CN103982891A - 核电厂蒸汽发生器排污系统及其流量控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种核电厂蒸汽发生器排污系统及其流量控制方法，所述流量控制方法是将注入泵启动时的核取样水注入流量作为前馈信号引入至排污水流量调节器的控制信号设定值，以消除注入泵启、停过程对排污水流量的影响。与现有技术相比，本发明核电厂蒸汽发生器排污系统可以使核取样水注入流量不对排污流量造成影响，从而保证在核取样水注入泵的启停阶段，流经流量孔板的排污水流量仍旧与排污系统的设定排污流量相一致，排污水流量调节器无需对排污水流量控制阀的开度进行调节，因此能够维持系统运行的稳定性。

Description

核电厂蒸汽发生器排污系统及其流量控制方法

技术领域

本发明属于核电厂的运行控制领域，更具体地说，本发明涉及一种核电厂蒸汽发生器排污系统及其流量控制方法。

背景技术

请参阅图1，在压水堆核电厂中，蒸汽发生器排污系统的主要功能是通过对蒸汽发生器10的二次侧进行连续排污(通常为蒸汽流量的1％)，以维持二次侧水质。机组正常运行时，蒸汽发生器二次侧排污系统以一定流量连续排污，排污水经由非再生式热交换器20或再生式热交换器22进行冷却，排污水流量则由排污水流量控制阀24进行调节。

为了便于维持蒸汽发生器10二次侧的水质，还需要对二次侧水进行连续取样监测。蒸汽发生器10二次侧的核取样水通过集水坑30进行收集，当集水坑30液位高时，启动注入泵32，将集水坑30内收集的核取样水通过核取样水注入管线34注入蒸汽发生器排污管线，再由蒸汽发生器排污系统的过滤器60、除盐器62、凝汽器64等对核取样水进行净化处理并回收利用。其中，核取样水注入管线34与蒸汽发生器排污管线的接口位于排污水流量控制阀24与排污水流量测量孔板40之间的连接管线42上，也就是位于排污水流量控制阀24下游与排污水流量测量孔板40上游之间的位置。

请参阅图2和图3，现有蒸汽发生器排污系统流量控制的过程为：在机组启动阶段，排污水由非再生式热交换器20冷却，非再生式热交换器20由设备冷却水系统21提供冷却水，且冷却水的流量不作调节；在机组功率运行阶段(凝汽器可用)，排污水由再生式热交换器22冷却，再生式热交换器22由凝结水系统50提供冷却水，冷却水回水则排至除氧器系统，并根据除氧器52运行温度条件作为期望值，通过比例积分调节器54来调节冷却水流量控制阀520的开度，以使冷却水回水温度与除氧器52的工作条件相匹配；同时，排污水流量由排污水流量控制阀24调节，排污水流量控制阀24有并联设置的两台，工作时一用一备，不管注入泵32启动还是停运，比例积分调节器26都以设定排污水流量C1作为控制信号设定值来调节排污水流量控制阀24的开度，以使排污水流量控制阀24下游的流量孔板40的测量流量与设定排污流量C1维持一致。

但是，在机组功率运行期间(再生式热交换器22投运时)，当排污水以设定排污水流量C1运行时，注入泵32启停时产生的核取样水注入流量变化会对流经排污水流量测量孔板40的流量产生扰动，进而使得再生式热交换器22的冷却水流量控制部分随之波动，具体过程为：1)当注入泵32启动时，流经流量孔板40的流量就会瞬时增加而大于控制信号设定值，比例积分调节器26便会减少排污水流量控制阀24的开度来降低排污水流量，以使流量孔板40的流量与设定排污流量C1维持一致；反之，当注入泵32停运时，流量孔板40测量的流量会瞬时降低，比例积分调节器26便会增加排污水流量控制阀24的开度，以使流量孔板40的流量与设定排污流量C1维持一致；2)在上述过程中，排污水流量控制阀24的动作会使流经再生式热交换器22的排污水流量发生变化：当再生式热交换器22的排污水流量降低时，将导致其冷侧回水温度降低，当再生式热交换器22的冷侧回水温度低于除氧器52的运行温度条件，比例积分调节器54便会减小冷却水流量控制阀520的开度，来降低冷却水流量；反之，当再生式热交换器22的排污水流量增加时，会导致其冷侧回水温度升高，比例积分调节器54将加大冷却水流量控制阀520的开度，来增加冷却水流量。

可以理解的是，排污系统的设定排污流量C1越低时，注入泵32的启停过程给蒸汽发生器排污系统流量带来的扰动越大，严重时有可能会导致再生式热交换器22的冷却水回水温度过高而超过设计阈值。这种情况将会引起蒸汽发生器排污系统的保护动作(即跳闸)，导致再生式热交换器22下游的隔离阀220被关闭而停止排污。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种能够消除核取样水注入流量对排污水流量产生影响的蒸汽发生器排污系统及其流量控制方法，以避免蒸汽发生器排污系统不必要的跳闸。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种核电厂蒸汽发生器排污系统的流量控制方法，所述蒸汽发生器排污系统的排污水由换热器冷却后经排污管线进入净化设备，排污管线上设有调节排污水流量的排污水流量控制阀，排污水流量控制阀的开度由排污水流量调节器的控制信号控制；蒸汽发生器二次侧的核取样水收集后，不定时地由注入泵通过核取样水注入管线注入蒸汽发生器排污管线；所述注入泵启动时的核取样水注入流量被作为前馈信号引入至排污水流量调节器的控制信号设定值，以消除注入泵启、停过程对排污水流量的影响。

作为本发明核电厂蒸汽发生器排污系统的流量控制方法的一种改进，当注入泵启动时，排污水流量调节器在注入泵启动前控制信号设定值的基础上加上核取样水注入流量作为新的控制信号设定值，来控制排污流量控制阀的开度；当注入泵停运时，排污水流量调节器的控制信号设定值恢复为注入泵启动前的设定值。

作为本发明核电厂蒸汽发生器排污系统的流量控制方法的一种改进，所述注入泵启动前，排污水流量调节器以“设定排污流量”作为控制信号设定值；注入泵启动后，排污水流量调节器以“设定排污流量与核取样水注入流量之和”作为控制信号设定值。

作为本发明核电厂蒸汽发生器排污系统的流量控制方法的一种改进，若注入泵启动后，“设定排污流量与核取样水注入流量之和”大于净化设备的最大运行限值，排污水流量调节器则以净化设备的最大运行限值作为控制信号设定值。

作为本发明核电厂蒸汽发生器排污系统的流量控制方法的一种改进，所述核取样水注入管线上设有流量仪表，排污水流量调节器以核取样水注入管线上的流量仪表测得的流量值作为核取样水注入流量。

作为本发明核电厂蒸汽发生器排污系统的流量控制方法的一种改进，所述注入泵以设定流量运行，排污水流量调节器以注入泵的设定流量值作为核取样水注入流量。

作为本发明核电厂蒸汽发生器排污系统的流量控制方法的一种改进，所述排污管线上设有位于排污水流量控制阀下游的流量孔板，核取样水注入管线与蒸汽发生器排污管线的接口位于排污水流量控制阀与排污水流量测量孔板之间的连接管线上，排污水流量调节器以控制信号设定值作为期望值、以流量孔板的流量测量值作为对比值，对排污水流量控制阀的开度进行调节。

为了实现上述发明目的，本发明还提供了一种核电厂蒸汽发生器排污系统，其包括连接在蒸汽发生器和净化设备之间的排污管线，排污管线上设有对排污水进行冷却的换热器和调节排污水流量的排污水流量控制阀，排污水流量控制阀与排污水流量调节器连接而由其控制信号控制开度；蒸汽发生器二次侧的核取样水由集水坑收集，集水坑通过核取样水注入管线连接至排污管线，核取样水注入管线上设置有将核取样水注入排污管线的注入泵；所述排污水流量调节器将注入泵启动时的核取样水注入流量作为前馈信号引入至其控制信号设定值，从而消除注入泵启、停过程对排污水流量的影响。

作为本发明核电厂蒸汽发生器排污系统的一种改进，所述核取样水注入管线上设置有流量仪表，排污水流量调节器与流量仪表连接而取得流量仪表测得的流量值，并将该流量值作为前馈信号引入至其控制信号设定值。

作为本发明核电厂蒸汽发生器排污系统的一种改进，所述排污水流量调节器以注入泵的设定流量值作为核取样水注入流量。

作为本发明核电厂蒸汽发生器排污系统的一种改进，所述排污管线上设有位于排污水流量控制阀下游的流量孔板，核取样水注入管线与蒸汽发生器排污管线的接口位于排污水流量控制阀与排污水流量测量孔板之间的连接管线上；排污水流量调节器与流量孔板连接而取得流量孔板的流量测量值，并以控制信号设定值作为期望值、以流量孔板的流量测量值作为对比值，对排污水流量控制阀的开度进行调节。

作为本发明核电厂蒸汽发生器排污系统的一种改进，所述排污水流量调节器平时以“设定排污流量与核取样水注入流量之和”作为控制信号设定值；但当“设定排污流量与核取样水注入流量之和”大于净化设备的最大运行限值时，排污水流量调节器则以净化设备的最大运行限值作为控制信号设定值。

作为本发明核电厂蒸汽发生器排污系统的一种改进，所述蒸汽发生器排污系统的净化设备包括设于排污水流量测量孔板下游的过滤器和除盐器。

作为本发明核电厂蒸汽发生器排污系统的一种改进，所述排污水流量调节器为比例积分调节器。

作为本发明核电厂蒸汽发生器排污系统的一种改进，所述排污水流量控制阀包括并联设置的两台，工作时一用一备。

与现有技术相比，本发明核电厂蒸汽发生器排污系统可以使核取样水注入流量不对排污流量造成影响，从而保证在核取样水注入泵的启停阶段，流经流量孔板的排污水流量仍旧与排污系统的设定排污流量相一致，排污水流量调节器无需对排污水流量控制阀的开度进行调节，因此能够维持系统运行的稳定性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式，对本发明核电厂蒸汽发生器排污系统及其流量控制方法进行详细说明。

图1为核电厂蒸汽发生器排污系统的结构示意图。

图2为现有核电厂蒸汽发生器排污系统的流量控制示意图。

图3为现有核电厂蒸汽发生器排污系统的流量控制过程图。

图4为本发明核电厂蒸汽发生器排污系统的一种流量控制示意图。

图5为本发明核电厂蒸汽发生器排污系统的流量控制过程图。

具体实施方式

为了使本发明的发明目的、技术方案及其有益技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明。

请参阅图4和图5，本发明蒸汽发生器排污系统的流量控制过程如下：在机组启动阶段，排污水由非再生式热交换器20冷却，非再生式热交换器20由设备冷却水系统21提供冷却水，且冷却水的流量不作调节；在机组功率运行阶段(凝汽器可用)，排污水由再生式热交换器22冷却，再生式热交换器22由凝结水系统50提供冷却水，冷却水回水则排至除氧器系统，并根据除氧器52运行温度条件作为期望值，通过比例积分调节器54来调节冷却水流量控制阀520的开度，以调节冷却水流量而使冷却水回水温度与除氧器52的工作条件相匹配；同时，排污水流量由排污水流量控制阀24调节，排污水流量控制阀24有并联设置的两台，工作时一用一备，排污水流量调节器28以控制信号设定值作为期望值、以流量孔板40的流量测量值作为对比值，对排污水流量控制阀24的开度进行调节，以控制排污水流量而使排污水流量控制阀24下游的流量孔板40的测量流量与设定排污流量C1维持一致。排污水流量调节器28为比例积分调节器。

与现有技术不同的是，为了消除注入泵32启、停过程对排污水流量的影响，本发明核电厂蒸汽发生器排污系统的流量控制方法将注入泵32启动时的核取样水注入流量作为前馈信号引入至排污水流量调节器28的控制信号设定值，具体控制过程为：

在注入泵32启动前，排污水流量调节器28以“设定排污流量C1”作为控制信号设定值；

当注入泵32启动时，排污水流量调节器28在注入泵32启动前的控制信号设定值“设定排污流量C1”基础上，加上“核取样水注入流量C2”作为新的控制信号设定值，即以“设定排污流量C1与核取样水注入流量C2之和”作为新的控制信号设定值，控制排污流量控制阀24的开度；

当注入泵32停运时，排污水流量调节器28的控制信号设定值恢复为注入泵启动前的设定值“设定排污流量C1”。

使用上述流量控制方法，可以使核取样水注入流量C2不对排污流量造成影响，从而保证在核取样水注入泵32的启停阶段，流经流量孔板40的排污水流量仍旧与排污系统的设定排污流量C1相一致，排污水流量调节器28无需对排污水流量控制阀24的开度进行调节，因此能够维持系统运行的稳定性。

本发明核电厂蒸汽发生器排污系统的流量控制方法中所用到的核取样水注入流量C2可以通过以下方法得到：

第一种，请参阅图4，可以在核取样水注入管线34上设置流量仪表36，以注入泵32启动时流量仪表36测得的流量值作为核取样水注入流量C2，并将其引入至排污水流量调节器28的控制信号设定值；

第二种，可以根据核取样水注入泵32的流量特性，将注入泵32启动时的设定流量作为核取样水注入流量C2，并将其引入至排污水流量调节器28的控制信号设定值。

需要注意的是，为了避免将核取样水注入流量C2作为前馈信号引入至排污水流量调节器28的控制信号设定值后，流经流量孔板40的水流量(排污水和核取样水之和)超过过滤器60、除盐器62、凝汽器64等下游设备的最大运行限值，因此还需要对上述排污控制方法进行进一步地限制。由于过滤器60、除盐器62、凝汽器64等下游设备设计的最大运行限值往往与蒸汽发生器排污系统的最大排污流量一致，因此只能在排污系统的设定排污流量C1不高时，才能将核取样水注入流量C2作为前馈信号引入至排污水流量调节器28的控制信号设定值；也就是说，若注入泵32启动后，“设定排污流量C1与核取样水注入流量C2之和”大于下游设备的最大运行限值，那么排污水流量调节器28则需要以下游设备的最大运行限值作为控制信号设定值。

由于核取样水注入流量C2的大小相对稳定，因此设定排污流量C1越低时，注入泵32的启停对蒸汽发生器排污系统所造成的影响越大，也就是说可能导致系统跳闸的情况主要集中在低排污流量工况下，因此本发明的控制方法虽然只能在低排污工况下使用，但却几乎可以避免核取样水注入流量C2引起的所有不必要跳闸。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (15)

1.一种核电厂蒸汽发生器排污系统的流量控制方法，所述蒸汽发生器排污系统的排污水由换热器冷却后经排污管线进入净化设备，排污管线上设有调节排污水流量的排污水流量控制阀，排污水流量控制阀的开度由排污水流量调节器的控制信号控制；蒸汽发生器二次侧的核取样水收集后，不定时地由注入泵通过核取样水注入管线注入蒸汽发生器排污管线；其特征在于：所述注入泵启动时的核取样水注入流量被作为前馈信号引入至排污水流量调节器的控制信号设定值，以消除注入泵启、停过程对排污水流量的影响。

2.根据权利要求1所述的核电厂蒸汽发生器排污系统的流量控制方法，其特征在于：当注入泵启动时，排污水流量调节器在注入泵启动前控制信号设定值的基础上加上核取样水注入流量作为新的控制信号设定值，来控制排污流量控制阀的开度；当注入泵停运时，排污水流量调节器的控制信号设定值恢复为注入泵启动前的设定值。

3.根据权利要求2所述的核电厂蒸汽发生器排污系统的流量控制方法，其特征在于：所述注入泵启动前，排污水流量调节器以“设定排污流量”作为控制信号设定值；注入泵启动后，排污水流量调节器以“设定排污流量与核取样水注入流量之和”作为控制信号设定值。

4.根据权利要求3所述的核电厂蒸汽发生器排污系统的流量控制方法，其特征在于：若注入泵启动后，“设定排污流量与核取样水注入流量之和”大于净化设备的最大运行限值，排污水流量调节器则以净化设备的最大运行限值作为控制信号设定值。

5.根据权利要求1所述的核电厂蒸汽发生器排污系统的流量控制方法，其特征在于：所述核取样水注入管线上设有流量仪表，排污水流量调节器以核取样水注入管线上的流量仪表测得的流量值作为核取样水注入流量。

6.根据权利要求1所述的核电厂蒸汽发生器排污系统的流量控制方法，其特征在于：所述注入泵以设定流量运行，排污水流量调节器以注入泵的设定流量值作为核取样水注入流量。

7.根据权利要求1所述的核电厂蒸汽发生器排污系统的流量控制方法，其特征在于：所述排污管线上设有位于排污水流量控制阀下游的流量孔板，核取样水注入管线与蒸汽发生器排污管线的接口位于排污水流量控制阀与排污水流量测量孔板之间的连接管线上，排污水流量调节器以控制信号设定值作为期望值、以流量孔板的流量测量值作为对比值，对排污水流量控制阀的开度进行调节。

8.一种核电厂蒸汽发生器排污系统，包括连接在蒸汽发生器和净化设备之间的排污管线，排污管线上设有对排污水进行冷却的换热器和调节排污水流量的排污水流量控制阀，排污水流量控制阀与排污水流量调节器连接而由其控制信号控制开度；蒸汽发生器二次侧的核取样水由集水坑收集，集水坑通过核取样水注入管线连接至排污管线，核取样水注入管线上设置有将核取样水注入排污管线的注入泵；其特征在于：所述排污水流量调节器将注入泵启动时的核取样水注入流量作为前馈信号引入至其控制信号设定值，从而消除注入泵启、停过程对排污水流量的影响。

9.根据权利要求8所述的核电厂蒸汽发生器排污系统，其特征在于：所述核取样水注入管线上设置有流量仪表，排污水流量调节器与流量仪表连接而取得流量仪表测得的流量值，并将该流量值作为前馈信号引入至其控制信号设定值。

10.根据权利要求8所述的核电厂蒸汽发生器排污系统，其特征在于：所述排污水流量调节器以注入泵的设定流量值作为核取样水注入流量。

11.根据权利要求8所述的核电厂蒸汽发生器排污系统，其特征在于：所述排污管线上设有位于排污水流量控制阀下游的流量孔板，核取样水注入管线与蒸汽发生器排污管线的接口位于排污水流量控制阀与排污水流量测量孔板之间的连接管线上；排污水流量调节器与流量孔板连接而取得流量孔板的流量测量值，并以控制信号设定值作为期望值、以流量孔板的流量测量值作为对比值，对排污水流量控制阀的开度进行调节。

12.根据权利要求11所述的核电厂蒸汽发生器排污系统，其特征在于：所述排污水流量调节器平时以“设定排污流量与核取样水注入流量之和”作为控制信号设定值；但当“设定排污流量与核取样水注入流量之和”大于净化设备的最大运行限值时，排污水流量调节器则以净化设备的最大运行限值作为控制信号设定值。

13.根据权利要求8所述的核电厂蒸汽发生器排污系统，其特征在于：所述蒸汽发生器排污系统的净化设备包括设于排污水流量测量孔板下游的过滤器和除盐器。

14.根据权利要求8所述的核电厂蒸汽发生器排污系统，其特征在于：所述排污水流量调节器为比例积分调节器。

15.根据权利要求8所述的核电厂蒸汽发生器排污系统，其特征在于：所述排污水流量控制阀包括并联设置的两台，工作时一用一备。