CN101483078B - 一种核电站及其蒸汽发生器水位控制方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明适用于核电控制领域，提供了一种核电站及其蒸汽发生器水位控制方法和系统，该方法包括下述步骤：获取与蒸汽发生器水位控制相关的参数和设备运行状态；将与蒸汽发生器水位控制相关的操作入口、以及获取的与蒸汽发生器水位控制相关的参数和设备运行状态，输出至同一人机交互界面；通过所述人机交互界面的操作入口接收输入的蒸汽发生器水位控制指令，并执行与蒸汽发生器水位控制指令对应的蒸汽发生器水位控制操作。本发明实施例通过将与蒸汽发生器水位控制相关的信息输出至同一人机交互界面，从而使操作人员可以直观、全面、快速的获得参数，并判断蒸汽发生器水位发生异常的原因，并通过该人机交互界面实现快速干预。

Description

一种核电站及其蒸汽发生器水位控制方法和系统

技术领域

本发明属于核电控制领域，尤其涉及一种核电站及其蒸汽发生器水位控制方法和系统。

背景技术

压水堆核电站主要由压水反应堆、一回路系统和二回路系统等三个部分组成。压水反应堆中的核燃料通过核裂变产生热量。核裂变放出的热量由流经堆内的一回路系统的高压水带出堆外，并在蒸汽发生器里将热量传递给二回路系统的水，水受热后产生的蒸汽推动蒸汽轮机，蒸汽轮机则带动发电机发电。

在压水堆核电站中，蒸汽发生器的水位要控制到一个已知的整定值(一般为旋叶式分离器的中部)，才能保证压水堆核电站不会因为蒸汽发生器水位异常而导致压水反应堆停堆。如果蒸汽发生器水位过低，将会发生：①蒸汽进入给水环管，在给水管道中会产生水锤的危险；②会使循环倍率降低，上升通道管束中蒸汽含量过高，会在管壁上产生蒸汽膜和杂质沉积，有可能发生传热管腐蚀的危险。如果蒸汽发生器水位过高，会淹没或局部淹没干燥器，使出口蒸汽湿度增加，引起汽轮机叶片的冲蚀。因此，核电机组的安全可靠、经济运行已经在很大程度上取决于核电机组的控制系统，尤其是蒸汽发生器水位控制系统。而对于控制系统手动干预的成功率取决于人机界面。核电机组控制系统人机界面的发展分两个阶段：

第一阶段，传统主控室阶段，操纵员面对着的是直接布置在盘面上显示参数的仪表，灯光报警，操作器等，这些都是硬件设备，控制比较直观和直接。

第二阶段，分散控制系统(Distributed Control System，DCS)，人机界面发生很大变化，操纵员的各项工作是在操纵员工作站上通过人机交互界面操作完成的。与传统控制室相比，操纵员失去了广阔的视野。在蒸汽发生器水位控制上，如按系统画面进行控制，其监视参数，报警，操作器等分散在不同的画面上，操纵员需要寻找相应不同的控制画面，步骤比较繁琐，执行效率低下，难以适应蒸汽发生器水位干预的快速性要求，从而影响电厂的运行业绩。

发明内容

本发明的目的在于提供一种蒸汽发生器水位控制方法，旨在解决现有的蒸汽发生器水位控制方法难以适应蒸汽发生器水位干预的快速性要求的问题。

本发明是这样实现的，一种蒸汽发生器水位控制方法，所述方法包括下述步骤：

获取与蒸汽发生器水位控制相关的参数和设备运行状态；

将与蒸汽发生器水位控制相关的操作入口、以及获取的与蒸汽发生器水位控制相关的参数和设备运行状态，输出至同一人机交互界面；

通过所述人机交互界面的操作入口接收输入的蒸汽发生器水位控制指令，并执行与所述蒸汽发生器水位控制指令对应的蒸汽发生器水位控制操作，所述蒸汽发生器水位控制指令包括蒸汽发生器主给水主调节阀控制指令、旁路调节阀控制指令、主给水泵转速控制指令、汽水压差整定值调整指令、启动给水泵出口调节阀控制指令。

本发明的另一目的在于提供一种蒸汽发生器水位控制系统，所述系统包括：

信息获取单元，用于获取与蒸汽发生器水位控制相关的参数和设备运行状态；

人机交互界面单元，用于将与蒸汽发生器水位控制相关的操作入口、以及所述信息获取单元获取的与蒸汽发生器水位控制相关的参数和设备运行状态，输出至同一人机交互界面；

蒸汽发生器水位控制单元，用于根据所述人机交互界面单元通过所述人机交互界面接收的蒸汽发生器水位控制指令，执行与所述蒸汽发生器水位控制指令对应的蒸汽发生器水位控制操作，所述蒸汽发生器水位控制指令包括蒸汽发生器主给水主调节阀控制指令、旁路调节阀控制指令、主给水泵转速控制指令、汽水压差整定值调整指令、启动给水泵出口调节阀控制指令。

本发明的另一目的在于提供一种包括所述蒸汽发生器水位控制系统的核电站。

在本发明实施例中，通过将与蒸汽发生器水位控制相关的操作入口以及获取的与蒸汽发生器水位控制相关的参数和设备运行状态输出至同一人机交互界面，从而使操作人员可以直观、全面、快速的获得参数，并判断蒸汽发生器水位发生异常的原因，并通过该人机交互界面实现快速干预。

附图说明

图1是本发明实施例提供的蒸汽发生器水位控制方法的实现流程图；

图2是本发明实施例提供的蒸汽发生器水位控制主界面的示意图；

图3是本发明实施例提供的蒸汽发生器水位控制系统的结构框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明实施例中，将与蒸汽发生器水位控制相关的参数、控制入口以及报警信息显示在同一界面，当操作人员通过该界面中的控制入口输入蒸汽发生器水位控制指令时，对蒸汽发生器执行与该蒸汽发生器水位控制指令对应的操作，从而使蒸汽发生器水位控制更直观，以适应蒸汽发生器水位干预的快速性要求。

图1示出了本发明实施例提供的蒸发器水位控制方法的实现流程，详述如下：

在步骤S101中，获取与蒸汽发生器水位控制相关的参数和设备运行状态。

在本发明实施例中，与蒸汽发生器水位控制相关的参数主要包括核电机组中每台蒸汽发生器的水位(包括宽、窄量程)、蒸汽发生器水位整定值、每台蒸汽发生器的蒸汽流量和每台主给水流量、汽水压差、蒸汽发生器排污流量、每台辅助蒸汽发生器的给水流量、辅助给水箱水位、以及每台蒸汽发生器的高水位和低水位报警。其中与蒸汽发生器水位控制相关的参数可以通过检测设备(如传感器等)检测到，如可以通过为每台蒸汽发生器设置四只窄水位传感器，界面的显示为四只窄水位传感器的综合后的平均值，和一只宽量程水位传感器检测蒸汽发生器的管板至旋叶式分离器之间所有可能的水位，四只窄量程水位传感器检测控制和安全保护通道的水位。

其中与蒸汽发生器水位控制相关的设备运行状态主要包括主给水泵运行状态、启动给水泵运行状态以及辅助给水泵运行状态。

在步骤S102中，将与蒸汽发生器水位控制相关的操作入口、以及获取的与蒸汽发生器水位控制相关的参数和设备运行状态输出至蒸汽发生器水位控制的同一人机交互界面(称为蒸汽发生器水位控制主界面)，请参阅图2，为本发明实施例提供的蒸汽发生器水位控制主界面的示例图，但不以该示意图为限。

由于在核电控制领域，蒸汽发生器水位控制是通过控制调节阀的开度来控制给水流量实现的，因此，与蒸汽发生器水位控制相关的操作主要包括对每台蒸汽发生器主给水主调节阀和旁路调节阀控制、主给水泵转速控制、汽水压差整定值调整、以及启动给水泵出口调节阀。而与蒸汽发生器水位控制相关的操作入口用于接收用户输入的蒸汽发生器水位控制指令。其中蒸汽发生器水位控制指令主要包括蒸汽发生器主给水主调节阀控制指令、蒸汽发生器主给水旁路调节阀控制指令、主给水泵转速控制指令、汽水压差整定值调整指令、以及给水泵出口调节阀启动指令。

在将与蒸汽发生器水位控制相关的参数、设备运行状态和操作入口输出至蒸汽发生器水位控制的同一人机交互界面时，操作人员即可通过该人机交互界面，直观全面的获得与蒸汽发生器相关的参数以及设备运行状态，当操作人员通过输出至该人机交互界面中的与蒸汽发生器水位相关的参数以及设备运行状态，发现蒸汽发生器水位异常时，即可快速准确的定位导致蒸汽发生器水位发生异常的故障点，从而可以快速进行干预，以满足蒸汽发生器水位干预的快速性要求。

为了使输出至同一人机交互界面中的与蒸汽发生器水位控制相关的参数、设备运行状态和操作入口更加直观全面的呈现给操作人员，在本发明另一实施例中，该蒸汽发生器水位控制方法还包括下述步骤：

设置输出至同一人机交互界面中的参数、设备运行状态和操作入口的布局，以使操作人员更加直观快速的根据输出至该人机界面中的参数、设备运行状态判断蒸汽发生器水位的变化趋势。

其中布局的实现方式可以是对输出至同一人机交互界面中的参数、设备运行状态和操作入口按照功能属性进行分类后，根据分类结果设置各参数、设备运行状态以及操作入口之间的布局。

在步骤S103中，通过该人机交互界面的操作入口接收操作人员输入的蒸汽发生器水位控制指令，并执行与该蒸汽发生器水位控制指令对应的蒸汽发生器水位控制操作。

其中蒸汽发生器水位控制指令与人机交互界面中的操作入口对应，主要包括蒸汽发生器主给水主调节阀控制指令、旁路调节阀控制指令、主给水泵转速控制指令、汽水压差整定值调整指令、启动给水泵出口调节阀控制指令。此时，根据接收的蒸汽发生器水位控制指令，执行与其对应的蒸汽发生器水位控制操作，如调节蒸汽发生器主给水主调节阀或者旁路调节阀的开度、调节主给水泵的转速、调整汽水压差整定值、或者调节启动给水泵出口调节阀的开度等操作。

在本发明实施例中，当操作人员通过监视输出至该人机交互界面中的与蒸汽发生器水位控制相关的参数和设备运行状态，发现蒸汽发生器水位异常时，即可直接通过输出至该人机交互界面中的参数和设备运行状态，立即判断导致蒸汽发生器水位异常的故障点，并且可以通过输出至该人机交互界面中的操作入口即时的输入蒸汽发生器水位控制指令，以对蒸汽发生器水位及时的进行调节。

由于蒸汽发生器水位控制操作一般较复杂，当根据蒸汽发生器水位控制界面对蒸汽发生器水位进行调节后，如果需要进一步对蒸汽发生器出现故障的设备进行原因排查，此时，需要进一步获取或者查看蒸汽发生器水位调节的其他参数或者设备运行状态，为了使操作人员进一步了解蒸汽发生器水位控制的详细信息，在本发明另一实施例中，该蒸汽发生器水位控制方法还包括下述步骤：

A、将与蒸汽发生器水位控制相关的其他界面入口输出至蒸汽发生器水位控制主界面。

这些其他界面调用入口主要包括蒸汽发生器主给水调节系统调用入口、主给水电动泵系统调用入口、启动给水泵系统调用入口以及辅助给水系统调用入口。

B、通过输出至蒸汽发生器水位控制主界面的界面入口接收操作人员输入的界面进入请求，进入对应的与蒸发器水位控制相关的扩展或补充操作和监视界面以实现对蒸汽发生器水位的扩展监视和操作。

在本发明实施例中，可以通过输出至蒸汽发生器水位控制主界面的主给水电动泵系统入口接收用户输入的主给水电动泵系统进入请求，从蒸汽发生器水位控制主界面跳转至主给水电动泵系统界面，以实现对蒸汽发生器主给水泵的启动、停运控制，以实现对蒸汽发生器水位的扩展监视和操作。同理，对于蒸汽发生器水位控制的其他界面进入过程，均可以采用上述方法实现，在此不再赘述。

以下举例说明本发明实施例提供的蒸发器水位控制方法的实现流程，但本发明实施例不以该举例说明为限。

在核电机组启动并开始运行时，为了保证整个核电机组的运行安全，要求保持蒸汽发生器水位控制界面一直处于打开状态。在蒸汽发生器(假设该核电机组中包括第一号蒸汽发生器、第二号蒸汽发生器和第三号蒸汽发生器)对核反应堆冷却时，获取与蒸汽发生器水位控制相关的参数和设备运行状态，并将获取的与蒸汽发生器水位控制相关的参数、设备运行状态以及与蒸汽发生器水位控制相关的操作入口输出至同一人机交互界面，该人机交互界面即为蒸汽发生器水位控制界面。当由主给水泵供水时，蒸汽发生器水位及其控制系统正常时，该人机交互界面中所有在役自动或者手动控制器均置自动(纯手动控制器及退出运行控制器除外)，处于监控状态。

当核电机组出现故障时，如满功率，其中第一号蒸汽发生器给水阀因非机械原因故障而关小。此时，根据输出至蒸汽发生器水位控制界面的参数，可从第一号蒸汽发生器参数趋势跟踪曲线(即记录仪)读到第一号蒸汽发生器的水位和给水流量均下降，如到报警值，则第一号蒸汽发生器低水位报警亮起，而第二号蒸汽发生器以及第三号蒸汽发生器的水位和给水流量均正常，它们的参数趋势跟踪曲线(即记录仪)一直为直线，且汽水压差不变，主给水泵运行正常。操作人员可以根据该蒸汽发生器水位控制界面上记录仪的参数曲线和参数显示可以立即判断出故障点，即第一号蒸汽发生器主给水调节通道有故障。当判断出故障点后，操作人员可以直接通过输出至该蒸汽发生器水位控制界面上的操作入口，将第一蒸汽发生器的主给水调节阀设置为手动，增加其开度，调节第一号蒸汽发生器给水流量略大于第二和第三蒸汽发生器的给水流量，使第一蒸汽发生器的水位回升，并调整至正常水位。这样通过将与蒸汽发生器水位控制相关的参数、设备运行状态以及操作入口输出至同一人机交互界面，使所有的监视、操作控制均在一个界面完成，从而可以更加快速直观的对蒸汽发生器水位进行干预，满足蒸汽发生器水位干预的快速性要求。

图3示出了本发明实施例提供的蒸汽发生器水位控制系统的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。该蒸汽发生器水位控制系统可以是内置于核电站中的软件单元、硬件单元或者软硬件相结合的单元，也可以作为独立的挂件集成到核电站中或者运行于核电站的应用系统中，其中：

信息获取单元31获取与蒸汽发生器水位控制相关的参数和设备运行状态。其中与蒸汽发生器水位控制相关的参数主要包括核电机组中每台蒸汽发生器的水位(包括宽、窄量程)、蒸汽发生器水位整定值、每台蒸汽流量和主给水流量、汽水压差、蒸汽发生器排污流量、每台辅助给水流量、辅助给水箱水位、以及每台蒸汽发生器的高水位和低水位报警。其中与蒸汽发生器水位控制相关的参数可以通过检测设备(如传感器等)检测得到。

人机交互界面单元32将与蒸汽发生器水位控制相关的操作入口、以及信息获取单元31获取的与蒸汽发生器水位控制相关的参数和设备运行状态输出至蒸汽发生器水位控制主界面。

其中与蒸汽发生器水位控制相关的操作主要包括对每台蒸汽发生器主给水主调节阀和旁路调节阀控制、主给水泵转速控制、汽水压差整定值调整、以及启动给水泵出口调节阀。而与蒸汽发生器水位控制相关的操作入口用于接收用户输入的蒸汽发生器水位控制指令。

蒸汽发生器水位控制单元33根据人机交互界面单元32接收的蒸汽发生器水位控制指令，执行与该蒸汽发生器水位控制指令对应的蒸汽发生器水位控制操作。

其中蒸汽发生器水位控制指令与人机交互界面中的操作入口对应，主要包括蒸汽发生器主给水主调节阀控制指令、旁路调节阀控制指令、主给水泵转速控制指令、汽水压差整定值调整指令、启动给水泵出口调节阀控制指令。此时，根据接收的蒸汽发生器水位控制指令，执行与其对应的蒸汽发生器水位控制操作，如调节蒸汽发生器主给水主调节阀或者旁路调节阀的开度、调节主给水泵的转速、调整汽水压差整定值、或者调节启动给水泵出口调节阀的开度等操作。

为了使输出至同一人机交互界面中的与蒸汽发生器水位控制相关的参数、设备运行状态和操作入口更加直观全面的呈现给操作人员，在本发明另一实施例中，该蒸汽发生器水位控制系统还包括界面元素布局单元34。该界面元素布局单元34设置该人机交互界面单元32输出的参数、设备运行状态和操作入口在蒸汽发生器水位控制主界面中的布局。以使操作人员更加直观快速的根据输出至该人机界面中的参数、设备运行状态判断蒸汽发生器水位的变化趋势。

由于蒸汽发生器水位控制操作一般较复杂，当根据蒸汽发生器水位控制界面对蒸汽发生器水位进行调节后，如果需要进一步对蒸汽发生器出现故障的设备进行原因排查，此时，需要进一步获取或者查看蒸汽发生器水位调节的其他参数或者设备运行状态。

为了使操作人员进一步了解蒸汽发生器水位控制的详细信息，在本发明另一实施例中，该蒸汽发生器水位控制系统还包括界面进入单元35。此时，该人机交互界面单元32将与蒸汽发生器水位控制相关的其他界面入口输出至蒸汽发生器水位控制主界面。其中界面入口主要包括蒸汽发生器主给水调节系统入口、主给水电动泵系统入口、启动给水泵系统入口以及辅助给水系统入口。界面进入单元35根据人机交互界面单元32接收的界面进入请求，进入对应的与蒸汽发生器水位控制相关的扩展或补充操作和监视界面，以实现对蒸汽发生器水位控制的扩展操作。其具体过程如上所述，在此不再赘述。

在本发明实施例中，通过将与蒸汽发生器水位控制相关的操作入口以及获取的与蒸汽发生器水位控制相关的参数和设备运行状态输出至同一人机交互界面，从而使操作人员可以直观、全面、快速的获得参数，并判断蒸汽发生器水位发生异常的原因，通过该人机交互界面实现快速干预；同时将与蒸汽发生器水位控制相关的其他界面入口也同时显示在蒸汽发生器水位控制主界面，从而使操作人员可以直接通过蒸汽发生器水位控制主界面进入其他界面，以实现对蒸汽发生器水位控制的扩展操作。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种蒸汽发生器水位控制方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

获取与蒸汽发生器水位控制相关的参数和设备运行状态；

将与蒸汽发生器水位控制相关的操作入口、以及获取的与蒸汽发生器水位控制相关的参数和设备运行状态，输出至同一人机交互界面；

通过所述人机交互界面的操作入口接收输入的蒸汽发生器水位控制指令，并执行与所述蒸汽发生器水位控制指令对应的蒸汽发生器水位控制操作，所述蒸汽发生器水位控制指令包括蒸汽发生器主给水主调节阀控制指令、旁路调节阀控制指令、主给水泵转速控制指令、汽水压差整定值调整指令、启动给水泵出口调节阀控制指令。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在将与蒸汽发生器水位控制相关的操作入口、以及获取的与蒸汽发生器水位控制相关的参数和设备运行状态，输出至同一人机交互界面时，所述方法还包括下述步骤：

设置输出至所述人机交互界面中的参数、设备运行状态和操作入口的布局。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括下述步骤：

将与蒸汽发生器水位控制相关的界面入口输出至所述人机交互界面；

通过所述界面入口接收输入的界面进入请求，进入对应的与蒸汽发生器水位控制有关的扩展或补充操作和监视界面。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述与蒸汽发生器水位控制相关的界面入口包括蒸汽发生器主给水调节系统入口、主给水电动泵系统入口、启动给水泵系统入口以及辅助给水系统入口。

5.如权利要求1至4任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述与蒸汽发生器水位控制相关的参数包括蒸汽发生器的水位、蒸汽发生器水位整定值、蒸汽发生器蒸汽流量和主给水流量、汽水压差、蒸汽发生器排污流量、辅助给水流量、辅助给水箱水位、以及每台蒸汽发生器的高水位和低水位报警。

6.如权利要求1至4任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述与蒸汽 发生器水位控制相关的设备运行状态包括主给水泵运行状态、启动给水泵运行状态以及辅助给水泵运行状态。

7.一种蒸汽发生器水位控制系统，其特征在于，所述系统包括：

信息获取单元，用于获取与蒸汽发生器水位控制相关的参数和设备运行状态；

人机交互界面单元，用于将与蒸汽发生器水位控制相关的操作入口、以及所述信息获取单元获取的与蒸汽发生器水位控制相关的参数和设备运行状态，输出至同一人机交互界面；

蒸汽发生器水位控制单元，用于根据所述人机交互界面单元通过所述人机交互界面接收的蒸汽发生器水位控制指令，执行与所述蒸汽发生器水位控制指令对应的蒸汽发生器水位控制操作，所述蒸汽发生器水位控制指令包括蒸汽发生器主给水主调节阀控制指令、旁路调节阀控制指令、主给水泵转速控制指令、汽水压差整定值调整指令、启动给水泵出口调节阀控制指令。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

界面元素布局单元，用于设置所述人机交互界面单元输出的参数、设备运行状态和操作入口在所述人机交互界面的布局。

9.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述人机交互界面单元还用于将与蒸汽发生器水位控制相关的界面入口输出至所述人机交互界面，此时，所述系统还包括：

界面进入单元，用于根据所述人机交互界面单元通过所述人机交互界面接收的界面进入请求，进入对应的与蒸汽发生器水位控制相关的扩展或补充操作和监视界面。

10.一种包括权利要求7至9任一权利要求所述的蒸汽发生器水位控制系统的核电站。 

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