CN106409355B - 用于启动安全壳冷却系统的非能动自动控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于启动安全壳冷却系统的非能动自动控制系统，包括控制驱动部分，该控制驱动部分包括控制气囊(3)，该控制气囊(3)通过引气管(1)与安全壳(14)内的大气相连通，控制气囊(3)上设有根据控制气囊的收缩和膨胀可移动的驱动部件，该驱动部件与安全壳冷却系统控制开关(9)相连接。本发明非能动自动控制系统，既不需依靠外部电源支持，也不需要人为干预，在事故工况下自动启动安全壳冷却系统，移出安全壳内热量、保护堆芯安全；提高了安全壳冷却系统运行的可靠性，提升核电厂应对极端事故的安全性，有助于保护公众和环境的安全。

Description

用于启动安全壳冷却系统的非能动自动控制系统

技术领域

本发明属于冷却系统控制领域，具体涉及一种用于启动安全壳冷却系统的非能动自动控制系统。

背景技术

核电厂安全壳冷却系统用于事故后防止安全壳失效、移出安全壳内热量、保护堆芯安全的重要系统。

安全壳冷却系统包括能动(如安全壳喷淋冷却系统)和非能动(如AP1000/AP600非能动安全壳冷却系统)。对于采用非能动设计的安全壳冷却系统，因其运行不需要外部动力电源支持，在事故情况下具有更高的可靠性。然而，现有核电厂设计中，无论是能动还是非能动安全壳冷却系统，其运行通常需要通过反应堆保护系统自动启动安全壳冷却系统或者由操纵员手动启动。由于各种原因导致保护系统失效或者操纵员没有及时干预，都会增加安全壳冷却系统失效的概率。通过设计一种不依靠外部电源支持，也不需要人为干预的控制系统，用于在事故工况下自动启动安全壳冷却系统，能有助于提高安全壳冷却系统运行的可靠性，提升核电厂应对极端事故的安全性，保护公众和环境的安全。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种用于启动安全壳冷却系统的非能动自动控制系统，既不依靠外部电源支持，也不需要人为干预，在事故工况下自动启动安全壳冷却系统，移出安全壳内热量、保护堆芯安全。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：提供一种用于启动安全壳冷却系统的非能动自动控制系统，包括控制驱动部分，该控制驱动部分包括控制气囊，该控制气囊通过引气管与安全壳内的大气相连通，控制气囊上设有驱动部件，该执行部件与安全壳冷却系统控制开关相连接。

进一步，所述驱动部件包括相连接的控制活塞和驱动杆，控制活塞与控制气囊相连接，驱动杆与安全壳冷却系统控制开关相连接。

进一步，所述控制气囊、控制活塞及驱动杆均设置在气匣内；控制活塞与气闸内顶部之间设有复位弹簧。

进一步，非能动自动控制系统还包括系统实验部分，该系统实验部分包括蓄压罐，蓄压罐通过试验旁路管线与引气管相连通。

进一步，所述引气管上依次设有第一隔离阀和连锁阀；试验旁路管线上依次设有第二隔离阀、排放阀和实验阀。

进一步，位于安全壳内的引气管的端口向下设置，在端口外设置防止异物进入管内的双层防异物网。

本发明的有益技术效果在于：

本发明非能动自动控制系统，通过设置控制气囊和驱动部件，当安全壳内大气压力升高，控制气囊就会膨胀，带动驱动部件中的控制活塞和驱动杆移动，从而开启安全壳冷却系统控制开关，移出安全壳内热量，降低安全壳的温度、保护堆芯安全；本发明不需要外部电力或能源支持，也不需要操纵员干预，具有高度可靠性；可作为保护仪控系统的补充备用，弥补仪控系统失效时引起的启动，由于气囊充压膨胀需要一定时间，其响应过程长于保护仪控系统，因此符合作为补充备用系统动作晚于正常保护仪控系统的要求；既可用于非能动安全壳冷却系统的控制，也可用于能动系统的控制。

附图说明

图1是本发明用于启动安全壳冷却系统的非能动自动控制系统的结构示意图。

图中：

1-引气管 2-气匣 3-控制气囊 4-控制活塞 5-驱动杆 6-复位弹簧 7-第一隔离阀 8-连锁阀 9-安全壳冷却系统控制开关 10-第二隔离阀 11-实验阀 12-蓄压罐 13-排放阀 14-安全壳 15-试验旁路管线

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

如图1所示，是本发明用于启动安全壳冷却系统的非能动自动控制系统，其包括控制驱动部分和系统试验部分。

控制驱动部分包括引气管1、气匣2、控制气囊3、控制活塞4、驱动杆5及复位弹簧6。控制气囊3通过引气管1与安全壳14内的大气相连通，控制活塞4设置在控制气囊3上，驱动杆5一端与控制活塞4连接，另一端与安全壳冷却系统控制开关9连接。控制气囊3、控制活塞4及驱动杆5设置在气匣2内，驱动杆5顶端穿出气匣2与安全壳冷却系统控制开关9或控制机构连接。在控制活塞4与气匣2内顶端之间设置复位弹簧6。

引气管1上依次设置第一隔离阀7和控制连锁阀8；第一隔离阀7为一组两个，安全壳内外各一个。通过关闭连锁阀8，可以切断安全壳内大气与控制气囊3的连接通道，进而闭锁本自动控制系统。连锁阀8通过闭锁信号控制，在正常运行时处于开启状态，并采用失效(失电)常开模式设计，以确保本系统的可靠性。

位于安全壳内的引气管1的端口向下设置，避免正常或事故期间液体流入引气管；在端口外设有防止异物进入的双层防异物网，免异物进入堵塞引气管。

引气管1的流通直径大小需综合考虑引气管破裂导致的安全壳泄漏的风险，引气管1流通直径优选5mm-20mm之间。

控制气囊2和控制活塞4尺寸根据实际需要确定，通过设计控制气囊2和控制活塞4尺寸，可以提供足够的驱动力及行程，确保非能动安全壳冷却系统控制开关的开启。

通过调节复位弹簧6和控制活塞4初始状态，可以设定驱动杆5驱动安全壳冷却系统控制开关开启的安全壳压力定值。

驱动杆5除可直接驱动安全壳冷却系统控制开关外，还可用作行程开关的驱动机构，间接控制相关系统。

系统实验部分，用于定期对控制驱动部分进行试验检查，确保控制驱动部分的有效性。系统实验部分包括蓄压罐12，蓄压罐12通过试验旁路管线15与引气管1连通。试验旁路管线15上依次设有第二隔离阀10、排放阀13和试验阀11。

系统控制部分的工作方式是：当事故后安全壳14内的压力上升时，安全壳14内气体通过引气管1充入控制气囊3，控制气囊3内压力增加，大于复位弹簧6、驱动杆5及控制活塞4产生的压力后，控制气囊3膨胀并推动控制活塞4及驱动杆5位移，驱动杆5驱动与之连接的安全壳冷却系统控制开关9或行程开关，从而开启安全壳冷却系统控制开关或行程开关，移出安全壳内热量，保护堆芯安全；在安全壳内压力降低，控制气囊失压时，复位弹簧作用于控制活塞压缩控制气囊，并使控制活塞与驱动杆复位，安全壳冷却系统控制开关可根据预先设定选择保持在开启状态或关闭状态。本发明不需要外部电力或能源支持，也不需要操纵员干预，具有高度可靠性。

系统试验部分的工作方式是：关闭引气管1连接安全壳的第一隔离阀7，打开连接蓄压罐12的第二隔离阀10，然后通过调节试验阀11，将蓄压罐12内的空气注入控制气囊3进行系统运行试验。试验结束后，关闭试验阀11，开启排放阀13排出控制气囊3内空气，空气排放完成后，关闭连接蓄压罐的第二隔离阀10，打开连接安全壳的第一隔离阀7。

需要说明的是，在控制气囊首次充压膨胀并使驱动杆5移动打开安全壳冷却系统后，根据需要可以设定控制活塞4、复位弹簧6和驱动杆5移动模式，避免在安全壳冷却系统投入运行后安全壳内部压力降低或波动使驱动杆5频繁移动。控制活塞4、复位弹簧6和驱动杆5移动模式的设定，是通过改变复位弹簧6的预压力，设定控制活塞4开始移动所需控制气囊3内的空气压力定值；在气匣2或驱动杆5上设置限位装置，限制控制活塞4及驱动杆5的移动范围；前述两者结合可以设定安全壳冷却系统控制开关9在全开和全关时所对应的安全壳内压力定值。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (4)

1.一种用于启动安全壳冷却系统的非能动自动控制系统，包括控制驱动部分，其特征是：该控制驱动部分包括控制气囊(3)，该控制气囊(3)通过引气管(1)与安全壳(14)内的大气相连通，控制气囊(3)上设有驱动部件，该驱动部件与安全壳冷却系统控制开关(9)相连接，所述驱动部件包括相连接的控制活塞(4)和驱动杆(5)，控制活塞(4)与控制气囊(3)相连接，驱动杆(5)与安全壳冷却系统控制开关(9)相连接，所述控制气囊(3)、控制活塞(4)及驱动杆(5)均设置在气匣(2)内，控制活塞(4)与气匣 (2)内顶部之间设有复位弹簧(6)。

2.如权利要求1所述的用于启动安全壳冷却系统的非能动自动控制系统，其特征是：还包括系统实验部分，该系统实验部分包括蓄压罐(12)，蓄压罐(12)通过试验旁路管线(15)与所述引气管(1)相连通。

3.如权利要求2所述的用于启动安全壳冷却系统的非能动自动控制系统，其特征是：所述引气管(1)上依次设有第一隔离阀(7)和连锁阀(8)；试验旁路管线(15)上依次设有第二隔离阀(10)、排放阀(13)和实验阀(11)。

4.如权利要求3所述的用于启动安全壳冷却系统的非能动自动控制系统，其特征是：位于安全壳内的引气管(1)的端口向下设置，在端口外设置防止异物进入管内的双层防异物网。

Images