核电站仪表与控制：第7章-二回路过程参数的控制课件.ppt

1、第第7章章 二回路过程参数的控制二回路过程参数的控制7.1 蒸汽发生器水位控制系统7.2 蒸汽旁排控制系统第第7章章 二回路过程参数的控制二回路过程参数的控制二回路的主要控制系统包括：二回路的主要控制系统包括：1）蒸汽发生器水位蒸汽发生器水位及给水泵泵速控制系统及给水泵泵速控制系统2）蒸汽旁排控制系统蒸汽旁排控制系统3）汽水分离再加热控制系统）汽水分离再加热控制系统4）冷凝器水位控制系统）冷凝器水位控制系统5）凝结水再循环流量控制系统）凝结水再循环流量控制系统6）除氧器水位和压力控制系统）除氧器水位和压力控制系统7）加热器的水位控制系统）加热器的水位控制系统7.1 蒸汽发生器水位控制系统蒸汽发

2、生器水位控制系统基本功能：1）控制给水阀和给水泵，使水位满足要求。2）当水位异常时，报警或触发停堆 具体功能具体功能:1. 把一回路载热剂从反应堆堆芯带走的热量经蒸汽发生器管壁传给二回路水，使之产生蒸汽，带动汽轮机做功；2. 起防止二回路水被污染的第二道生物屏障的作用。 水位过高的危害1. 淹没二级汽水分离器（干燥器），使蒸汽干度降低（湿度增加），从而对汽轮机叶片产生冲蚀，影响汽轮机的安全运行。2. 水的质量装量增加，在蒸汽管道破裂事故下，对堆芯产生过大的冷却而导致反应性事故发生；若破裂发生在安全壳内，大量蒸汽将导致安全壳内温度、压力迅速上升，危害安全壳的密封性。水位过低的危害1. 若水位低于

3、给水环，使给水环暴露在汽空间，可能在给水管道中产生水锤；2. 使U形管顶端暴露，可能导致管束局部过热，引起传热管热冲击；3. 引起一回路冷却剂平均温度升高，导致堆芯冷却不足，堆芯余热导出功能也将恶化。 水位控制系统的技术要求水位控制系统的技术要求1. 稳态功率运行工况下能维持蒸汽发生器液位在程序设定值上，稳态偏差要小；2. 在热态零功率到满功率范围内，负荷以5%FP/min线性变化时，能自动跟踪负荷的变化，维持液位在预定范围之内；3. 能承受10给水流量、蒸汽流量阶跃变化或者冷却剂平均温度 3 的阶跃变化。液位最大超调量在300mm以内，衰减率应大于0.7。4. 在满功率运行时，系统能承受-5

4、0%FP负荷的阶跃变化(在蒸汽旁通控制系统协助下），保证系统稳定运行。7.1 蒸汽发生器水位控制系统蒸汽发生器水位控制系统7.1.1 影响蒸汽发生器水位的主要因素蒸汽发生器水位的主要因素（1）负荷变化（2）蒸汽流量变化（3）给水流量变化（4）冷却剂平均温度变化（5）给水温度变化蒸汽流量阶跃增大时水位的响应蒸汽流量阶跃增大时水位的响应蒸汽压力快速下降，在上升通道将产生更多的汽泡，使循环 流动阻力增大，循环流量减小，给水将积聚在下降通道的上部空间，使水位上升。另外，蒸汽流量的突然增加，会使汽 水分离器分离出来的再循环水量增加，从而也使下降通道环 形空间水位上升。因而在过渡过程的第一阶段，水位将迅速

5、 上升。通常把这一现象称作“水位膨胀”现象。过渡过程之后，由于蒸汽流量大于给水流量， 水位将下降。蒸汽流量阶跃变化时水位的响应开始时，由于蒸汽发生器环形空间水的积累，蒸汽发生器 水位稍有上升，达到A点；后来由于给水流量增加，使下 降通道中水的过冷度增加，沸腾减弱。由于两相流区段的长度缩短，且含气量减少， 从而使流动阻力减小，流体加速，下降通道水位降低；同 时，由于蒸汽流量降低，再循环水减少，这些因素使得过 渡过程第一阶段水位降低。这一现象通常称为“水位收缩”现象。最后由于给水流量大于蒸汽流量，水位 将不断上升，直到给水流量等于蒸汽流量为之平衡。给水流量阶跃增大时水位的响应给水流量阶跃增大时水位

6、的响应可见,低负荷下，水位过渡过程延续的时间比较长，需要23min才能恢复稳定；而在高负荷时，给水流量变化造成水位变化时间比较短，只有4059s。这也是低负荷下蒸汽发生器水位调节困难的原因之一。给水流量阶跃变化时水位的响应一回路平均温度变化对水位的影响一回路平均温度变化对水位的影响 若一回路平均温度阶跃增加，传到二回路的热量增加，使更多水汽化，在上升通道将产生更多的汽泡，使循环流动阻力增大，造成在短时间内水位虚假上升，随后由于蒸汽产量增大导致给水流量与蒸汽流量不平衡，从而引起水位下降。给水温度变化对水位的影响给水温度变化对水位的影响 给水温度降低使下降通道中水的过冷度增加，在上升通道中沸腾区减

7、小，含汽量减小，导致两相流流动加速，水位下降。另外，由于沸腾区减小，蒸汽流量降低，使带入再循环的水量也减少，也使水位降低。7.1 蒸汽发生器水位控制系统蒸汽发生器水位控制系统7.1.2蒸汽发生器水位控制系统的基本组成（1）测量仪表蒸汽发生器水位测量蒸汽发生器水位测量蒸汽流量测量蒸汽流量测量给水流量测量给水流量测量蒸汽压力测量蒸汽压力测量给水压力测量给水压力测量给水温度测量给水温度测量7.1 蒸汽发生器水位控制系统蒸汽发生器水位控制系统7.1.2蒸汽发生器水位控制系统的基本组成及工作原理（2）水位控制系统的执行器给水调节阀（气动）给水调节阀（气动） 旁路控制阀用于低负荷（旁路控制阀用于低负荷（1

8、5%FP15%FP15%FP） 电磁阀（电磁阀（1/21/2快关控制阀）快关控制阀）给水泵给水泵( (维持泵出口压力维持泵出口压力) )7.1 蒸汽发生器水位控制系统蒸汽发生器水位控制系统7.1.2蒸汽发生器水位控制系统的基本组成及工作原理（3）水位控制系统的控制器给水调节阀控制给水调节阀控制( (见下页图见下页图) )给水泵转速控制给水泵转速控制给水调节阀控制给水调节阀控制 蒸汽发生器水位设定值蒸汽发生器水位设定值(随负荷变化随负荷变化) 负荷指蒸汽发生器总的蒸汽负荷，它包括三部分：a. 以汽轮机高压缸进汽压力（宽量程）为代表的汽轮机进汽流量；b. ADG调节信号代表的进入除氧器的新蒸汽流量

9、；c.冷凝器旁路排放系统的调节信号代表的排往冷凝器的新蒸汽流量。 零负荷时，零负荷时，蒸汽发生器的蒸汽压力最高，汽水混合物密度最大，蒸汽发生器的蒸汽压力最高，汽水混合物密度最大，确定较低的水位值时为了保持蒸汽发生器中水的装量较小，以防确定较低的水位值时为了保持蒸汽发生器中水的装量较小，以防止在主蒸汽管道破裂时，向安全壳释放更多的能量，造成安全壳止在主蒸汽管道破裂时，向安全壳释放更多的能量，造成安全壳损坏。损坏。 在零负荷到在在零负荷到在20负荷之间，负荷之间，水位定值随负荷的增加而升高，水位定值随负荷的增加而升高，水位设定值线性增长。是为了在随压力降低水的密度减小的过程水位设定值线性增长。是为

10、了在随压力降低水的密度减小的过程中保持蒸汽发生器水的装量，以保证在电厂负荷减小时，不致使中保持蒸汽发生器水的装量，以保证在电厂负荷减小时，不致使水位将到低低水位停堆保护定值的高度。水位将到低低水位停堆保护定值的高度。 在在20负荷以上，负荷以上，程序水位保持程序水位保持50不变。因为随着负荷的增不变。因为随着负荷的增加，压力降低，蒸汽发生器内汽泡数目和尺寸增加，导致水的体加，压力降低，蒸汽发生器内汽泡数目和尺寸增加，导致水的体积增加。若不限制水的装量，水位升高到淹没二级汽水分离器，积增加。若不限制水的装量，水位升高到淹没二级汽水分离器，使出口蒸汽干度达不到要求。此时，保持水位恒定，目的是为了使

11、出口蒸汽干度达不到要求。此时，保持水位恒定，目的是为了保证出口蒸汽的干度。保证出口蒸汽的干度。 在大幅度甩负荷时，为了延迟蒸汽流量快速、急剧下降，减少蒸汽发生器水位调节过程中的水位振荡峰值，引入了一个30s的延时滤波环节，从而维持该瞬态初期水位定值不变。 水位设定值经一阶低通滤波器滤波，以抑制送往PID信号的振荡，使PID微分组件触发的突然动作可能减少。 水位测量值滤波器是一5s的延时滤波环节，其作用是避开在负荷变化初期水位变化的过渡过程中各种有关参数瞬态变化的干扰（如“膨胀”现象），使水位测量值更具真实性。 变增益环节变增益环节每台蒸汽发生器装有台给水温度传感器，高选单元选出三台蒸汽发生器给

12、水温度测量值中最高的一个参与水位调节。高选后的给水温度输入变增益环节。控制系统将水位偏差信号乘以变增益环节的输出再输入到水位调节器。该环节的作用是在低负荷时减小增益（低负荷时水位的膨胀及收缩现象十分明显），以改善调节的稳定性，避免调节机构频繁动作；在高负荷时增大增益，以提高调节的灵敏度。由于给水温度随负荷的增加和增大，所以该环节实质上反映了增益随负荷的变化。给水泵转速控制给水泵转速控制7.1 蒸汽发生器水位控制系统蒸汽发生器水位控制系统7.1.3蒸汽发生器水位的报警和触发停堆信号（1）蒸汽发生器高水位保护7.1 蒸汽发生器水位控制系统蒸汽发生器水位控制系统7.1.3蒸汽发生器水位的报警和触发停

13、堆信号（2）蒸汽发生器低水位保护7.1 蒸汽发生器水位控制系统蒸汽发生器水位控制系统7.1.3蒸汽发生器水位的报警和触发停堆信号（3）蒸汽发生器低低水位保护7.2 蒸汽旁排控制系统7.2.1蒸汽排放系统的功能7.2.2蒸汽旁排系统的基本组成7.2 蒸汽旁排控制系统7.2 蒸汽旁排控制系统7.2.3 蒸汽排放控制阀（1）向冷凝器和除氧器排放的控制阀 4组，共15个（2）向大气排放的控制阀 3个7.2 蒸汽旁排控制系统7.2.4 蒸汽排放控制系统（1）平均温度控制模式 用于高负荷（20%FP）（2）蒸汽压力控制模式 用于低负荷（20%FP）7.2.4 蒸汽排放控制系统（1）平均温度控制模式 7.2.4 蒸汽排放控制系统（2）蒸汽压力控制模式