防止核电站主蒸汽管道超压的控制系统和控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种防止核电站主蒸汽管道超压的控制系统和控制方法，属于核安全技术领域。所述系统包括：凝汽器，反应堆，汽轮机，安装在主蒸汽管道与凝汽器相连接的管道上的旁路阀，与凝汽器相连接并用于测量凝汽器压力数值的检测单元，以及与所述检测单元通讯连接并用于根据所述凝汽器压力数值向反应堆发出核岛跳堆信号及向所述旁路阀发出阀门开启或者关闭信号的控制器；本发明专利技术通过引入“凝汽器故障”信号，参与汽轮机及反应堆的控制保护，启动旁路排放阀门，达到提前干预机组状态的目的，保证跳堆后的主蒸汽排放时间，有效防止主蒸汽管道超压。

Control system and method for preventing overpressure of main steam pipeline of nuclear power station

The invention discloses a control system and a control method for preventing overpressure of a main steam pipeline of a nuclear power station. The system comprises a condenser, reactor, steam turbine, bypass valve installation is connected on the main steam pipe and condenser pipe, and the condenser is connected and a detection unit for measuring the value of condenser pressure, and the detection unit for connection and communication according to the numerical the condenser pressure sent to the reactor and nuclear reactor signal jump to the bypass valve to open or close a valve signal controller; the invention through the introduction of the \condenser fault\ signal, control and protection in steam turbine and reactor, start-up bypass valve, to achieve the purpose of early intervention unit status, ensure the main steam discharge after the time jump heap, effectively prevent the main steam pipe pressure.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及核安全
，尤其涉及一种用于核电站主蒸汽管道防超压控制保护，更具体地说，提供了一种防止核电站主蒸汽管道超压的控制系统和控制方法。
技术介绍
根据CRP1000压水堆核电站技术特点，核岛跳堆后反应堆部分余热需要通过蒸汽发生器转变为蒸汽带出，以保证反应堆安全停堆。由于核岛跳堆时汽轮机已经跳机，蒸汽发生器产生的大量蒸汽无法进入汽轮机，只能通过汽轮机旁路排放系统排放至凝汽器；凝汽器作为核电厂二回路内的最终热井，接收二回路内所有热力设备的应急排放，同时凝汽器设备本身设有“凝汽器不可用”的压力限值，过多的蒸汽排入凝汽器将导致凝汽器压力的升高并触发“凝汽器不可用”压力限值，汽轮机旁路排放系统关闭，如若汽轮机旁路排放系统已经关闭而蒸汽发生器产生的蒸汽未能完全排除，将导致主蒸汽管道超压。根据核电站事故规程，主蒸汽管道超压属于Ⅲ类工况事件，所以需要杜绝和严格控制这种现象的出现。因此需要设置一个控制系统，引入控制条件，确保反应堆跳堆后产生的蒸汽能顺利排入凝汽器而不会导致主蒸汽管道超压。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中存在的蒸汽发生器产生的蒸汽不能及时完全排除、导致主蒸汽管道超压的问题，提供了一种可有效防止核电站主蒸汽管道超压的控制系统和控制方法。本专利技术就上述技术问题而提出的技术方案如下：一方面，提供了防止核电站主蒸汽管道超压的控制系统，所述系统包括：用于接收核电厂二回路内蒸汽的凝汽器，与所述凝汽器连接的反应堆，和安装在主蒸汽管道与所述凝汽器相连接的管道上的旁路阀，以及汽轮机，其中所述系统还包括：凝汽器压力检测单元，安装在所述凝汽器上，用于获取所述凝汽器实际压力信号；控制器，分别与所述检测单元、汽轮机，反应堆和旁路阀电连接，用于根据所述凝汽器实际压力信号判断所述压力信号是否满足第一预设条件和第二预设条件，当所述凝汽器压力满足所述第一预设条件和第二预设条件时，向所述反应堆发出核岛跳堆信号及向所述旁路阀发出阀门开启或者关闭信号。本专利技术上述的系统中，所述控制器包括：存储模块：用于预先设置和存储所述第一预设条件和所述第二预设条件，其中所述第一预设条件到第二预设条件的时间须大于一预设时间；比较模块：用于判断所述凝汽器的实际压力信号是否大于所述第一预设条件；还用于判断所述凝汽器的实际压力信号是否继续升高并大于所述第二预设条件；控制模块：用于根据上述判断条件判断满足第一预设条件时，发出核岛跳堆信号及阀门开启信号；还用于判断满足第二预设条件时，发出阀门关闭信号；所述旁路阀，用于根据所述控制模块发出的核岛跳堆信号及阀门开启信号来开启阀门，以排出所述主蒸汽管道中的蒸汽进行降压；所述旁路阀还用于根据所述控制模块发出的阀门关闭信号，闭锁所述汽轮机旁路排放。本专利技术上述的系统中，所述第一预设条件为凝汽器故障压力信号值，所述凝汽器故障压力值是通过计算得到的凝汽器压力变化曲线确认得到，所述凝汽器压力变化曲线是压力和时间正相关的变化曲线；所述第二预设条件为凝汽器不可用压力信号值，所述凝汽器不可用压力信号值为根据所述凝汽器及汽轮机设备固有特性确定的一压力点。本专利技术上述的系统中，确认所述故障压力信号值的具体过程包括：确定所述凝汽器不可用压力信号值在所述凝汽器压力变化曲线上对应时间上的坐标值为T1；以该时间T1在时间坐标轴上为最大时间，从所述故障压力信号值达到所述不可用压力点的时间须大于所述预设时间T；根据公式(A)计算T2时间：T2＝T1-T (A)根据计算所得时间T2以及通过该时间T2利用反推法在所述凝汽器压力变化曲线上得到一压力点值，所述压力点值为所述故障压力信号值。本专利技术上述的系统中，所述预设时间为旁路排放时间。。本专利技术上述的系统中，所述凝汽器压力变化曲线根据所述凝汽器的瞬态热力计算得到；所述凝汽器瞬态热力计算通过计算某一i时刻凝汽器管束有效换热长度、换热量、排入凝汽器的蒸汽量，计算蒸汽经换热管束冷凝后的蒸汽量变化，根据凝汽器的汽侧体积，计算对i时刻凝汽器汽侧密度的影响，得出下一时刻(i+1)凝汽器汽侧压力，获得所述凝汽器压力变化曲线。另一方面，提供了一种防止核电站主蒸汽管道超压的控制方法，所述方法包括：S100、获取所述凝汽器内实际压力信号；S200、判断所述压力信号是否满足第一预设条件和第二预设条件；S300、当所述凝汽器压力满足所述第一预设条件时，向所述反应堆发出核岛跳堆信号及向所述旁路阀发出阀门开启信号，S400、当所述凝汽器的瞬态压力继续升高并大于第二预设条件时，向所述旁路阀发出阀门关闭信号。本专利技术上述的方法中，在步骤S100之前还包括如下步骤：S010、预先设置和存储所述第一预设条件、所述第二预设条件；所述第一预设条件为凝汽器故障压力信号值，所述凝汽器故障压力值通过计算得到的凝汽器压力变化曲线确认；所述第二预设条件为凝汽器不可用压力信号值，所述凝汽器不可用压力信号值为根据所述凝汽器及汽轮机设备固有特性确定一压力点；所述故障压力信号值的确认通过在所述凝汽器压力变化曲线选择一凝汽器压力点，其达到压力变化曲线上不可用压力点的时间须大于一个预设时间，该预设时间为旁路排放时间。本专利技术上述的方法中，在步骤S300和所述步骤S400之后还包括如下步骤：S301、根据核岛跳堆信号及阀门开启信号开启阀门，以排出主蒸汽管道中的蒸汽进行降压；S401、根据所述控制模块发出的阀门关闭信号，闭锁所述汽轮机旁路排放。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过在系统中新增凝汽器压力检测单元，并根据引入新的控制条件，判断实际检测的凝汽器压力值是否满足不同的预设条件，如果获取的实际检测压力满足第一预设条件时，判断到达故障压力点，控制向所述反应堆发出核岛跳堆信号及控制旁路阀打开卸压，如果判断实际检测的凝汽器压力继续升高到不可用压力信号时控制旁路阀闭合，闭锁汽轮机的旁路排放。本专利技术通过引入“凝汽器故障”信号，参与汽轮机及反应堆的控制保护，启动旁路排放阀门，达到提前干预机组状态的目的，保证跳堆后的主蒸汽排放时间，有效降低和防止了主蒸汽管道超压现象的发生，使系统可以正常运行，保证了反应堆安全停堆。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例一的控制系统结构示意图；图2是本专利技术实施例一控制器结构示意图；图3是本专利技术实施例一换热管束中循环水流速、流量随时间的变化曲线图；图4是本专利技术实施例一初始时刻循环水温度沿管束长度方向的分布图；图5是本专利技术凝汽器瞬态压力和时间的变化曲线示意图。图6是本专利技术实施例二控制方法流程图。具体实施方式为了解决现有技术中所存在的主蒸汽管道超压不可控所造成的事故发生，本专利技术旨在提供一种可有效控制其超压的控制系统和控制方法，其核心思想是：提供了一种防止核电厂主蒸汽管道超压的控制系统，主要以凝汽器为研究对象，利用传热学热交换原理、表面式凝汽器设计相关规范为理论设计工具，通过后台计算机计算得到凝汽器瞬态压力和时间的变化曲线；通过对该曲线进行分析，确定引入新的控制条件，在核电厂主蒸汽管道工作时，通过安装在凝汽器上的凝汽器压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种防止核电站主蒸汽管道超压的控制系统，所述系统包括：用于接收核电厂二回路内蒸汽的凝汽器，与所述凝汽器连接的反应堆，和安装在主蒸汽管道与所述凝汽器相连接的管道上的旁路阀，以及汽轮机，其特征在于，所述系统还包括：凝汽器压力检测单元，安装在所述凝汽器上，用于获取所述凝汽器实际压力信号；控制器，分别与所述检测单元、汽轮机，反应堆和旁路阀电连接，用于根据所述凝汽器实际压力信号判断所述压力信号是否满足第一预设条件和第二预设条件，当所述凝汽器压力满足所述第一预设条件和第二预设条件时，向所述反应堆发出核岛跳堆信号及向所述旁路阀发出阀门开启或者关闭信号。

【技术特征摘要】
1.一种防止核电站主蒸汽管道超压的控制系统，所述系统包括：用于接收核电厂二回路内蒸汽的凝汽器，与所述凝汽器连接的反应堆，和安装在主蒸汽管道与所述凝汽器相连接的管道上的旁路阀，以及汽轮机，其特征在于，所述系统还包括：凝汽器压力检测单元，安装在所述凝汽器上，用于获取所述凝汽器实际压力信号；控制器，分别与所述检测单元、汽轮机，反应堆和旁路阀电连接，用于根据所述凝汽器实际压力信号判断所述压力信号是否满足第一预设条件和第二预设条件，当所述凝汽器压力满足所述第一预设条件和第二预设条件时，向所述反应堆发出核岛跳堆信号及向所述旁路阀发出阀门开启或者关闭信号。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器包括：存储模块：用于预先设置和存储所述第一预设条件和所述第二预设条件，其中所述第一预设条件到第二预设条件的时间须大于一预设时间；比较模块：用于判断所述凝汽器的实际压力信号是否大于所述第一预设条件；还用于判断所述凝汽器的实际压力信号是否继续升高并大于所述第二预设条件；控制模块：用于根据上述判断条件判断满足第一预设条件时，发出核岛跳堆信号及阀门开启信号；还用于判断满足第二预设条件时，发出阀门关闭信号；所述旁路阀，用于根据所述控制模块发出的核岛跳堆信号及阀门开启信号来开启阀门，以排出所述主蒸汽管道中的蒸汽进行降压；所述旁路阀还用于根据所述控制模块发出的阀门关闭信号，闭锁所述汽轮机旁路排放。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一预设条件为凝汽器故障压力信号值，所述凝汽器故障压力值是通过计算得到的凝汽器压力变化曲线确认得到，所述凝汽器压力变化曲线是压力和时间正相关的变化曲线；所述第二预设条件为凝汽器不可用压力信号值，所述凝汽器不可用压力信号值为根据所述凝汽器及汽轮机设备固有特性确定的一压力点。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于：确认所述故障压力信号值的具体过程包括：确定所述凝汽器不可用压力信号值在所述凝汽器压力变化曲线上对应时间上的坐标值为T1；以该时间T1在时间坐标轴上为最大时间，从所述故障压力信号值达到所述不可用压力点的时间须大于所述预设时间T；根据公式(A)计算T2时间：T2＝T1-T (A)根据计算所得时间T2以及通过该时间T2利用反推法在所述凝汽器压力变化曲线上得到一压力点值，所述压力点值为所述故障压力信号值。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于：所述预设时间为旁路排放时间。6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述预设时间大于10秒。7.根据权利要求3-6任一所述的系统，其特征在于，所述凝汽器故障压力值为26kPa.a，凝汽器不可用压力值为50kPa.a，所述控制单元用于判断当所述凝汽器故障压力值大于26kPa.a凝汽器故障信号触发，此时和到达凝汽器不可用压力值50kPa.a的时间大于10秒。8.根据权利要求3所述的系...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏鸿，姜成仁，范逸致，丁佳鹏，刘星，陈齐平，罗重奎，彭磊，
申请(专利权)人：中广核工程有限公司，中国广核集团有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44