CN110070951A - 一种小型反应堆二回路蒸汽管道压力控制方法和系统 - Google Patents

一种小型反应堆二回路蒸汽管道压力控制方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种小型反应堆二回路蒸汽管道压力控制方法和系统，该方法包括：获取指定列二回路蒸汽管道的压力实测值、二回路总负荷值、核功率实测值，分别对获取的信号进行处理获得处理后的压力实测值、压力整定值、处理后的总负荷值和处理后的核功率实测值，判断处理后的压力实测值和二回路管道压力整定值是否匹配以及处理后的核功率实测值和处理后的二回路总负荷值是否匹配；当不匹配时，根据处理后的压力实测值和二回路管道压力整定值生成第一开度信号；根据处理后的核功率实测值和处理后的二回路总负荷值生成第二开度信号，根据第一开度信号和第二开度信号控制二回路蒸汽管道的压力。本发明很好实现了小型堆二回路蒸汽管道压力的自动控制。

Description

一种小型反应堆二回路蒸汽管道压力控制方法和系统
技术领域
本发明涉及反应堆二回路蒸汽管道压力控制技术领域，尤其涉及一种小型反应堆二回路蒸汽管道压力控制方法和系统。
背景技术
在现有技术中，反应堆的二回路蒸汽旁路排放系统采用平均温度控制模式(T模式)和蒸汽压力控制模式(P模式)，在不同的功率水平上，蒸汽旁路排放系统自动控制方案采用不同的运行模式，在高功率下使用T模式，在低功率下使用P模式，然而以上蒸汽旁排系统的自动控制方案不适合用于小型反应堆。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种适用于小型堆的反应堆二回路蒸汽管道压力控制方法和系统。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种小型反应堆二回路蒸汽管道压力控制方法，所述二回路根据所述小型反应堆单堆双机布置被分为两列，包括如下步骤：
获取指定列二回路蒸汽管道的压力实测值、二回路总负荷值、反应堆核功率实测值；
对所述指定列二回路蒸汽管道的压力实测值和所述二回路总负荷值进行处理，获得处理后的压力实测值和处理后的二回路总负荷值，将所述处理后的二回路总负荷值转换为二回路管道压力整定值，并判断处理后的压力实测值和所述二回路管道压力整定值是否匹配，以及对所述反应堆核功率实测值进行处理，获得处理后的核功率实测值，判断处理后的核功率实测值和处理后的二回路总负荷值是否匹配；
当处理后的压力实测值和所述二回路管道压力整定值不匹配时，根据处理后的压力实测值和所述二回路管道压力整定值生成第一开度信号，当处理后的核功率实测值和处理后的二回路总负荷值不匹配时，根据处理后的核功率实测值和处理后的二回路总负荷值生成第二开度信号；
根据所述第一开度信号和所述第二开度信号控制所述指定列二回路蒸汽管道的压力。
其中，对所述指定列二回路蒸汽管道的压力实测值和所述二回路总负荷值进行处理获得处理后的压力实测值和处理后的二回路总负荷值具体包括：
对所述指定列二回路蒸汽管道的压力实测值进行滤波处理，获得处理后的压力实测值；
对所述二回路总负荷值进行计算，获得处理后的二回路总负荷值；
将所述处理后的二回路总负荷值转换为二回路管道压力整定值具体包括：
对所述处理后的二回路总负荷值进行计算转换，生成所述压力整定值。
其中，对所述反应堆核功率实测值进行处理，获得处理后的核功率实测值具体包括：
对所述反应堆核功率实测值进行滤波处理，获得处理后的核功率实测值。
其中，根据处理后的压力实测值和所述二回路管道压力整定值生成第一开度信号具体包括：
计算所述处理后的压力实测值和所述二回路管道压力整定值之间的第一差值；
对所述第一差值进行比例积分运算获得所述第一开度值。
其中，所述根据处理后的核功率实测值和处理后的二回路总负荷值生成第二开度信号具体包括：
计算处理后的核功率实测值和处理后的二回路总负荷值之间的第二差值；
根据所述第二差值通过函数发生器生成所述第二开度信号。
其中，根据所述第一开度信号和所述第二开度信号控制所述指定列二回路蒸汽管道的压力具体包括：
根据所述第一开度信号和所述第二开度信号之和控制所述指定列二回路蒸汽管道的压力。
本发明还提供一种小型反应堆二回路蒸汽管道压力控制系统，所述二回路根据所述小型反应堆单堆双机布置被分为两列，包括
获取单元，用于获取指定列二回路蒸汽管道的压力实测值、二回路总负荷值、反应堆核功率实测值；
处理单元，用于对所述指定列二回路蒸汽管道的压力实测值和所述二回路总负荷值进行处理获得处理后的压力实测值和二回路总负荷值，将所述处理后的二回路总负荷值转换为二回路管道压力整定值，还用于对所述反应堆核功率实测值进行处理，获得处理后的核功率实测值；
判断单元，用于判断处理后的压力实测值和所述二回路管道压力整定值是否匹配，还用于判断处理后的核功率实测值和处理后的二回路总负荷值是否匹配；
压力偏差控制单元，用于在判断蒸汽管道的压力实测值与压力整定值不匹配时，根据处理后的压力实测值和所述二回路管道压力整定值生成第一开度信号；
功率偏差控制单元，用于在处理后的核功率实测值和处理后的二回路总负荷值不匹配时，根据处理后的核功率实测值和处理后的二回路总负荷值生成第二开度信号；
蒸汽旁路排放阀，分别设置于两列二回路蒸汽管道上，用于根据所述第一开度信号和所述第二开度信号开启或关闭阀门以控制所述指定列二回路蒸汽管道的压力。
其中，所述处理单元包括：
第一函数发生器，用于将所述处理后的二回路总负荷值转换为二回路管道压力整定值；
第一滤波器，用于对所述指定列二回路蒸汽管道的压力实测值进行处理获得处理后的压力实测值；
平均负荷计算控制器，用于对所述二回路总负荷值进行平均负荷计算获得处理后的二回路总负荷值；
第二滤波器，用于对所述反应堆核功率实测值进行处理获得处理后的核功率实测值。
其中，所述压力偏差控制单元包括：
第一差值单元，用于计算所述处理后的压力实测值和所述二回路管道压力整定值之间的第一差值；
PI控制单元，用于对所述第一差值进行比例积分运算获得所述第一开度信号。
其中，所述功率偏差控制单元包括：
第二求差单元，用于计算处理后的核功率实测值和处理后的二回路总负荷值之间的第二差值；
第二函数发生器，用于根据所述第二差值生成所述第二开度信号。
本发明实施例的有益效果在于：本发明通过设计压力偏压控制和功率偏差控制共同控制二回路蒸汽管的压力，确保了小型堆在正常运行和运行瞬态工况中蒸汽旁路排放自动控制系统的设计满足总体性能的要求，在大幅度瞬变中，可快速、准确地控制蒸汽管道压力，同时，在厂用电、单点系泊和推进等工况下，可有效平衡一、二回路功率，最后可提高小型堆在单堆双机布置下，对二回路非对称工况的处理能力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一种小型反应堆二回路蒸汽管道压力控制方法的流程示意图。
图2是本发明的一种小型反应堆二回路蒸汽管道压力控制系统的结构示意图。
图3是本发明的一种小型反应堆二回路蒸汽旁路排放阀开启的示意图。
图4是本发明的一种小型反应堆二回路蒸汽旁路排放阀快速开启的示意图。
具体实施方式
以下各实施例的说明是参考附图，用以示例本发明可以用以实施的特定实施例。
请参照图1所示，本发明实施例一提供一种小型反应堆二回路蒸汽管道压力控制方法，该方法包括：
S1、获取指定列二回路蒸汽管道的压力实测值、二回路总负荷值、反应堆核功率实测值。
小型堆按照单堆双机的设计方案，因而将二回路分为两列，记为A列和B列，二回路总负荷值指A列二回路的负荷值与B列二回路的负荷值之和。
S2、对所述指定列二回路蒸汽管道的压力实测值和二回路总负荷值进行处理获得处理后的压力实测值和处理后的二回路总负荷值，将所述处理后的二回路总负荷值转换为二回路管道压力整定值，并判断处理后的压力实测值和所述二回路管道压力整定值是否匹配，以及对所述反应堆核功率实测值进行处理，获得处理后的核功率实测值，判断处理后的核功率实测值和处理后的二回路总负荷值是否匹配。
其中，对所述指定列二回路蒸汽管道的压力实测值进行处理获得处理后的压力实测值具体包括：对所述指定列二回路蒸汽管道的压力实测值进行滤波处理，获得处理后的压力实测值；将所述处理后的二回路总负荷值转换为二回路管道压力整定值具体包括：将所述处理后的二回路总负荷值进行转换，生成所述压力整定值。
其中，对所述反应堆核功率实测值进行处理，获得处理后核功率实测值具体包括：对所述反应堆核功率实测值进行滤波处理，获得处理后的核功率实测值。
S3、当处理后的压力实测值和所述二回路管道压力整定值不匹配时，根据处理后的压力实测值和所述二回路管道压力整定值生成第一开度信号，当处理后的核功率实测值和处理后的二回路总负荷值不匹配时，根据处理后的核功率实测值和处理后的二回路总负荷值生成第二开度信号。
其中，根据处理后的压力实测值和所述二回路管道压力整定值生成第一开度信号具体包括：计算所述处理后的压力实测值和所述二回路管道压力整定值之间的第一差值；对所述第一差值进行比例积分运算获得所述第一开度值。
其中，根据所述处理后的核功率实测值和处理后的二回路总负荷值生成第二开度信号具体包括：计算处理后的核功率实测值和处理后的二回路总负荷值之间的第二差值；根据所述第二差值生成所述第二开度信号。
S4、根据所述第一开度信号和所述第二开度信号控制所述指定列二回路蒸汽管道的压力。
具体地，根据第一开度信号和第二开度信号之和控制所述指定列二回路蒸汽管道的压力。
本发明实施例的一种小型反应堆二回路蒸汽管道压力控制方法，通过设计压力偏压控制和功率偏差控制共同控制二回路蒸汽管的压力，确保了小型堆在正常运行和运行瞬态工况中蒸汽旁路排放自动控制系统的设计满足运行性能的要求，在大幅度瞬变中，可快速、准确地控制蒸汽管道压力，同时，在厂用电、单点系泊和推进等工况下，可有效平衡一、二回路功率，最后可提高小型堆在单堆双机布置下，对二回路非对称工况的处理能力。
基于本发明实施例一，本发明实施例二提供一种小型反应堆二回路蒸汽管道压力控制系统，所述二回路根据所述小型反应堆单堆双机布置被分为两列，如图2所示，该控制系统1包括：获取单元11、处理单元12、判断单元13、压力偏差控制单元14、功率偏差控制单元15以及蒸汽旁路排放阀16，其中，
获取单元11，用于获取所述指定列二回路蒸汽管道的压力实测值、二回路总负荷值、反应堆核功率实测值；
处理单元12，用于对所述指定列二回路蒸汽管道的压力实测值和二回路总负荷进行处理获得处理后的压力实测值和处理后的二回路负荷值，将所述指定列二回路负荷值转换为二回路管道压力整定值，还用于对所述反应堆核功率实测值进行处理，获得处理后的核功率实测值；
判断单元13，用于判断处理后的压力实测值和所述二回路管道压力整定值是否匹配，还用于判断处理后的核功率实测值和处理后的二回路负荷值是否匹配；
所述压力偏差控制单元14用于在判断蒸汽管道的压力实测值与压力整定值不匹配时，根据处理后的压力实测值和所述二回路管道压力整定值生成第一开度信号；
所述功率偏差控制单元15用于在处理后的核功率实测值和处理后的二回路负荷值不匹配时，根据处理后的核功率实测值和处理后的二回路负荷值生成第二开度信号；
所述蒸汽旁路排放阀16设置于所述指定列二回路蒸汽管道上，用于根据所述第一开度信号和所述第二开度信号开启或关闭阀门以控制所述指定列二回路蒸汽管道的压力。
具体地，蒸汽旁路排放系统的自动控制方案以蒸汽旁路排放阀为执行机构，根据上述两个开度信号(限值0～100％)来开启或关闭阀门。排放阀分为大容量阀和小容量阀，分别均等的布置在两列蒸汽管道上。阀门特性为线性，同时具备调制和快速开关的能力。
如图3为排放阀调制开启示意图，以A列排放阀为例，该列排放阀包括两组排放阀门，分别为第一组阀门1、第一组阀门2、第二组阀门1和第二组阀门2。通过函数发生器对总开度进行转换，获得第一组阀门1、第一组阀门2、第二组阀门1和第二组阀门2的控制信号，如图4给出了排放阀快速开启的示意图，分别获得A列第一组排放阀的总开度和A列第二组排放阀的总开度，然后根据A列第一组排放阀的总开度控制第一组阀门1、第一组阀门2的开启，根据第二组排放阀的总开度控制第二组阀门1和第二组阀门2的开启。
其中，所述处理单元包括：
第一函数发生器，用于将所述指定列二回路负荷值转换为二回路管道压力整定值；
第一滤波器，用于对所述指定列二回路蒸汽管道的压力实测值进行处理获得处理后的压力实测值；
平均负荷计算控制器，用于对所述二回路总负荷值进行平均负荷计算获得处理后的二回路负荷值；
第二滤波器，用于对所述反应堆核功率实测值进行处理获得处理后的核功率实测值。
其中，所述压力偏差控制单元包括：
第一差值单元，计算所述处理后的压力实测值和所述二回路管道压力整定值之间的第一差值；
PI控制单元，用于对所述第一差值进行比例积分运算获得所述第一开度值。
其中，所述PI控制单元的传递函数H(s)为：H(s)＝K1(1+1/τ1s)，其中K1为比例系数，s为拉普拉斯变换，τ1为延时系数。PI控制单源的功能要求为：维持蒸汽压力低于主蒸汽安全阀开启的压力阈值，使蒸汽管道压力尽量小的波动。
其中，所述功率偏差控制单元包括：
第二求差单元，用于计算处理后的核功率实测值和处理后的二回路总负荷值之间的第二差值；
第二函数发生器，用于根据所述第二差值生成所述第二开度信号。
其中，平均负荷计算控制器和第二函数发生器均具有一定的控制死区，用于消除控制信号的振荡。
有关本实施例的工作原理以及所带来的有益效果请参照本发明实施例一的说明，此处不再赘述。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种小型反应堆二回路蒸汽管道压力控制方法，所述二回路根据所述小型反应堆单堆双机布置被分为两列，其特征在于，包括如下步骤：
获取指定列二回路蒸汽管道的压力实测值、二回路总负荷值、反应堆核功率实测值；
对所述指定列二回路蒸汽管道的压力实测值和所述二回路总负荷值进行处理，获得处理后的压力实测值和处理后的二回路总负荷值，将所述处理后的二回路总负荷值转换为二回路管道压力整定值，并判断处理后的压力实测值和所述二回路管道压力整定值是否匹配，以及对所述反应堆核功率实测值进行处理，获得处理后的核功率实测值，判断处理后的核功率实测值和处理后的二回路总负荷值是否匹配；
当处理后的压力实测值和所述二回路管道压力整定值不匹配时，根据处理后的压力实测值和所述二回路管道压力整定值生成第一开度信号，当处理后的核功率实测值和处理后的二回路总负荷值不匹配时，根据处理后的核功率实测值和处理后的二回路总负荷值生成第二开度信号；
根据所述第一开度信号和所述第二开度信号控制所述指定列二回路蒸汽管道的压力。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述指定列二回路蒸汽管道的压力实测值和所述二回路总负荷值进行处理获得处理后的压力实测值和处理后的二回路总负荷值具体包括：
对所述指定列二回路蒸汽管道的压力实测值进行滤波处理，获得处理后的压力实测值；
对所述二回路总负荷值进行计算，获得处理后的二回路总负荷值；
将所述处理后的二回路总负荷值转换为二回路管道压力整定值具体包括：
对所述处理后的二回路总负荷值进行计算转换，生成所述压力整定值。
3.根据权利要求1或2任一项所述的方法，其特征在于，对所述反应堆核功率实测值进行处理，获得处理后的核功率实测值具体包括：
对所述反应堆核功率实测值进行滤波处理，获得处理后的核功率实测值。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据处理后的压力实测值和所述二回路管道压力整定值生成第一开度信号具体包括：
计算所述处理后的压力实测值和所述二回路管道压力整定值之间的第一差值；
对所述第一差值进行比例积分运算获得所述第一开度值。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据处理后的核功率实测值和处理后的二回路总负荷值生成第二开度信号具体包括：
计算处理后的核功率实测值和处理后的二回路总负荷值之间的第二差值；
根据所述第二差值通过函数发生器生成所述第二开度信号。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据所述第一开度信号和所述第二开度信号控制所述指定列二回路蒸汽管道的压力具体包括：
根据所述第一开度信号和所述第二开度信号之和控制所述指定列二回路蒸汽管道的压力。
7.一种小型反应堆二回路蒸汽管道压力控制系统，所述二回路根据所述小型反应堆单堆双机布置被分为两列，其特征在于，包括
获取单元，用于获取指定列二回路蒸汽管道的压力实测值、二回路总负荷值、反应堆核功率实测值；
处理单元，用于对所述指定列二回路蒸汽管道的压力实测值和所述二回路总负荷值进行处理获得处理后的压力实测值和二回路总负荷值，将所述处理后的二回路总负荷值转换为二回路管道压力整定值，还用于对所述反应堆核功率实测值进行处理，获得处理后的核功率实测值；
判断单元，用于判断处理后的压力实测值和所述二回路管道压力整定值是否匹配，还用于判断处理后的核功率实测值和处理后的二回路总负荷值是否匹配；
压力偏差控制单元，用于在判断蒸汽管道的压力实测值与压力整定值不匹配时，根据处理后的压力实测值和所述二回路管道压力整定值生成第一开度信号；
功率偏差控制单元，用于在处理后的核功率实测值和处理后的二回路总负荷值不匹配时，根据处理后的核功率实测值和处理后的二回路总负荷值生成第二开度信号；
蒸汽旁路排放阀，分别设置于两列二回路蒸汽管道上，用于根据所述第一开度信号和所述第二开度信号开启或关闭阀门以控制所述指定列二回路蒸汽管道的压力。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述处理单元包括：
第一函数发生器，用于将所述处理后的二回路总负荷值转换为二回路管道压力整定值；
第一滤波器，用于对所述指定列二回路蒸汽管道的压力实测值进行处理获得处理后的压力实测值；
平均负荷计算控制器，用于对所述二回路总负荷值进行平均负荷计算获得处理后的二回路总负荷值；
第二滤波器，用于对所述反应堆核功率实测值进行处理获得处理后的核功率实测值。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述压力偏差控制单元包括：
第一差值单元，用于计算所述处理后的压力实测值和所述二回路管道压力整定值之间的第一差值；
PI控制单元，用于对所述第一差值进行比例积分运算获得所述第一开度信号。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述功率偏差控制单元包括：
第二求差单元，用于计算处理后的核功率实测值和处理后的二回路总负荷值之间的第二差值；
第二函数发生器，用于根据所述第二差值生成所述第二开度信号。
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