 度 、压 力 和 比重 进 行 整 定 。 浮 筒式 液位 计 具 有体 积 小 、重量 轻 和安 装 成 本 低 的优点 。导 波雷 达 液 位 计 采 用 时 域 反 射 原 理 ，主 要 由变 送 器 、导 波 杆 、测 量 筒 和 连 接 法 兰 组 成 ，变 送 器通 过导 波 杆 发 出 电 磁 波脉 冲 ，当遇 到 容 器 内 的液体 表 面时 脉 冲 被 反 射 ，变送 器 内 的超 高 速 计 时 电路 通过 精 确 测 量 脉 冲 波 的传 导 时 间 ，从 而 实 现对容 器 内液位 的精确 测量 。差 压液 位计 的工 作 原理是 把 液位 高 度 的 变 化 转换 成 压 差 的变 化 ，根 据低压 侧是 否 有 凝 结 水 ，差 压 液 位 计 可分 为干 管 与湿管 两种 ，湿 管 式 差 压 液 位计 常应 用 于 液 位 测 量 精度 要求 不高 的 场合 ，如 ＥＰＲ机 组 中除 氧器 的 液 位测 量 和控制 。
液 位
变 送 器 ｈ 凝 汽器
图 ２ 液 位 控 制 系统 结 构 示 意 图
２ 硬 件 部 分 ２．１ 液位 检 测装 置
液 位 （如 压 力 容 器 内 冷却 剂 液 位 、稳 压 器 液 位 和蒸 汽发 生器 液 位 ）是 核 电 厂重 要 的工 艺 过 程 参 数之 一 ，其 值 直 接 反 映 核 电 厂反 应 堆 的运 行 工 况 ，并关 系 到核 电厂 的安 全稳 定运 行 。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
来 自汽 轮 机 中低 压 缸 的蒸 汽 。
器
图 １ ＥＰＲ机 组 高压 加 热器 结构 示意 图 ＥＰＲ机 组 高 压 加 热 器 疏 水 液 位 通 过 ＤＣＳ系 统 和 就地 ＰＬＣ联合 控 制 。正 常 工 况 下 ，由 正 常疏 水 阀开度控 制 液 位 ，当高 压 加 热 器疏 水 液 位 高 高 时 ，就 地 ＰＬＣ控 制 危 急 疏 水 阀 向凝 汽器 排 水 ；当 液 位低 于一 定 高 度 时 ，危 急 疏 水 阀关 闭 。正 常 疏 水 调节 阀主要 用 于 高 加 液位 的正 常调 节 ，要 求 动 作平 稳 、精度 高 ；危急 疏水 调节 阀 主要用 于 高加 液 位 的调 节和 保护 ，要求 反应 迅 速及 时 ，当液 位 回至 正 常值 后 ，要 求 切换 不产 生扰 动 。 液 位控 制 系统 （图 ２）主要 由 ＤＣＳ控 制 器 、检 测装 置 （液 位 变 送 器 ｈ）、执 行 机 构 （阀 门 ）及 输 入／输 出接 口等 组 成 。被 控 量 经 过 传感 器 和 变送 器后 通 过输入 接 口传 送 到 ＤＣＳ控 制器 中 ；ＤＣＳ控
作 者 简 介 ：魏 建 东 （１９８７一），工 程 师 ，从 事 核 电 站 机 组 调 试 工 作 ，ｗｊｄ１４２５＠ １６３．ｅｏｍ。
３３４
化 工 自 动 化 及 仪 表
第 ４５卷
制 器经过 运 算后 输 出控制 信号 并通 过输 出接 口传 送 至执行 机构 ，用 以控 制被 控对 象 。
第 ４期
魏 建 东 ．ＥＰＲ机 组 高压 加 热 器 疏 水 液 位 控 制 的 实现 与优 化
３３３
Ｅ Ｐ Ｒ机 组 高压 加 热 器 疏 水 液 位 控 制 的 实 现 与 优 化
魏建 东
（中广 核 工 程 有 限公 司 ）
摘 要 分 析 ＥＰＲ机 组 高压 加 热 器疏 水 液 位 控 制 原 理 ，介 绍 液 位 控 制 系统 的硬 件 组 成 、软 件 功 能 和 控
制 过 程 ，并 提 出 了 实现 液 位 自动 控 制 的优 化 方 案 。
关 键 词 疏 水 液位 ＥＰＲ机 组 高压 加 热 器 自动 控 制
中 图分 类 号 ＴＨ８６２
文 献 标 识 码 Ｂ
文 章 编 号 １０００—３９３２（２０１８）０４—０３３３－０４
高压 加 热 器 的安 全 投 运 ，不 仅 可 以提 高 机 组 的热效率 ，还 能 确 保 核 电站 的 安全 可 靠 运 行 。而 合 理 的液 位 是保 证 加 热 器 安 全 经 济 运 行 的关 键 。 欧 洲 压 水 式 反 应 器 （Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｐｒｅｓｓｕｒｉｚｅｄ Ｗａｔｅｒ Ｒｅａｃｔｏｒ，ＥＰＲ）机组 高 压加 热器 采 用 卧式 三 段式 ｕ 形管 加 热器 ，给水 进 口管 进 入水 室 后通 过 ｕ形管 下端 进入传 热 区段 ，然后 依 次进 入疏水 冷 却段 、蒸 汽凝 结段 和过 热 蒸 汽 冷 却 段 ，最 终进 入水 室 上 部 完 成该 级 的加 热工作 … 。对 于卧式 内置 疏水 冷却 段 的高压加 热 器 ，液 位 过 低 会 使疏 水 冷 却 段 潜 水 口失 去虹 吸水 封 作 用 ，凝 结 段 汽水 混 流并 进 入 疏 水 冷 却段 ，造 成 下 端 差增 大 ，热经 济 性 变 差 －ｚ ；若 长 期处 于低 液 位 运行 ，将 导致 疏 水 冷 却 段 长 期 汽 水 混流 ，使 传热 管被 冲蚀进 而 引起 管束 振动 ；如 果 传 热管 大 面积 失 效 ，将 导 致 加 热 器报 废 。而 且 在 此过程 中 ，加 热 器 的 停运 几 率 和 检 修 量 也 将 急 剧增 加 。 因此 ，保 证 加 热 器 在 合 理 的 液 位 范 围 内 运行 、控 制液 位 的波动 幅度 至关 重要 。在此 ，笔 者 研究 ＥＰＲ机 组高 压加 热器 的疏水 液 位 控 制方 式 ， 为 电站加 热器 液位 自动控制 系 统提供 解 决方 案 。 １ 疏 水 液 位 控 制 原 理
液 位测 量仪 表 有 很 多 种 ，而 核 电厂 常 用 的 主 要 有浮 子式 、浮筒 式 、差压 式及 超声 波 式等 。浮 子 式 液位 测量 仪 表 主 要 由 变送 单 元 、浮子 和 弹 簧 组 成 ，浮 子 的长度 根据 测量 液位 的上 下 限值而 定 ，浮 子 直接 挂 在变 送 单 元 下 方 的 弹簧 上 ，出厂 时 要 根 据 测量 介 质 的 运 行 温 度 、压 力 和 比重 进 行 整 定 。 浮 筒式 液位 计 具 有体 积 小 、重量 轻 和安 装 成 本 低 的优点 。导 波雷 达 液 位 计 采 用 时 域 反 射 原 理 ，主 要 由变 送 器 、导 波 杆 、测 量 筒 和 连 接 法 兰 组 成 ，变 送 器通 过导 波 杆 发 出 电 磁 波脉 冲 ，当遇 到 容 器 内 的液体 表 面时 脉 冲 被 反 射 ，变送 器 内 的超 高 速 计 时 电路 通过 精 确 测 量 脉 冲 波 的传 导 时 间 ，从 而 实 现对容 器 内液位 的精确 测量 。差 压液 位计 的工 作 原理是 把 液位 高 度 的 变 化 转换 成 压 差 的变 化 ，根 据低压 侧是 否 有 凝 结 水 ，差 压 液 位 计 可分 为干 管 与湿管 两种 ，湿 管 式 差 压 液 位计 常应 用 于 液 位 测 量 精度 要求 不高 的 场合 ，如 ＥＰＲ机 组 中除 氧器 的 液 位测 量 和控制 。
液 位
变 送 器 ｈ 凝 汽器
图 ２ 液 位 控 制 系统 结 构 示 意 图
２ 硬 件 部 分 ２．１ 液位 检 测装 置
液 位 （如 压 力 容 器 内 冷却 剂 液 位 、稳 压 器 液 位 和蒸 汽发 生器 液 位 ）是 核 电 厂重 要 的工 艺 过 程 参 数之 一 ，其 值 直 接 反 映 核 电 厂反 应 堆 的运 行 工 况 ，并关 系 到核 电厂 的安 全稳 定运 行 。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
来 自汽 轮 机 中低 压 缸 的蒸 汽 。
器
图 １ ＥＰＲ机 组 高压 加 热器 结构 示意 图 ＥＰＲ机 组 高 压 加 热 器 疏 水 液 位 通 过 ＤＣＳ系 统 和 就地 ＰＬＣ联合 控 制 。正 常 工 况 下 ，由 正 常疏 水 阀开度控 制 液 位 ，当高 压 加 热 器疏 水 液 位 高 高 时 ，就 地 ＰＬＣ控 制 危 急 疏 水 阀 向凝 汽器 排 水 ；当 液 位低 于一 定 高 度 时 ，危 急 疏 水 阀关 闭 。正 常 疏 水 调节 阀主要 用 于 高 加 液位 的正 常调 节 ，要 求 动 作平 稳 、精度 高 ；危急 疏水 调节 阀 主要用 于 高加 液 位 的调 节和 保护 ，要求 反应 迅 速及 时 ，当液 位 回至 正 常值 后 ，要 求 切换 不产 生扰 动 。 液 位控 制 系统 （图 ２）主要 由 ＤＣＳ控 制 器 、检 测装 置 （液 位 变 送 器 ｈ）、执 行 机 构 （阀 门 ）及 输 入／输 出接 口等 组 成 。被 控 量 经 过 传感 器 和 变送 器后 通 过输入 接 口传 送 到 ＤＣＳ控 制器 中 ；ＤＣＳ控
作 者 简 介 ：魏 建 东 （１９８７一），工 程 师 ，从 事 核 电 站 机 组 调 试 工 作 ，ｗｊｄ１４２５＠ １６３．ｅｏｍ。
３３４
化 工 自 动 化 及 仪 表
第 ４５卷
制 器经过 运 算后 输 出控制 信号 并通 过输 出接 口传 送 至执行 机构 ，用 以控 制被 控对 象 。