CN110243428A - 核电站储液箱地震下液位晃动高度评估系统及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
核电站储液箱地震下液位晃动高度评估系统及其工作方法,包括以下步骤:S1、计算特定储液罐不同液位高度处的周期系数Kw;S2、计算储液箱的液晃周期Tw;S3、计算和存储储液箱所在位置处楼层响应谱;S4、确定储液箱在不同地震动强度下的响应参数Kα;S5、确定储液箱的液晃波高H;S6:计算过程的实现和显示。本发明无需液位计配合传感器和变送器进行控制,不易引发保护措施误动作或者在远程和就地呈现虚假液位显示。
Description
技术领域
本发明涉及核电站储液箱地震下液位晃动高度评估系统及其工作方法。
背景技术
在核电厂存在很多筒状且立式的储液箱,他们是工艺流程中的重要组成部分,同时有些也起到了重要的安全功能,如核电厂中的辅助给水箱、换料水箱等。地震发生后,在水平向和竖直向地面运动的激励作用下,箱体强烈摇晃,由于箱体和箱体内液体间的耦合作用,液位晃动的波高随地震强度的变化而变化。如果此液位计配合传感器和变送器进行控制,很可能引发保护措施误动作或者在远程和就地呈现虚假液位显示。
发明内容
本发明的目的是提供核电站储液箱地震下液位晃动高度评估系统及其工作方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
核电站储液箱地震下液位晃动高度评估系统,其特征在于,包括用于读取储液箱的实际液位高度的就地液位探测器、用于测试地震动强度的就地地震传感器、PLC系统和计算机系统;所述PLC系统读取就地液位探测器、就地地震传感器的探测数据,通过模数转化,将电流信号转化成数字信号,数字信号进入计算机系统进行运算,所述计算机系统存储了预先编程完成的楼层响应谱数据库和箱体参数计算程序,根据PLC中的就地探测数据,动态计算核电站储液箱地震下液位晃动高度,并将计算结果显示与显示器上。
核电站储液箱地震下液位晃动高度评估系统的工作方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、计算特定储液罐不同液位高度处的周期系数Kw;
设Kw的为储液箱和液体在地震下的周期系数,R为储液箱的半径,h为储液箱中液体的高度,根据2R与h的比值对应周期系数比对表中Kw取得周期系数Kw;所述周期系数比对表由工作人员参考相关资料并进行插值法处理所得;
S2、确定储液箱的液晃周期Tw;
设Tw为储液箱的液晃周期,根据步骤S1得到的Kw,根据下式(1)得到Tw值;
S3、计算和存储储液箱所在位置处楼层响应谱;
通过地震危险性分析方法,以及核电厂的厂址地质特征、厂房的结构特征,计算厂房在各个地震动强度下的楼层响应谱,并通过数据库系统来存储形成楼层响应谱数据库。通过就地地震传感器测得实际发生的地震动强度,根据该地震动强度以及储液箱所处的厂房位置,动态匹配地震楼层响应谱数据来开展S4步骤计算;
S4、确定储液箱在不同地震动强度下的响应参数Kα;
设Kα为储液箱在不同地震动强度下的响应参数,其中α为不同地震动强度下的峰值地面加速度,根据步骤S3中储液箱中的楼层响应谱数据库,计算储液箱在不同地震动强度下的响应参数Kα;
S5、确定储液箱的液晃波高H;
设储液箱水平液晃波高H,水平液晃波高H与箱体半径R、加速度响应系数Kα相关,如下式(2)所示:
HW,0.2g=1.5*Kα*R (2)
S6:计算过程的实现和显示;
PLC系统读取就地液位探测器、就地地震传感器的探测数据,通过模数转化,将电流信号转化成数字信号,数字信号进入计算机系统进行运算,所述计算机系统存储了预先编程完成的楼层响应谱数据库和箱体参数计算程序,根据PLC中的就地探测数据,动态计算核电站储液箱地震下液位晃动高度,并将计算结果显示与显示器上。
进一步优选地,所述步骤S1中储液箱中液体的高度h由就地液位探测器测试所得。
更加优选地,所述步骤S2中储液箱的液晃周期Tw由箱体参数计算程序计算所得
实施本发明可以达到以下有益效果:
本发明准确的预测在不同地震动强度下特定储液箱的晃动波高,从而确定最大可能的高度,指导电厂运行人员做好风险评估,防止地震导致液体溢出诱发水淹的风险。
本发明在地震发生的时候,给运行人员以判断指导,防止由于地震导致的液位晃动引起的虚假水位,使得人员误操作或者保护误动作。
附图说明
图1为某电厂储液箱在特定液位高度下,在2m/s2地震动强度下不同储液箱和液体周期下的加速度响应K0.2g取值;
图2为本发明核电站储液箱地震下液位晃动高度评估系统的工作流程图;
图3为本发明核电站储液箱地震下液位晃动高度评估系统的结构框图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
核电站储液箱地震下液位晃动高度评估系统,如图3所示,包括用于读取储液箱的实际液位高度的就地液位探测器1、用于测试地震动强度的就地地震传感器2、PLC系统3和计算机系统4;PLC系统读取就地液位探测器、就地地震传感器的探测数据,通过模数转化,将电流信号转化成数字信号,数字信号进入计算机系统进行运算,计算机系统存储了预先编程完成的楼层响应谱数据库5和箱体参数计算程序6,根据PLC中的就地探测数据,动态计算核电站储液箱地震下液位晃动高度,并将计算结果显示与显示器7上。
核电站储液箱地震下液位晃动高度评估系统的工作方法,包括以下步骤:
S1、测量特定储液罐不同液位高度处的周期系数Kw;
设Kw的为储液箱和液体在地震下的周期系数,R为储液箱的半径,h为储液箱中液体的高度,储液箱中液体的高度h由就地液位探测器测试所得,根据2R与h的比值对应周期系数比对表中Kw取得周期系数Kw;所述周期系数比对表由工作人员参考相关资料并进行插值法处理所得,见下表格1;
表格1储液箱和液体在地震下的周期系数
2R/h | 0.6 | 0.7 | 0.8 | 0.9 | 1 | 1.1 | 1.2 | |
K<sub>w</sub> | 1.047 | 1.047 | 1.047 | 1.047 | 1.047 | 1.0484 | 1.0498 | |
2R/h | 2.1 | 2.2 | 2.3 | 2.4 | 2.5 | 2.6 | 2.7 | |
K<sub>w</sub> | 1.0802 | 1.0864 | 1.0926 | 1.0988 | 1.105 | 1.1122 | 1.1194 | |
2R/h | 3.6 | 3.7 | 3.8 | 3.9 | 4 | 4.1 | 4.2 | |
K<sub>w</sub> | 1.1932 | 1.2024 | 1.2116 | 1.2208 | 1.23 | 1.2394 | 1.2488 | |
2R/h | 5.1 | 5.2 | 5.3 | 5.4 | 5.5 | 5.6 | 5.7 | |
K<sub>w</sub> | 1.3334 | 1.3428 | 1.3522 | 1.3616 | 1.371 | 1.3804 | 1.3898 | |
2R/h | 1.3 | 1.4 | 1.5 | 1.6 | 1.7 | 1.8 | 1.9 | 2 |
Kw | 1.0512 | 1.0526 | 1.054 | 1.058 | 1.062 | 1.066 | 1.07 | 1.074 |
2R/h | 2.8 | 2.9 | 3 | 3.1 | 3.2 | 3.3 | 3.4 | 3.5 |
Kw | 1.1266 | 1.1338 | 1.141 | 1.1496 | 1.1582 | 1.1668 | 1.1754 | 1.184 |
2R/h | 4.3 | 4.4 | 4.5 | 4.6 | 4.7 | 4.8 | 4.9 | 5 |
K<sub>w</sub> | 1.2582 | 1.2676 | 1.277 | 1.2864 | 1.2958 | 1.3052 | 1.3146 | 1.324 |
2R/h | 5.8 | 5.9 | 6 | |||||
K<sub>w</sub> | 1.3992 | 1.4086 | 1.418 |
S2、确定储液箱的液晃周期Tw;
设Tw为储液箱的液晃周期,根据步骤S1得到的Kw,储液箱的液晃周期Tw由箱体参数计算程序计算所得,根据下式(1)得到Tw值;
S3、计算和存储储液箱所在位置处楼层响应谱;
通过就地地震传感器测得实际发生的地震动强度,根据该地震动强度以及储液箱所处的厂房位置,动态匹配预先存储的楼层响应谱数据库,提取对应的地震楼层响应谱数据来开展S4步骤计算;
S4、确定储液箱在不同地震动强度下的响应参数Kα;
设Kα为储液箱在不同地震动强度下的响应参数,其中α为不同地震动强度下的峰值地面加速度,根据步骤S3中储液箱中的楼层响应谱数据库,计算储液箱在不同地震动强度下的响应参数Kα;图1为某电厂储液箱在特定液位高度下,在2m/s2地震动强度下不同储液箱和液体周期下的加速度响应K0.2g。
S5、确定储液箱的液晃波高H;
设储液箱水平液晃波高H,水平液晃波高H与箱体半径R、加速度响应系数Kα相关,如下式(2)所示:
HW,0.2g=1.5*Kα*R (2)
S6:计算过程的实现和显示;
PLC系统读取就地液位探测器、就地地震传感器的探测数据,通过模数转化,将电流信号转化成数字信号,数字信号进入计算机系统进行运算,所述计算机系统存储了预先编程完成的楼层响应谱数据库和箱体参数计算程序,根据PLC中的就地探测数据,动态计算核电站储液箱地震下液位晃动高度,并将计算结果显示与显示器上。
核电厂地震传感器一般按照0.1m/s2的增量记录地震动的数值,通过PLC系统将地震动信号收集、转化并发送到该计算机系统中,预先采用数据库系统,将各个地震加速度下的厂房楼层响应谱按照加速度值编号并采用数据库系统存储于计算机中,通过matlab语言编程,当采集到核电厂厂址发生不同强度的地震动α时,编程可以得出得到不同的液位高度h处的周期系数Kw、液晃周期,Tw进而得出不同地震动强度α、不同的液位高度h处下的水平液晃波高H;
通过PLC系统的数据端口,将上述步骤中的模拟量读取后转换为电信号,再将电信号转换为数字量进入计算机系统处理后,通过外接显示器,显示相应液晃波高H计算结果。
本发明涉及的各软硬件的主要作用:
1、就地液位探测器:通过动态读取储液箱的实际液位高度,计算步骤S1储液箱和液体在地震下的周期系数Kw;
2、就地地震传感器:通过读取实际发生的地震动强度,动态匹配地震楼层响应谱数据,进而计算步骤S3中储液箱在不同地震动强度下的响应参数Kα;
3、PLC系统:读取就地液位探测器、就地地震传感器的探测数据,通过模数转化,将电流信号转化成数字信号,进入计算机开展运算。
4、计算机系统:计算机系统存储了预先编程完成的楼层响应谱数据库和箱体参数计算程序,根据PLC中的就地探测数据,动态计算核电站储液箱地震下液位晃动高度
5、地震楼层响应谱数据库:根据核电厂的厂址地质特征、厂房的结构特征,参考NUREG CR-6372中推荐的地震危险性分析方法确定该位置处不同地震加速度下的楼层响应谱。地震动加速度范围从0.1m/s2到2m/s2,增量取0.1/s2,此处楼层响应谱的数据量巨大,需要通过专业数据库系统来存储。当PLC系统输入地震动强度参数值时,可动态匹配并计算步骤S4中储液箱在不同地震动强度下的响应参数Kα。
6、箱体参数计算程序:通过上文1/2/3/4中输入参数和5中提取的地震楼层响应谱数据,编程评估核电站储液箱地震下液位晃动高度
7、显示器:显示计算结果,属于计算机系统的一部分。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述,但是本发明并不局限于上述的具体实施方式,上述的具体实施方式仅仅是示意性的,而不是限制性的,本领域的普通技术人员在本发明的启示下,在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下,还可做出很多形式,这些均属于本发明的保护之内。
Claims (4)
1.核电站储液箱地震下液位晃动高度评估系统,其特征在于,包括用于读取储液箱的实际液位高度的就地液位探测器、用于测试地震动强度的就地地震传感器、PLC系统和计算机系统;所述PLC系统读取就地液位探测器、就地地震传感器的探测数据,通过模数转化,将电流信号转化成数字信号,数字信号进入计算机系统进行运算,所述计算机系统存储了预先编程完成的楼层响应谱数据库和箱体参数计算程序,根据PLC中的就地探测数据,动态计算核电站储液箱地震下液位晃动高度,并将计算结果显示与显示器上。
2.利用如权利要求1所述的核电站储液箱地震下液位晃动高度评估系统的工作方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、计算特定储液罐不同液位高度处的周期系数Kw;
设Kw的为储液箱和液体在地震下的周期系数,R为储液箱的半径,h为储液箱中液体的高度,根据2R与h的比值对应周期系数比对表中Kw取得周期系数Kw;所述周期系数比对表由工作人员参考相关资料并进行插值法处理所得;
S2、计算储液箱的液晃周期Tw;
设Tw为储液箱的液晃周期,根据步骤S1得到的Kw,根据下式(1)得到Tw值;
S3、计算和存储储液箱所在位置处楼层响应谱;
通过地震危险性分析方法,以及核电厂的厂址地质特征、厂房的结构特征,计算厂房在各个地震动强度下的楼层响应谱,并通过数据库系统来存储形成楼层响应谱数据库。通过就地地震传感器测得实际发生的地震动强度,根据该地震动强度以及储液箱所处的厂房位置,动态匹配地震楼层响应谱数据来开展S4步骤计算;
S4、确定储液箱在不同地震动强度下的响应参数Kα;
设Kα为储液箱在不同地震动强度下的响应参数,其中α为不同地震动强度下的峰值地面加速度,根据步骤S3中储液箱中的楼层响应谱数据库,自动计算储液箱在不同地震动强度下的响应参数Kα;
S5、确定储液箱的液晃波高H;
设储液箱水平液晃波高H,水平液晃波高H与箱体半径R、加速度响应系数Kα相关,如下式(2)所示:
HW,0.2g=1.5*Kα*R (2)
S6:计算过程的实现和显示;
PLC系统读取就地液位探测器、就地地震传感器的探测数据,通过模数转化,将电流信号转化成数字信号,数字信号进入计算机系统进行运算,所述计算机系统存储了预先编程完成的楼层响应谱数据库和箱体参数计算程序,根据PLC中的就地探测数据,动态计算核电站储液箱地震下液位晃动高度,并将计算结果显示与显示器上。
3.如权利要求2所述的核电站储液箱地震下液位晃动高度评估系统的工作方法,其特征在于,所述步骤S1中储液箱中液体的高度h由就地液位探测器测试所得。
4.如权利要求2所述的核电站储液箱地震下液位晃动高度评估系统的工作方法,其特征在于,所述步骤S2中储液箱的液晃周期Tw由箱体参数计算程序计算所得。
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Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190917 |
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