CN111063466A - 核电厂应急柴油发电机组及延长其紧急启动时间的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种核电厂应急柴油发电机组(EDG)及延长其紧急启动时间的方法，该方法包括如下步骤：1)、调取核电厂在设计基准事故情况下所有必须的安全系统；2)、所有安全系统中筛选出与EDG启动时间相关的若干相关系统；3)、分别测算出所有相关系统在最不利条件下的实际延时；4)、调取所有相关系统在最终安全分析报告中的假定延时；5)、分别取每一相关系统的假定延时和实际延时的差值；6)、取假定延时和实际延时的差值中的最小差值，将该最小差值输入应急柴油发电机组的控制系统；由此可知，上述方法在保证核电厂运行安全的同时，降低了EDG设备老化的速率，从而减少了核电厂运维成本，为核电厂带来了经济效益。

Description

核电厂应急柴油发电机组及延长其紧急启动时间的方法

技术领域

本发明涉及核电厂应急柴油机发电机组，尤其涉及一种用于核电厂的可延长紧急启动时间的应急柴油机发电机组及延长核电厂应急柴油机发电机组紧急启动时间的方法。

背景技术

应急柴油发电机组(EDG)作为核电厂的重要后备电源，为核电厂安全停堆所需的中低压核辅助设备供电，确保设备安全和人身安全，还可防止由于外部交流电源丧失而导致的重要设备损坏。应急工况下，EDG需采用快启动方式，即启动后10s内达到额定转速和额定电压，为应急母线供电，使应急厂用设备正常工作，确保反应堆应急停堆，从而保证人员和环境的安全，保护重要设备和一回路压力边界完整性，减轻事故后果，EDG紧急启动时间由此评估而来。为验证EDG快速启动并迅速带载的能力，每次定期试验均要求应急柴油发电机组采用此快启动方式。

自上世纪80年代，美国核管会(NRC)及众多核电厂已开始对应急柴油机的老化进行研究，结果表明快启动是导致老化的重要原因。同时快启动还存在运动部件急剧摩擦，导致拉缸、烧瓦、曲轴箱炸裂等故障，对EDG寿命和可靠性造成严重影响。美国核电厂与柴油机生产厂家研讨后，认为延长应急柴油发电机组紧急启动时间可使磨损和拉缸问题得到改善，可靠性得到提高。

为避免因EDG快启动而引起的拉缸和磨损等故障，需在合理范围内延长EDG的启动时间，既可改善EDG的使用寿命，还能满足核电厂对安全的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种延长核电厂应急柴油发电机组紧急启动时间的方法，从而在保证核电厂安全运营的前提下降低因快启动导致的EDG重要设备损坏率。

本发明的另一目的是提供一种核电厂应急柴油发电机组，在保证核电厂安全运营的前提下降低因快启动导致的EDG重要设备损坏率。

为了实现上述目的，本发明提供一种延长核电厂应急柴油发电机组紧急启动时间的方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)、调取核电厂在设计基准事故情况下所有必须的安全系统；

2)、从步骤1中的所有所述安全系统中筛选出与所述应急柴油发电机组启动时间相关的若干相关系统；

3)、分别测算出步骤2中所有所述相关系统在最不利条件下的实际延时；

4)、调取所有所述相关系统在最终安全分析报告中的假定延时；

5)、分别取每一所述相关系统的所述假定延时和所述实际延时的差值；

6)、取步骤5中所述假定延时和所述实际延时的差值中的最小差值，将该最小差值输入所述应急柴油发电机组的控制系统，所述应急柴油发电机组以上述最小差值为最大启动时间裕量进行紧急启动。

与现有技术相比，本发明延长核电厂应急柴油发电机组紧急启动时间的方法从最终安全分析报告中调取核电厂在设计基准事故情况下所有必须的安全系统，然后从这些安全系统中筛选出与应急柴油发电机组启动时间相关的相关系统，即当核电厂发生安全事故时，筛选出的这些相关系统需要应急柴油发电机组提供电力进行启动；然后通过对比分析每一个相关系统在最终安全分析报告中的假定延时和在核电厂运行最不利条件下的实际延时的差值，得出应急柴油发电机组紧急启动时间的最大启动时间裕量，由此可知，上述应急柴油机发电机组紧急启动时间最大启动时间裕量的测算过程是以核电厂的运行安全为前提的，而且满足核电厂在最不利条件下的安全系统的需求，最重要的是，通过延长应急柴油发电机组紧急启动时间，降低了设备老化的速率，延长了应急柴油发电机组的寿命，从而减少了核电厂运维成本，为核电厂带来了经济效益；其次，本发明应急柴油发电机组紧急启动时间的延长不会引入新的事故或瞬态，也不会明显增加原设计所分析的事故或瞬态发生的可能性。

较佳地，若干所述相关系统包括低压安注系统、高压安注系统、安全壳喷淋系统，以及辅助给水系统。

较佳地，所述低压安注系统的实际延时为：在假想事故为失水事故叠加全厂失电情况下从所述应急柴油机发电机组接到安注信号到低压安全注入流量有效进入一回路的时间总和；

所述高压安注系统的实际延时为：在假想事故为蒸汽管道破裂事故叠加全厂失电情况下从安注信号发出到硼到达堆芯的时间总和；

所述安全壳喷淋系统的实际延时为：在假想事故为失水事故叠加全厂失电情况下从安注信号发出到达到全喷淋流量的时间总和；

所述辅助给水系统的实际延时为：在假想事故为全厂失电情况下从所述辅助给水系统电动泵启动信号发出到泵达到全流量的时间总和。

较佳地，所述低压安注系统的启动时间裕量＝所述低压安注系统的假定延时-所述低压安注系统的实际延时；所述高压安注系统的启动时间裕量＝所述高压安注系统的假定延时-所述高压安注系统的实际延时；所述安全壳喷淋系统的启动时间裕量＝所述安全壳喷淋系统的假定延时-所述安全壳喷淋系统的实际延时；所述辅助给水系统的启动时间裕量＝所述辅助给水系统的假定延时-所述辅助给水系统的实际延时；所述应急柴油发电机组紧急启动时间的最大启动时间裕量＝{所述低压安注系统的启动时间裕量，所述高压安注系统的启动时间裕量，所述安全壳喷淋系统的启动时间裕量，所述辅助给水系统的启动时间裕量}_min。

较佳地，所述应急柴油发电机组以设置的最大启动时间裕量启动后，在设计基准事故下，计算核电厂燃料元件包壳的峰值温度是否超过极限温度，安全壳内的温度是否超过安全要求的温度，根据计算结果再对所述应急柴油发电机组紧急启动时间的最大裕量进行微调。

本发明还公开一种核电厂应急柴油发电机组，包括控制应急柴油发电机组启动时间的控制系统，所述控制系统根据如上所述的延长核电厂应急柴油发电机组紧急启动时间的方法设置所述应急柴油发电机组的紧急启动时间裕量。

附图说明

图1为本发明实施例低压安注系统的工作时序图。

图2为本发明实施例高压安注系统的工作时序图。

图3为本发明实施例安全壳喷淋系统的工作时序图。

图4为本发明实施例辅助给水系统的工作时序图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、结构特征、实现原理及所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

本发明公开了一种核电厂应急柴油发电机组，包括控制应急柴油发电机组启动时间的控制系统，为了延长应急柴油机发电机组的紧急启动时间，本实施例中，该控制系统采用如下步骤设置应急发电机组的紧急启动时间裕量：

1)、调取核电厂在设计基准事故情况下所有必须的安全系统；

2)、从步骤1中的所有安全系统中筛选出与应急柴油发电机组启动时间相关的若干相关系统；

3)、分别测算出步骤2中所有相关系统在最不利条件下的实际延时；

4)、调取所有相关系统在最终安全分析报告中的假定延时；

5)、分别取每一相关系统的假定延时和实际延时的差值；

6)、取步骤5中假定延时和实际延时的差值中的最小差值，将该最小差值输入应急柴油发电机组的控制系统，应急柴油发电机组以上述最小差值为最大启动时间裕量进行启动。

具体地，根据核电厂最终安全分析报告(FSAR)得到在设计基准事故即失水事故(LOCA，包括大LOCA和小LOCA)、蒸汽管道破裂事故(SGTR)情况下所必须的所有安全系统，如下表1所示：

表1

然后从表1中筛选出与应急柴油发电机组启动时间特别相关的相关系统，这些相关系统包括低压安注系统(LHSI)、高压安注系统(HHSI)、安全壳喷淋系统(EAS)以及辅助给水系统(ASG)。

如图1所示为低压安注系统的工作时序图，由此可知，在假想事故为大LOCA(由小LOCA演变)叠加全厂失电(LOOP)情况下，低压安注系统的实际延时为从应急柴油发电机组接到安注(SI)信号到低压安全注入流量有效进入一回路的时间总和。

如图2所示为高压安注系统的工作时序图，由此可知，在假想事故为SGTR叠加LOOP情况下，高压安注系统的实际延时为从安注信号发出到硼到达堆芯的时间总和。

如图3所示为安全壳喷淋系统的工作时序图，由此可知，在假想事故为大LOCA叠加LOOP情况下，安全壳喷淋系统的实际延时为从安注信号发出到达到全喷淋流量的时间总和。

如图4所示为辅助给水系统的工作时序图，在假想事故为大LOCA叠加LOOP情况下，辅助给水系统的实际延时为从ASG电动泵启动信号发出到ASG电动泵达到满流量的时间总和。

接着调取核电厂最终安全分析报告中有关低压安注系统(LHSI)、高压安注系统(HHSI)、安全壳喷淋系统(EAS)以及辅助给水系统(ASG)的假定延时，那么，LHSI启动时间裕量＝LHSI假定延时-LHSI实际延时，HHSI启动时间裕量＝HHSI假定延时-HHSI实际延时，EAS启动时间裕量＝EAS假定延时-EAS实际延时，ASG启动时间裕量＝ASG假定延时-ASG实际延时，进而得出EDG紧急启动时间最大启动时间裕量＝{LHSI启动时间裕量，HHSI启动时间裕量，EAS启动时间裕量，ASG启动时间裕量}_min。例如，LHSI启动时间裕量＝30s-17s＝13s，HHSI启动时间裕量＝52s-37s＝15s，EAS启动时间裕量＝82s-69s＝13s，ASG启动时间裕量＝60s-38s＝22s，那么EDG紧急启动时间最大启动时间裕量取最小差值13s。

进一步地，应急柴油发电机组以设置的最大启动时间裕量启动后，在设计基准事故下，计算核电厂燃料元件包壳的峰值温度是否超过极限温度，安全壳内的温度是否超过安全要求的温度，根据计算结果再对应急柴油发电机组紧急启动时间的最大启动时间裕量进行微调。例如，对于西屋电气的典型四环路压水堆(PWR)，启动时间裕量延长到53秒后PCT不会超过设定限值2200F，但考虑到安全壳内部温度的安全要求，启动时间裕量延长限值为45秒。需要说明的是，对于核电厂燃料元件包壳的峰值温度的计算方法为本领域技术人员的公知技术常识，在此不再赘述。

综上，上述延长核电厂应急柴油发电机组紧急启动时间的方法可得到EDG紧急启动时间的最大裕量，经对柴油机本身可靠性影响评估和安全分析，得出最终EDG紧急启动时间可延长的时间。延长EDG紧急启动时间达到减少拉缸、烧瓦等严重故障和降低老化速率的效果，明显提高机组的可靠性。同时，只要仍满足在设计基准事故下的安全要求，则延长的时间是可接受的，电厂的安全裕量仍是有保证的。

以上所揭露的仅为本发明的较佳实例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属于本发明所涵盖的范围。

Claims (6)

1.一种延长核电厂应急柴油发电机组紧急启动时间的方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)、调取核电厂在设计基准事故情况下所有必须的安全系统；

2)、从步骤1中的所有所述安全系统中筛选出与所述应急柴油发电机组启动时间相关的若干相关系统；

3)、分别测算出步骤2中所有所述相关系统在最不利条件下的实际延时；

4)、调取所有所述相关系统在最终安全分析报告中的假定延时；

5)、分别取每一所述相关系统的所述假定延时和所述实际延时的差值；

6)、取步骤5中所述假定延时和所述实际延时的差值中的最小差值，将该最小差值输入所述应急柴油发电机组的控制系统，所述应急柴油发电机组以所述最小差值为最大启动时间裕量进行紧急启动。

2.根据权利要求1所述的延长核电厂应急柴油发电机组紧急启动时间的方法，若干所述相关系统包括低压安注系统、高压安注系统、安全壳喷淋系统，以及辅助给水系统。

3.根据权利要求2所述的延长核电厂应急柴油发电机组紧急启动时间的方法，

所述低压安注系统的实际延时为：在假想事故为失水事故叠加全厂失电情况下从所述应急柴油机发电机组接到安注信号到低压安全注入流量有效进入一回路的时间总和；

所述高压安注系统的实际延时为：在假想事故为蒸汽管道破裂事故叠加全厂失电情况下从安注信号发出到硼到达堆芯的时间总和；

所述安全壳喷淋系统的实际延时为：在假想事故为失水事故叠加全厂失电情况下从安注信号发出到达到全喷淋流量的时间总和；

所述辅助给水系统的实际延时为：在假想事故为全厂失电情况下从所述辅助给水系统电动泵启动信号发出到泵达到全流量的时间总和。

4.根据权利要求2所述的延长核电厂应急柴油发电机组紧急启动时间的方法，所述低压安注系统的启动时间裕量＝所述低压安注系统的假定延时-所述低压安注系统的实际延时；所述高压安注系统的启动时间裕量＝所述高压安注系统的假定延时-所述高压安注系统的实际延时；所述安全壳喷淋系统的启动时间裕量＝所述安全壳喷淋系统的假定延时-所述安全壳喷淋系统的实际延时；所述辅助给水系统的启动时间裕量＝所述辅助给水系统的假定延时-所述辅助给水系统的实际延时；所述应急柴油发电机组紧急启动时间的最大启动时间裕量＝{所述低压安注系统的启动时间裕量，所述高压安注系统的启动时间裕量，所述安全壳喷淋系统的启动时间裕量，所述辅助给水系统的启动时间裕量}_min。

5.根据权利要求1所述的延长核电厂应急柴油发电机组紧急启动时间的方法，

所述应急柴油发电机组以设置的最大启动时间裕量启动后，在设计基准事故下，计算核电厂燃料元件包壳的峰值温度是否超过极限温度，安全壳内的温度是否超过安全要求的温度，根据计算结果再对所述应急柴油发电机组紧急启动时间的最大裕量进行微调。

6.一种核电厂应急柴油发电机组，其特征在于，包括控制应急柴油发电机组紧急启动时间的控制系统，所述控制系统根据权利要求1至5任一项所述的延长核电厂应急柴油发电机组紧急启动时间的方法设置所述应急柴油发电机组的紧急启动时间裕量。

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