7 第七章 二回路仪表和控制

V007B
V008B
V009B
V004D V005D
condenser V002B V003B
SRC002B SG
V001B PRIMARY LOOP B
FW
主蒸汽系统
• 主要热工参数测量
– 蒸汽发生器压力
• 5台压力变送器 • 1台用于记录、指示、报警。另外4台送信号去反应堆保 护系统及蒸汽发生器压力控制系统。
– 安全阀
• 7.16e6(开) 6.994e6(关)
主给水系统热工参数控制与测量
• 功能
– 在电厂稳态运行，或设计允许的变工况运行情况 下：通过改变主给水调节阀或主给水旁路调节阀 的开度，调节给水流量，以维持蒸汽发生器水位 在给定的程序水位上。
• 设备
– 有两台除氧器和容积为180m3的两台除氧器水箱， 3台出力为1077t/h的带前置泵的定速电动给水泵， 3台卧式串联高压加热器和A、B主给水调节阀及 “文丘利”流量测量喷咀等
–特殊稳态运行 ：
• 当系统在20%满功率以下运行时，只利用旁路管线。在 此期间所有旁路阀都处于开启位置。主阀处于关闭状态。 • 当系统在≥20%满功率运行时，主阀处于开启位置，旁 路阀处于关闭位置。
主给水系统
• 运行及控制
–特殊瞬态运行 ：
• 每一台蒸汽发生器设有给水隔离信号。5秒内关 闭主、旁给水调节阀。
M 9.954 M 0 20% 汽轮机调速汽 门后压力
主给水系统
• 运行及控制
– 正常运行:
• 当负荷<20%满功率时采用单冲量和旁路调节阀控制。当 负荷≥15%满功率时采用三冲量和主给水调节阀控制 • 在任何情况下运行人员根据需要可进行手/自动无扰动切 换。 • 给水调节阀(主、旁)在正常运行时，阀全开、全关全行程 时间20秒
主蒸汽系统
silencer
大气释放阀 大气释放隔离 蒸汽旁排阀 阀
V002A V003A
V004A V005A
V006A
V007A
V008A
V009A
SRC002A SG
V004C V005C
安全阀
V001A PRIMARY LOOP A
FW
主蒸汽隔离阀
silencer
V004B V005B
V006B
–正常游和下游隔离 阀没有在开启位置，则应先把它们开启。 • 在启动时可开启放气阀，以释放聚集在管道高 点的空气。
主给水系统
• 给水隔离驱动信号：
– 高给水流量>120％&P－4&(冷却剂低平均温度 <278度||冷却剂低流量<40%) – 蒸发器高高水位>11m – 主蒸汽管道低压力(来自于安注信号)<3.92MPa – 冷却剂低平均温度<278度&P-4 – 手动给水隔离 图7.3-1(5)
蒸汽发生器水位调节系统
• 三冲量调节器瞬态响应
– 在瞬态工况或负荷变化率较大时，蒸汽流量的变化会引起蒸 发器水位的变化，但这种变化可能会引起的给水量的变化是 反方向的 – “虚假液位” ：负荷突然增加时，蒸汽流量增加，蒸汽流量 的增加从质量平衡的关系来讲应该增加给水量，但是负荷的 突然增加会使蒸发器的压力下降，而引起水位“膨胀”（即 所谓的虚假液位）引起给水量减小 – 解决方案： • 实际测量的水位信号，经过一阶惯性环节，使水位膨胀 期间瞬变信号被延时 • 利用水位调节单元输出的流量误差和蒸汽流量信号的变 化趋势相反 ，两个信号求和相互抵消 ，待“虚假液位” 过后，蒸汽流量信号将占主导作用，接受实际的水位信 号也起作用。
• 给水调节单元
–蒸汽流量和给水流量信号进行比较，质量误差， 经比例加积分环节去改变给水量 –目的是保持给水与蒸汽质量平衡，实现蒸发器水 位保持在给定水位上。
• 水位调节单元
–标定的误差使得信号上的平衡而实际质量上存在 不平衡 –蒸发器的实际液位与参考液位偏差转换为流量误 差，经流量调节单元的比例加积分环节改变给水 量
–核功率信号作为单冲量调节器的前馈信号
• 当功率变化时，还未等到水位L发生变化，前馈 量核功率信号就向旁路给水调节阀给出了动作 信号，及时消除了核功率的扰动影响，而使被 调水位L基本不变
蒸汽发生器水位调节系统
• 三冲量调节器
–电站功率大于20%额定功率时，三冲量调 节器投入 –三冲量调节系统由主调节器和副调节器组 成
F
v02A
DIESEL DRIVEN PUMP A
F
SAF-V10B
V09B
V08B
V07B
V05B
V04B
V03B
v02B
MOTOR DRIVEN PUMP A
v05
SSF-V07A v06A
v04
v03
除氧器
v02
V06B
MS
V07B V007B V004B V008B
v11 SSF-v12
除氧器
蒸汽发生器水位调节系统
• 主给水调节阀与旁路给水调节阀的切换
–旁路给水调节阀和主给水调节阀的切换是通过18% 蒸汽流量信号触发一套切换程序来实现的。 –整个切换过程需2分钟完成。在升、降功率经过 18%功率时两阀的切换过程中，给水流量基本保持 不变，这是通过切换程序中预置的切换曲线来实 现。另一方面切换过程中，调节器输出的调节信 号仍然对阀门进行控制。
• 5个给水流量，用于保护、控制、批示、报警
– 除氧器水箱水位
• 分别用于调节、指示及联锁
– 给水压力
• 主要用于指示
– 给水温度
主给水系统
• 运行及控制
– 在正常运行时，蒸汽发生器水位设定值如图 – 无负荷工况低水位可以限制主蒸汽管道破裂事故的严重程度 随功率的增加，要求提高水位，以使在密度减小的过程中保 持蒸汽发生器水的总装量。 – 较高的水位还可以保证当核电站减负荷时不会导致超过低— —低水位事故保护停堆定值。 – 20%功率后水位稳定在一定值上的目的是保证蒸汽发生器的蒸 程序 汽品质。 10.474 液位
F
SRC002B SG FEEDWATER MANIFOLD SMF-V001B V002B V005B V003B V006B
F
SSF-V10B PRIMARY LOOP B V10C V09C
v09B v04C
V08B V03C
v08C
v07C
v05C
v02C
DIESEL DRIVEN PUMP B
主给水系统
• 控制原则
–主给水系统采用单冲量调节系统和三冲量 调节系统
• 承受±10%阶跃外负荷的扰动而不引起反应堆 紧急停堆 • 承受5%满功率/分负荷线性上升或下降的扰动， 不引起蒸汽发生器高水位或低水位紧急停堆
蒸汽发生器水位调节系统
• 功能
–调节蒸发器水位稳定在给定水位上
• 系统
–单冲量调节系统和三冲量调节系统
主蒸汽系统
• 蒸汽发生器压力控制
– 旁排阀、大气释放阀、安全阀 – 旁排阀
• 在反应堆未开堆前就没有足够的蒸汽用于凝汽器抽真空。真空 未建立，旁路排放系统被闭锁，蒸汽发生器的压力就不可通过 旁路排放系统来调整
– 大气释放阀
• 当蒸汽发生器压力升高而大于给定值蒸汽发生器单冲量调节器 输出比例加积分的调节信号去开大气释放阀 • 每台蒸发器都设计2套蒸汽发生器压力调节器。一套用于正常运 行，安装在主控室，另一套安装在应急控制室，用于事故控制 或“冷停堆”（可自动、手动）。 • 6.619e6(开) 6.4e6（关）
主蒸汽系统
• 主蒸汽隔离阀驱动信号
– 安全壳高高压力 >0.147Mpa （无条件），整定值 同安全壳喷淋 – 冷却剂低低平均温度 <264。C（低功率常压），连 锁条件为:核功率低于某一值1% – 主蒸汽管道低压力 <3.92MPa（常压），连锁条件 为：当稳压器压力低于P11整定值时，允许手动必 须该信号 – 蒸汽管道压力高负变化率 >0.686MPa/s(低压),连锁 条件为：当稳压器压力低于P11整定值时，允许手 动必须该信号 – 手动主蒸汽隔离（无条件） 图7.3-1(6)
PWR控制保护与核测系统 第七章 二回路仪表和控制
林萌
2005年4月
内容
• 1. • 2. 二回路热工测量仪表 主蒸汽系统热工参数控制与测量
主要热工参数测量 主蒸汽快关隔离阀 蒸汽发生器压力控制 – 2.1 – 2.2 – 2.4
• 3. • 4.
– – – – –
主给水系统热工参数控制与测量 蒸汽发生器水位调节系统
• 单、三冲量调节器的切换
–单、冲量调节器的切换被设计成紧接着主旁阀切 换完成之后。单、三冲量调节器的切换是无扰动 的，这是因为单冲量处于工作状态时，三冲量的 输出跟踪单冲量的输出，同样，三冲量处于工作 状态时，单冲量跟踪三冲量。
4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 单冲量调节器 三冲量调节器 主给水调节阀与旁路给水调节阀的切换 单、三冲量调节器的切换 系统输入信号
增加二回路系统流程图
二回路热工测量仪表
• 温度测量仪表
– 电阻温度计和热电偶 – 充填流体的温度传感器
• 压力测量仪表
– 布登压力检测表 – 电容式变送器
• 流量仪表
单冲量给水控制图
三冲量给水控制图
蒸汽发生器水位调节系统
• 控制器的传递函数
–水位滤波器 –给定水位滤波器 –水位补偿(低负荷) –水位补偿(高负荷) –给水补偿 –蒸汽流量补偿
蒸汽发生器水位调节系统
• 单冲量调节器
–低功率时，单冲量调节器工作 。 –蒸发器水位信号为反馈信号
• 当水位改变时，由反馈调节来保证被调整量水 位L等于给定值
– 汽轮机高低压缸进汽压力
• • • • 5台变送器 1台指示、记录 2台 汽机保护和脱扣系统 2台反应堆保护、核功率调节及蒸汽发生器给水调节系统
主蒸汽系统
• 主蒸汽快关隔离阀（MSIV）控制
– 在核电厂主蒸汽管道或主给水管道破裂时， 起隔离作用以保护反应堆。 – 当保护信号作用或管道破裂时，在5秒钟内 快速关闭 – 主蒸汽隔离阀（设备）控制原理略
F
V10D
V09D
v08D
v07D
v05D
v04D
V03D
v02D
FEEDWATER CONTROL
MOTOR DRIVEN PUMP B
主给水系统
• 主要热工参数测量
– 控制盘上设有如下指示，状态灯和控制器：
• 水位指示 、给定水位指示 、主/旁阀全开/全关状态指示 、 给水流量、蒸汽流量指示 、单、三冲量状态切换指示灯 、 主、旁阀手/自动操作 、主、旁阀切换开关 。
• 为克服低功率时主给水调节阀小开度控制上的困难，及 给水与蒸汽流量测量上的困难，设置了与主给水调节阀 并联的旁路给水调节阀。 • 在小于18%功率时，旁路给水调节工作，主给水调节阀 全关。旁路调节阀接受单冲量调节器输出 • 当汽机功率大于18%时，主给水调节阀工作，旁路给水 调节阀全关 。主给水调节阀接受三冲量调节器的输出。 • 单、三冲量调节器的切换在主、旁调节阀切换完成后进 行。
旁路调节阀
MS
给水系统
EMERGENCY FEEDWATER TANK
主调节阀
V007A V004A V008A
F
SRC002A SG SMF-V001A V002A V005A V003A V006A V01A V10A PRIMARY LOOP A SAF-V10A V09A V08A V07A V05A V09A V04A V08A V03A V01B FEEDWATER MANIFOLD
• 主调节器也叫水位调节单元，它的功能是根据 水位来改变给水量 • 副调节器也叫给水调节单元，它的功能是保持 给水和蒸汽的质量平衡。
蒸汽发生器水位调节系统
• 输入 ：
–三路水位测量通道； –三路蒸汽流量测量通道； –三路给水流量测量通道； –汽轮机冲动级压力 (蒸汽发生器程序液位 )
蒸汽发生器水位调节系统
– 报警信号：
• 蒸汽发生器水位高、低报警 、测量水位与给定水位偏差 报警(高低偏差)、蒸汽流量高报警、给水流量高报警 、 蒸汽流量大于给定给水流量一个固定值的报警(即汽水失 配)
主给水系统
• 热工水力参数测量：
– 蒸发器液位
• 4个窄量程液位变送器，用于保护和控制 • 2个宽量程液位
– 主给水流量
– 孔板及文丘利管
• 液位测量仪表
– 液体静压头的压差测量
主蒸汽系统热工参数控制与测量
• 功能：
– 蒸汽发生器二次侧产生的核蒸汽输送到汽轮机组
• 系统：
– 两台蒸汽发生器用超级蒸汽管道通过贯穿件与各 自主蒸汽快关隔离阀相连。 – 在超级蒸汽管道上分别装有4只安全阀和1只大气 释放阀。 – 主蒸汽快关隔离阀后是蒸汽联络母管，母管的作 用是平衡主蒸汽管道和A、B蒸汽发生器的压力。