CN103811085A - 核电站发电机氢气冷却系统的冷氢温度监控和调整方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种核电站发电机氢气冷却系统的冷氢温度监控和调整方法，所述核电站发电机氢气冷却系统包括进水干路、出水干路、至少两个支路、温控阀门、至少两个氢气冷却器以及至少两个隔离阀；所述冷氢温度监控和调整方法包括如下步骤：（A）分别检测上述至少两个氢气冷却器出口处的冷氢温度；以及（B）手动开大温控阀门，对所述至少两个氢气冷却器的流量分配状态进行扰动，尽量使其平均，并增加总流量。
Description
技术领域
本发明涉及百万千瓦级先进压水堆核电站关键技术，特别涉及一种核电站发电机氢气冷却系统的冷氢温度监控和调整方法。
背景技术
核电站是利用核燃料的核裂变反应所释放的核能来发电，而火电站则是利用化石燃料的燃烧所释放出的化学能来发电。核能要比化学能大得多，所以核电站所消耗的核燃料比同样功率的火电厂所消耗的化石燃料要少得多。例如，一座百万千瓦级的煤电厂每年要消耗约300万吨原煤，而一座同样功率的核电站每年仅需补充约30吨核燃料，后者仅为前者的十万分之一。
典型的核电站的工作原理为：主泵将高压冷却剂送入反应堆，一般冷却剂保持在120～160个大气压。在高压情况下，冷却剂的温度即使300℃多也不会汽化。冷却剂把核燃料放出的热能带出反应堆，并进入蒸汽发生器，通过数以千计的传热管，把热量传给管外的二回路水，使水沸腾产生蒸汽；冷却剂流经蒸汽发生器后，再由主泵送入反应堆，这样来回循环，不断地把反应堆中的热量带出并转换产生蒸汽。从蒸汽发生器出来的高温高压蒸汽，推动汽轮发电机组发电。做过功的废汽在冷凝器中凝结成水，再由凝结给水泵送入加热器，重新加热后送回蒸汽发生器。这就是二回路循环系统。
发电机氢气冷却装置是大型发电机组常规的设备，主要功能是通过装在发电机轴上的离心式风机，实现氢气介质在发电机内部的循环，从而对发电机定子铁芯和转子进行冷却，而氢气冷却器实现氢气和冷却水的热量交换，通过冷却水的循环控制氢气温度在合适的范围内。相关技术中发电机氢气冷却装置包括四台氢气冷却器，氢气冷却器中冷氢温度控制在设计上是通过自动调节装置分配冷却水流量，控制四个氢气冷却器中氢气温度，然而，自动调节流量分配装置存在分配上流量不均衡的特点，导致四台氢气冷却器的氢气温度无法达到预期效果。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对相关技术中的不足，提供一种改进的核电站发电机氢气冷却系统的冷氢温度监控和调整方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种核电站发电机氢气冷却系统的冷氢温度监控和调整方法，所述核电站发电机氢气冷却系统包括进水干路、出水干路、至少两个支路、温控阀门、至少两个氢气冷却器以及至少两个隔离阀；所述至少两个支路并联于所述进水干路及所述出水干路之间，所述至少两个氢气冷却器以及所述至少两个隔离阀均分别设置于所述至少两个支路中，所述至少两个隔离阀分别用于调节所述至少两个支路中的冷却水的流量；所述温控阀门设置于该出水干路，其具有自动控制及手动控制两种控制模式，在自动控制模式中，所述温控阀门根据所述至少两个氢气冷却器中的一个氢气冷却器出口处的冷氢的温度自动调节冷却水的总流量；所述冷氢温度监控和调整方法包括如下步骤：
（A）分别检测上述至少两个氢气冷却器出口处的冷氢温度；以及
（B）手动开大温控阀门，对所述至少两个氢气冷却器的流量分配状态进行扰动，尽量使其平均，并增加总流量。
优选地，所述冷氢温度监控和调整方法还包括步骤（C）对冷氢温度偏高的氢气冷却器之外的其它氢气冷却器的冷却水出口的隔离阀进行关小调整。
优选地，所述冷氢温度监控和调整方法包括如下步骤：
（a）分别检测所述至少两个氢气冷却器出口处的冷氢的温度；
（b）判断检测到的冷氢的温度是否存在异常上升的温度；若是，则进入步骤（c）；若否，则返回步骤（a）；
（c）将所述温控阀门由自动控制模式切换至手动控制模式；
（d）点动手操器增加所述温控阀门开度；
（e）观察该温度异常上升的冷氢的温度曲线；
（f）判断该温度异常上升的冷氢的温度曲线是否向下折转且持续向下；若是，则进入步骤（g）；若否，则返回步骤（d）；
（g）停止点动手操器，将所述温控阀门切回自动控制模式；
（h）观察该温度异常上升的冷氢的温度曲线；
（i）判断该温度异常上升的冷氢的温度曲线是否降到与其他冷氢的温度曲线接近；若是，则结束；若否，则返回步骤（d）。
优选地，所述的步骤（b）及步骤（c）之间还包括：步骤（j）就地用红外线测温仪检测该冷氢温度异常上升的氢气冷却器的冷却水出口管的温度T5；以及步骤（k）判断该温度T5是否存在相应地异常上升，若是，则进入步骤（c），若否则返回步骤（j）。
优选地，所述步骤（b）中判断检测到的冷氢的温度中是否存在异常上升的温度的方法是：判断该检测到的温度中的一个或多个是否达到或超过预定的温度报警值。
优选地，所述步骤（b）中判断检测到的冷氢的温度中是否存在异常上升的温度的方法是：判断该温度最大温度偏差达到10度且趋势基本保持。
优选地，所述冷氢温度监控和调整方法包括如下步骤：
（a）分别检测所述至少两个氢气冷却器出口处的冷氢的温度；
（b）判断检测到的冷氢的温度是否存在异常上升的温度；若是，则进入步骤（c）；若否，则返回步骤（a）；
（c）将所述温控阀门由自动控制模式切换至手动控制模式；
（d）点动手操器增加所述温控阀门开度；
（e）观察该温度异常上升的冷氢的温度曲线；
（f）判断该温度异常上升的冷氢的温度曲线是否向下折转且持续向下；若是，则进入步骤（g）；若否，则返回步骤（d）；
（g）停止点动手操器，将所述温控阀门切回自动控制模式；
（h）观察该温度异常上升的冷氢的温度曲线；
（i）判断该温度异常上升的冷氢的温度曲线是否降到与其他冷氢的温度曲线接近；若是，则结束；若否，则进入步骤（j）；
（j）依次小幅度减小其他冷氢对应的氢气冷却器所在的支路上的隔离阀的开度，最低达到50%的开度；观察该温度异常上升的冷氢的温度曲线一段时间；
（k）判断该温度异常上升的冷氢的温度曲线是否降到与其他冷氢的温度曲线接近；若是，则结束工作；若否，则返回步骤（c）。
优选地，所述的步骤（b）及步骤（c）之间还包括：步骤（l）就地用红外线测温仪检测该冷氢温度异常上升的氢气冷却器的冷却水出口管的温度T5；以及步骤（m）判断该温度T5是否存在相应地异常上升，若是，则进入步骤（c），若否则返回步骤（l）。
优选地，所述步骤（b）中判断检测到的冷氢的温度中是否存在异常上升的温度的方法是：判断该检测到的温度中的一个或多个是否达到或超过预定的温度报警值。
监控和调整优选地，所述步骤（b）中判断检测到的冷氢的温度中是否存在异常上升的温度的方法是：判断该温度最大温度偏差达到10度且趋势基本保持。
本发明的有益效果是：在不改变电站机组的运行状态的情况下，能够实现对部分氢气冷却器流量的节流和再分配，可有效降低氢气的温度偏差，从而避免发电机组轴承振动增大、发电机局部热点过高，以确保发电机安全稳定运行。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1为本发明一些实施例中的发电机设备的结构示意图；
图2为图1所示发电机设备的氢气冷却系统的冷氢温度监控和调整方法的流程简图；
图3为图1所示发电机设备的氢气冷却系统的冷氢温度监控和调整方法的详细流程图；
图4为本发明另一些实施例中的冷氢温度监控和调整方法的详细流程图；
图5为图4所示冷氢温度监控和调整方法中的一个步骤的子流程图。
具体实施方式
以下结合具体实施例和说明书附图对本发明做进一步详细说明。
图1示出了本发明一些实施例中的发电机设备1，该发电机设备1可应用于核电站，其包括发电机100以及核电站发电机氢气冷却系统200，核电站发电机氢气冷却系统200用于冷却来自于发电机100内部的热氢。核电站发电机氢气冷却系统200在一些实施例中可包括进水干路201、出水干路202、四个支路203~206、温控阀门207、四个氢气冷却器208~211以及四个隔离阀212~215。该四个支路203~206并联于该进水干路201及该出水干路202之间，该四个氢气冷却器208~211以及该四个隔离阀212~215均分别设置于该四个支路203~206中，该四个隔离阀212~215分别用于调节该四个支路203~206中的冷却水的流量。
该温控阀门207设置于该出水干路202上，其具有自动控制及手动控制两种控制模式。在自动控制模式中，该温控阀门207根据该四个氢气冷却器208~211中的一个氢气冷却器出口处的冷氢的温度自动调节冷却水的总流量。例如，当该温控阀门207侦测到冷氢的温度高于某一预定值时，即加大温控阀门207的开度，让冷却水的总流量增加；反之，则减小温控阀门207的开度，让冷却水的总流量减小。
图2示出了本发明一些实施例中的冷氢温度监控和调整方法的基本原理，该冷氢温度监控和调整方法主要包括如下步骤：
（A）分别检测上述氢气冷却器208~211出口处的冷氢温度；在此处，若某个氢气冷却器出口处的冷氢温度偏高，表明经过该氢气冷却器的冷却水的流量偏小；
（B）手动开大温控阀门207，对各氢气冷却器的流量分配状态进行扰动，尽量使其平均，并增加总流量；
（C）对冷氢温度偏高的氢气冷却器之外的其它氢气冷却器的冷却水出口的隔离阀进行关小调整，以增加阻力，让更多冷却水流经冷氢温度偏高的氢气冷却器。
图3示出了本发明一些实施例中的冷氢温度监控和调整方法的详细步骤，其包括如下步骤：
步骤301，分别检测上述四个氢气冷却器208~211出口处的冷氢的温度T1、T2、T3及T4；
步骤302，判断检测到的冷氢的温度T1、T2、T3及T4中是否存在异常上升的温度；若存在，则进入步骤303；若不存在，则返回步骤301；
步骤303，就地用红外线测温仪检测该冷氢温度异常上升的氢气冷却器的冷却水出口管的温度T5；
步骤304，判断该温度T5是否存在相应地异常上升；若存在，则进入步骤305；若不存在，则返回步骤303；
步骤305，将上述温控阀门207由自动控制模式切换至手动控制模式；
步骤306，点动手操器增加温控阀门207开度；
步骤307，观察该温度异常上升的冷氢的温度曲线；
步骤308，判断该温度异常上升的冷氢的温度曲线是否向下折转且持续向下；若是，则进入步骤309；若否，则返回步骤306；
步骤309，停止点动手操器，将上述温控阀门207切回自动控制模式；
步骤310，观察该温度异常上升的冷氢的温度曲线；
步骤311，判断该温度异常上升的冷氢的温度曲线是否降到与其他冷氢的温度曲线接近；若接近（例如，相差0~2度），则结束工作；若不接近，则返回步骤305。
图4示出了本发明另一些实施例中的冷氢温度监控和调整方法的详细步骤，其包括如下步骤：
步骤301，分别检测上述四个氢气冷却器208~211出口处的冷氢的温度T1、T2、T3及T4；
步骤302，判断检测到的冷氢的温度T1、T2、T3及T4中是否存在异常上升的温度；若存在，则进入步骤303；若不存在，则返回步骤301；
步骤303，就地用红外线测温仪检测该冷氢温度异常上升的氢气冷却器的冷却水出口管的温度T5；
步骤304，判断该温度T5是否存在相应地异常上升；若存在，则进入步骤305；若不存在，则返回步骤303；
步骤305，将上述温控阀门207由自动控制模式切换至手动控制模式；
步骤306，点动手操器增加温控阀门207开度；
步骤307，观察该温度异常上升的冷氢的温度曲线；
步骤308，判断该温度异常上升的冷氢的温度曲线是否向下折转且持续向下；若是，则进入步骤309；若否，则返回步骤306；
步骤309，停止点动手操器，将上述温控阀门207切回自动控制模式；
步骤310，观察该温度异常上升的冷氢的温度曲线；
步骤311，判断该温度异常上升的冷氢的温度曲线是否降到与其他冷氢的温度曲线接近；若接近（例如，相差0~2度），则结束工作；若不接近，进入步骤312；
步骤312，依次小幅度减小其他冷氢对应的氢气冷却器所在的支路上的隔离阀的开度，最低达到50%的开度；观察该温度异常上升的冷氢的温度曲线一段时间；
步骤313，判断该温度异常上升的冷氢的温度曲线是否降到与其他冷氢的温度曲线接近；若是，则结束工作；若否，则返回步骤305。
在一些实施例中，上述的步骤302中判断检测到的冷氢的温度T1、T2、T3及T4中是否存在异常上升的温度的方法是：判断该温度T1、T2、T3及T4中的一个或多个是否达到或超过预定的温度报警值（例如，48度），或者判断该温度T1、T2、T3及T4的最大温度偏差达到10度且趋势基本保持。
在一些实施例中，上述的步骤306中点动手操器增加温控阀门207开度，可以增加冷却水的总体流量，消除温度异常上升的冷氢所对应的氢气冷却器中积聚的气泡，以利该氢气冷却器中冷却水的流量恢复正常，一定程度上可以消除该温度异常上升的现象。
上述步骤303和步骤304是用于剔除用于检测冷氢温度的温度传感器的损坏所导致的温度数据异常上升的情形；在一些实施例中，如果可以确认温度传感器无损坏的情况下，可以省略步骤303和步骤304。在一些实施例中，步骤312中小幅度可为该隔离阀25%以下的开度，优选地，该小幅度为该隔离阀10%以下的开度。
在一些实施例中，上述的步骤312中依次小幅度减小其他冷氢对应的氢气冷却器所在的支路上的隔离阀的开度，可以改变该其他冷氢对应的氢气冷却器所在支路的流阻，使得各个支路的流阻相当，进而达到流量均匀分布的目的，能够在机组功率运行期间消除冷氢温度之间存在的异常偏差。
在一些实施例中，假设氢气冷却器208及209出口处的冷氢的温度T1及T2异常上涨，而氢气冷却器210及211出口处的冷氢的温度T3及T4正常；并假设其对应的隔离阀212及213的原始开度为100%，隔离阀212及213每次调节的幅度为25%的开度，那么，上述的步骤312如图5所示可包括如下步骤：
步骤401，将隔离阀212的开度调降至75%；
步骤402，观察该温度异常上升的冷氢的温度曲线一段时间（例如一个小时）；
步骤403，判断该温度异常上升的冷氢的温度曲线是否降到与其他冷氢的温度曲线接近；若是，则结束；若否，则进入步骤404；
步骤404，将隔离阀213的开度调降至75%；
步骤405，观察该温度异常上升的冷氢的温度曲线一段时间；
步骤406，判断该温度异常上升的冷氢的温度曲线是否降到与其他冷氢的温度曲线接近；若是，则结束；若否，则进入步骤407；
步骤407，将隔离阀212的开度调降至50%；
步骤408，观察该温度异常上升的冷氢的温度曲线一段时间；
步骤409，判断该温度异常上升的冷氢的温度曲线是否降到与其他冷氢的温度曲线接近；若是，则结束；若否，则进入步骤410；
步骤410，将隔离阀213的开度调降至50%；
步骤411，观察该温度异常上升的冷氢的温度曲线一段时间；
步骤406，判断该温度异常上升的冷氢的温度曲线是否降到与其他冷氢的温度曲线接近；若是，则结束；若否，则进入步骤305。
由上述可知，本发明一些实施例中的冷氢温度监控和调整方法不改变电站机组的运行状态的情况下，能够实现对部分氢气冷却器流量的节流和再分配，可有效降低氢气的温度偏差，从而避免发电机组轴承振动增大、发电机局部热点过高，以确保发电机安全稳定运行。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干个改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1. 一种核电站发电机氢气冷却系统的冷氢温度监控和调整方法，所述核电站发电机氢气冷却系统包括进水干路、出水干路、至少两个支路、温控阀门、至少两个氢气冷却器以及至少两个隔离阀；所述至少两个支路并联于所述进水干路及所述出水干路之间，所述至少两个氢气冷却器以及所述至少两个隔离阀均分别设置于所述至少两个支路中，所述至少两个隔离阀分别用于调节所述至少两个支路中的冷却水的流量；所述温控阀门设置于该出水干路，其具有自动控制及手动控制两种控制模式，在自动控制模式中，所述温控阀门根据所述至少两个氢气冷却器中的一个氢气冷却器出口处的冷氢的温度自动调节冷却水的总流量；其特征在于，所述冷氢温度监控和调整方法包括如下步骤：
（A）分别检测上述至少两个氢气冷却器出口处的冷氢温度；以及
（B）手动开大温控阀门，对所述至少两个氢气冷却器的流量分配状态进行扰动，尽量使其平均，并增加总流量。
2. 根据权利要求1所述的冷氢温度监控和调整方法，其特征在于，所述冷氢温度监控和调整方法还包括步骤（C）对冷氢温度偏高的氢气冷却器之外的其它氢气冷却器的冷却水出口的隔离阀进行关小调整。
3. 根据权利要求1或2所述的冷氢温度监控和调整方法，其特征在于，所述冷氢温度监控和调整方法包括如下步骤：
（a）分别检测所述至少两个氢气冷却器出口处的冷氢的温度；
（b）判断检测到的冷氢的温度是否存在异常上升的温度； 若是，则进入步骤（c）；若否，则返回步骤（a）；
（c）将所述温控阀门由自动控制模式切换至手动控制模式；
（d）点动手操器增加所述温控阀门开度；
（e）观察该温度异常上升的冷氢的温度曲线；
（f）判断该温度异常上升的冷氢的温度曲线是否向下折转且持续向下；若是，则进入步骤（g）；若否，则返回步骤（d）；
（g）停止点动手操器，将所述温控阀门切回自动控制模式；
（h）观察该温度异常上升的冷氢的温度曲线；
（i）判断该温度异常上升的冷氢的温度曲线是否降到与其他冷氢的温度曲线接近；若是，则结束；若否，则返回步骤（d）。
4. 根据权利要求3所述的冷氢温度监控和调整方法，其特征在于，所述的步骤（b）及步骤（c）之间还包括：步骤（j）就地用红外线测温仪检测该冷氢温度异常上升的氢气冷却器的冷却水出口管的温度T5； 以及步骤（k）判断该温度T5是否存在相应地异常上升，若是，则进入步骤（c），若否则返回步骤（j）。
5. 根据权利要求3所述的冷氢温度监控和调整方法，其特征在于，所述步骤（b）中判断检测到的冷氢的温度中是否存在异常上升的温度的方法是：判断该检测到的温度中的一个或多个是否达到或超过预定的温度报警值。
6. 根据权利要求3所述的冷氢温度监控和调整方法，其特征在于，所述步骤（b）中判断检测到的冷氢的温度中是否存在异常上升的温度的方法是：判断该温度最大温度偏差达到10度且趋势基本保持。
7. 根据权利要求1或2所述的冷氢温度监控和调整方法，其特征在于，所述冷氢温度监控和调整方法包括如下步骤：
（a）分别检测所述至少两个氢气冷却器出口处的冷氢的温度；
（b）判断检测到的冷氢的温度是否存在异常上升的温度； 若是，则进入步骤（c）；若否，则返回步骤（a）；
（c）将所述温控阀门由自动控制模式切换至手动控制模式；
（d）点动手操器增加所述温控阀门开度；
（e）观察该温度异常上升的冷氢的温度曲线；
（f）判断该温度异常上升的冷氢的温度曲线是否向下折转且持续向下；若是，则进入步骤（g）；若否，则返回步骤（d）；
（g）停止点动手操器，将所述温控阀门切回自动控制模式；
（h）观察该温度异常上升的冷氢的温度曲线；
（i）判断该温度异常上升的冷氢的温度曲线是否降到与其他冷氢的温度曲线接近；若是，则结束；若否，则进入步骤（j）；
（j）依次小幅度减小其他冷氢对应的氢气冷却器所在的支路上的隔离阀的开度，最低达到50%的开度；观察该温度异常上升的冷氢的温度曲线一段时间；
（k）判断该温度异常上升的冷氢的温度曲线是否降到与其他冷氢的温度曲线接近；若是，则结束工作；若否，则返回步骤（c）。
8. 根据权利要求7所述的冷氢温度监控和调整方法，其特征在于，所述的步骤（b）及步骤（c）之间还包括：步骤（l）就地用红外线测温仪检测该冷氢温度异常上升的氢气冷却器的冷却水出口管的温度T5； 以及步骤（m）判断该温度T5是否存在相应地异常上升，若是，则进入步骤（c），若否则返回步骤（l）。
9. 根据权利要求7所述的冷氢温度监控和调整方法，其特征在于，所述步骤（b）中判断检测到的冷氢的温度中是否存在异常上升的温度的方法是：判断该检测到的温度中的一个或多个是否达到或超过预定的温度报警值。
10. 根据权利要求7所述的冷氢温度监控和调整方法，其特征在于，所述步骤（b）中判断检测到的冷氢的温度中是否存在异常上升的温度的方法是：判断该温度最大温度偏差达到10度且趋势基本保持。
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