一种核电站中防止堆芯热功率超限值的方法技术

本发明专利技术公开一种核电站中防止堆芯热功率超限值的方法，包括：获取汽轮机中高压缸入口压力实测值，将高压缸入口压力实测值与汽轮机高压缸入口压力定值进行比例积分计算；将比例积分计算结果和蒸汽流量定值作用于功率控制回路，根据比例积分计算结果或蒸汽流量定值，汽轮机调节系统通过控制高压缸阀门的开度控制堆芯热功率超限。长期以来，堆芯热功率超限值问题都无法得到有效解决，使得堆芯在瞬态工况时很容易产生潜在危害，本发明专利技术通过合理设置高压缸入口压力定值和蒸汽流量定值，使汽轮机调节系统根据二者中的其中任何一定值，通过控制高压缸阀门的开度有效的自动控制堆芯热功率超限，避免堆芯热功率超限值后带来的堆芯危害和核安全问题。

【技术实现步骤摘要】
一种核电站中防止堆芯热功率超限值的方法
本专利技术涉及压水堆核电站关健
，具体涉及到压水堆核电站中汽轮机功率控制以防止堆芯热功率超限值的技术。
技术介绍
核电站(NuclearPowerPlant)是利用核裂变(NuclearFission)或核聚变(NuclearFusion)反应所释放的能量产生电能的发电厂。我国首台国外引进的核电站中，汽轮机功率控制系统采用了当时较先进的分层计算机控制系统，包括英国GEC-ALSTOM公司首次采用法国EDF电力公司的先进核电站所使用的汽轮机控制理念——汽轮机高压缸入口压力控制模式，这是一项通过实现核电站功率控制的稳定性来保证核安全的重要理念，以此核电站为参考核电站，维持热功率和其他主要支行参数不变，结合经验反馈和核安全技术的发展要求，通过多项技术改进所建立的核电站，则进一步提高了核电站安全水平和技术经济性能，使我国的核电站总体性能达到了国际同类型在役核电站的先进水平。之后，我国核电站技术更是按照“自主设计、部件采购”的模式实施，在之前核电站的技术基础上，根据支行经验反馈和法国同类机组批量改造计划，进行了多项技术改进，如果说首台国外引进的核电站使我国核电技术达到了国际核电1980年代末的水平，那么，之后建立的新的核电站则使我国核电技术达到了国际核电1990年代中的水平。目前，我国核电
所采纳的CPR1000方案(中国压水堆方案)是我国改进型百万千瓦级(1000MW)压水堆核电技术方案，它是在引进、消化、吸收国外先进技术的基础上，结合20多年来的渐进式改进和自主创新形成的“二代加”百万千瓦级压水堆核电技术，它使我国核电站的综合技术安全经济指标达到目前国际同类核电站的先进水平。CPR1000方案具有许多优良的技术特点，比如：基于状态导向的事故处理规程(SOP)、首炉18个月换料方案、堆腔注水、长寿命压力容器(设计寿命达60年)、主回路破前漏(LBB)和可视化进度控制等等，CPR1000方案将使我国的核电站综合技术安全经济指标达到目前国际同类核电站的先进水平。CPR1000方案的使用，使我国核电技术得到飞速发展，但是，在CPR1000方案的使用中，仍存在一些严重影响核安全且难以克服的问题，比如核岛反应堆堆芯超功率问题，这一问题出现的关键原因在于：CPR1000机组堆机功率的协调控制采用堆跟机的方式，反应堆的核功率是跟随汽轮机的功率进行调节变化的，汽轮机的功率的上升会导致反应堆热功率的也上涨，那么，在瞬态工况下，由于单纯的功率上限控制(遵循汽轮机调节系统(GRE)自动功率控制原理)并不能保证反应堆功率瞬时不超102％PN(PN为功率单位)的上限功率，比如汽轮机效率下降时，电功率与核功率的线性关系会被破坏，汽轮机的功率维持不变，但核岛反应堆功率则上涨导致超功率。热功率不超过102％，是核电领域技术规范的强制要求，一旦核岛反应堆发生超功率现象，热功率超过102％，后果将不堪设想，对堆芯的安全带来潜在的危害。当前，GRE无法防止核岛反应堆超功率事件的发生，主要依靠操作员人为干预，比如：在某机组的GRE瞬态事件中，由于汽轮机效率变差，功率由1083Mwe下降到1080Mwe，GRE为了恢复1083MWe,自动使得所有高压缸调阀开度由62％上涨到96％，蒸汽流量(SD)由100％上涨到100.8％。，主汽压力由6.19Mpa(98.5％)上涨到6.3MPa(100.2％)。VVP蒸汽流量增大了107t/h，一回路热功率由2890Mwe上涨到2960Mwe，距离102％(2963Mwe)热功率定值只有3Mwe，所幸的是，操作员的人为干预较快避免了热功率继续上涨。由于GRE无法防止核岛反应堆超功率事件的发生，主要依靠操作员根据瞬态工况人为进行热功率的调节干预，很容易因为人因失误，带来严重的堆芯危害和核安全问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种核电站中防止堆芯热功率超限值的方法，能有效防止核岛反应堆中堆芯热功率超限值现象，避免堆芯热功率超限值后带来的堆芯危害和核安全问题。本专利技术采用如下技术方案；一种核电站中防止堆芯热功率超限值的方法，包括如下步骤：S3：获取汽轮机中高压缸入口压力实测值，将汽轮机高压缸入口压力定值与高压缸入口压力实测值进行比例积分计算；S4：将PI运算结果和蒸汽流量定值作用于功率控制回路，根据比例积分计算结果或蒸汽流量定值，汽轮机调节系统通过控制高压缸阀门的开度控制堆芯热功率超限。通过高压缸入口压力定值和蒸汽流量定值，使汽轮机调节系统根据二者中的其中任何一定值，通过控制高压缸阀门的开度有效的自动控制堆芯热功率超限，避免堆芯热功率超限值后带来的堆芯危害和核安全问题作为优选，还包括：S1：获取汽轮机的满功率、汽轮机中高压缸阀门全开时的热功率及汽轮机目标热功率；S2：以满功率及高压缸阀门全开时的热功率为计算基准点，且以目标热功率为上限，计算汽轮机高压缸入口压力定值和蒸汽流量定值。优选实施例中，则是结合汽轮机的满功率、高压缸阀门全开时的热功率及汽轮机目标热功率，合理进行高压缸入口压力定值和蒸汽流量定值的设置，以便通过控制高压缸阀门的开度有效的自动控制堆芯热功率超限。作为优选，步骤S2包括如下子步骤：S201：以满功率及高压缸阀门全开时的热功率为计算基准点，根据热平衡图插值计算方法计算目标热功率相对于满功率的压力增量；S202：获取满功率时高压缸入口压力实际值和阀门全开时汽轮机入口压力实际值；S203：根据计算的压力增量、获取的满功率时高压缸入口压力实际值和阀门全开时汽轮机入口压力实际值，得到高压缸入口压力定值。作为优选，子步骤S201包括：S2011：分别根据满功率工况时热平衡图和阀门全开工况时热平衡图插值计算与汽轮机目标热功率相对应的电功率；S2012：根据高压缸入口压力电功率曲线计算汽轮机目标热功率相对于满功率的压力增量。在优选实施例中，通过热平衡图插值计算方法获得目标热功率相对于满功率的压力增量，热平衡图插值计算方法能够有效减小计算过程中的绝对误差值，使得计算结果更加准确，而在确定高压缸入口压力定值时，由于理论值与实际值存在少许偏差，因而综合考虑满功率时高压缸入口压力实际值和阀门全开时汽轮机入口压力实际值并结合热平衡图插值计算方法计算出的压力增量，能够使得最终获得的高压缸入口压力定值更加准确，从而使得汽轮机调节系统对高压缸阀门开度进行合理控制，防止瞬态工况时堆芯功率超超限。作为优选，步骤S2还包括如下子步骤：S205：根据热平衡图数据及瞬态工况时的阀位增量，计算汽轮机目标热功率相对于满功率的阀位增量；S206：通过计算得到的阀位增量得到蒸汽流量定值。作为优选，子步骤S205具体包括：S2051：根据热平衡图数据，进行内插值计算，得到汽轮机目标热功率对应的汽轮机流量；S2052：获取满功率时汽轮机流量，并根据得到的目标热功率时汽轮机流量，计算汽轮机目标热功率相对于满功率的汽轮机流量增量；S2053：获取瞬态工况时的阀位增量，并根据计算的汽轮机流量增量获得汽轮机目标热功率相对于满功率的阀位增量。作为优选，子步骤S206具体包括：S2061：获取满功率时对应的阀门开度；S2062：将获得的满功率时的阀门开度加上计算得到的阀位增量，得到与汽轮机目标热功率对应的阀门开度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种核电站中防止堆芯热功率超限值的方法，包括如下步骤：S3：获取汽轮机中高压缸入口压力实测值，将高压缸入口压力实测值与汽轮机高压缸入口压力定值进行比例积分计算；S4：将比例积分计算结果和蒸汽流量定值作用于功率控制回路，根据比例积分计算结果或蒸汽流量定值，汽轮机调节系统通过控制高压缸阀门的开度控制堆芯热功率超限。

【技术特征摘要】
1.一种核电站中防止堆芯热功率超限值的方法，包括如下步骤：S1：获取汽轮机的满功率、汽轮机中高压缸阀门全开时的热功率及汽轮机目标热功率；S2：以满功率及高压缸阀门全开时的热功率为计算基准点，且以目标热功率为上限，计算汽轮机高压缸入口压力定值和蒸汽流量定值；S3：获取汽轮机中高压缸入口压力实测值，将高压缸入口压力实测值与汽轮机高压缸入口压力定值进行比例积分计算；S4：将比例积分计算结果和蒸汽流量定值作用于功率控制回路，根据比例积分计算结果或蒸汽流量定值，汽轮机调节系统通过控制高压缸阀门的开度控制堆芯热功率超限；所述步骤S2包括如下子步骤：S201：以满功率及高压缸阀门全开时的热功率为计算基准点，根据热平衡图插值计算方法计算目标热功率相对于满功率的压力增量；S202：获取满功率时高压缸入口压力实际值和阀门全开时汽轮机入口压力实际值；S203：根据计算的压力增量、获取的满功率时高压缸入口压力实际值和阀门全开时汽轮机入口压力实际值，得到高压缸入口压力定值。2.如权利要求1所述的核电站中防止堆芯热功率超限值的方法，其特征在于，所述子步骤S201中：以满功率及高压缸阀门全开时的热功率为计算基准点，根据热平衡图插值计算方法计算目标热功率相对于满功率的压力增量时，还同时根据热平衡插值计算方法得到满功率时高压缸入口压力变化1巴时核岛热功率的变化值；所述子步骤S203中，根据计算的压力增量、获取的满功率时高压缸入口压力实际值和阀门全开时汽轮机入口压力实际值及核岛热功率的变化值四者获取高压缸入口压力定值。3.如权利要求1所述的核电站中防止堆芯热功率超限值的方法，其特征在于，所述步骤S2还包括如下子步骤：S204：对满功率时高压缸入口压力变化1巴时核岛热功率的变化值进行修正，获取核岛热功率修正后的变化值；所述子步骤S203中，根据计算的压力增量、获取的满功率时高压缸入口压力实际值、阀门全开时汽轮机入口压力实际值及核岛热功率修正后的变化值四者得到高压缸入口压力定值。4.如权利要求3所述的核电站中防止堆芯热功率超限值的方法，其特征在于，所述子步骤S204中，先根据公式：计算高压缸压力变化1巴时，对应的电功率的变化值，再根据电功率的变化值得到对应核岛热功率修正后的变化值，其中，K＝1.035+0.1*x，x为入口干度，Pz为背压，P0为初压，Pi为变化前的功率，D为进汽量；△Ht为理想比焓降；ηri为内效率，△P0为初压的变化，△Pi为功率的改变值。5.如权利要求1所述的核电站中防止堆芯热功率超限值的方法，其特征在于，所述子步骤S201包括：S2011：分别根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔毓鸣，夏红卫，朱建月，杨光，罗健，
申请(专利权)人：中国广核集团有限公司，大亚湾核电运营管理有限责任公司，
类型：发明
国别省市：广东;44