CN111400843B - 一种压水堆核电机组主蒸汽旁路系统的控制方法 - Google Patents

一种压水堆核电机组主蒸汽旁路系统的控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111400843B
CN111400843B CN201811544371.0A CN201811544371A CN111400843B CN 111400843 B CN111400843 B CN 111400843B CN 201811544371 A CN201811544371 A CN 201811544371A CN 111400843 B CN111400843 B CN 111400843B
Authority
CN
China
Prior art keywords
temperature
power
main steam
control module
bypass valve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811544371.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111400843A (zh
Inventor
文立斌
刘光时
雷亭
吴健旭
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Electric Power Research Institute of Guangxi Power Grid Co Ltd
Original Assignee
Electric Power Research Institute of Guangxi Power Grid Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Electric Power Research Institute of Guangxi Power Grid Co Ltd filed Critical Electric Power Research Institute of Guangxi Power Grid Co Ltd
Priority to CN201811544371.0A priority Critical patent/CN111400843B/zh
Publication of CN111400843A publication Critical patent/CN111400843A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111400843B publication Critical patent/CN111400843B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

本发明涉及核电机组控制技术领域，具体涉及一种压水堆核电机组主蒸汽旁路系统的控制方法。针对机组发生甩负荷带厂用电、或甩负荷后汽轮机维持空转等运行工况出现急剧变化时，对核电机组旁路系统提出了一种压水堆核电机组主蒸汽旁路系统的控制方法，使机组快速稳定，实现甩负荷孤岛带厂用电运行或顺利停机，本发明将阀值控制模块和温度控制模块的输出值进行乘法运算得到的结果作为控制旁通阀的开度指令。避免了旁路阀频繁开闭，同时当A/D转换模块II与功率控制模块的输出的差值过大时，阀值控制模块的输出值以台阶数字增大，以此提高旁路阀的开启幅度，有利于二回路主蒸汽压力的控制，防止大幅波动。

Description

一种压水堆核电机组主蒸汽旁路系统的控制方法
技术领域
本发明涉及核电机组控制技术领域，具体涉及一种压水堆核电机组主蒸汽旁路系统的控制方法。
背景技术
压水堆核电机组主蒸汽旁路系统是防止二回路蒸汽压力超标，防止危及蒸汽发生器及与其相连反应堆安全运行的重要保护装置。压水堆核电机组蒸汽发生器U型金属管将从反应堆出来的高温高压冷却剂热量传递给二回路给水，二回路给水吸收热量后发生相变为蒸汽以驱动汽轮机。发电机功率与反应堆功率不匹配时，尤其是反应堆热功率明显大于发电机组功率时，二回路主蒸汽压力将出现大幅提高，需主蒸汽旁路系统进行调节保护，否则危及机组安全。
电网发生故障或运行核电机组出现异常是不可避免的，当出现切机保护动作或甩负荷带厂用电运行时，汽轮机调门突然关小、进汽量骤降、主蒸汽母管蒸汽压力突增，此时需旁路阀开启把全部或部分主蒸汽通过旁路阀门直接导入冷凝器。当主蒸汽旁路系统不当，将无法保证蒸汽发生器将一回路与二回路之间能量交换的能量带出，导致蒸汽发生器和反应堆高温损坏，将引发严重的核电事故，甚至引发核泄漏事故。而目前还未有一种对主蒸汽旁路系统的科学的控制方法。
发明内容
为了解决上述问题，针对机组发生甩负荷带厂用电、或甩负荷后汽轮机维持空转等运行工况出现急剧变化时，对核电机组旁路系统提出了一种压水堆核电机组主蒸汽旁路系统的控制方法，使机组快速稳定，实现甩负荷孤岛带厂用电运行或顺利停机，具体技术方案如下：
一种压水堆核电机组主蒸汽旁路系统的控制方法，所述主蒸汽旁路系统由二回路主蒸汽管引出，引出位置是蒸汽发生器二回路主蒸汽出口母管，位于汽轮机高压调门前在引出口与凝汽器之间经旁路阀或旁路阀组采用金属管道连接；包括以下步骤：
S1：采用A/D转换模块I将发电机输出的功率信号P转换为数字量信号，发电机功率信号P数字化时进行标么化处理；
S2：发电机功率信号P标么化处理后，经过功率控制模块转换为温度信号；
S3：采用A/D转换模块II将冷却剂平均温度信号T转换为温度数字量信号；
S4：将步骤S3所得的温度数字量信号与步骤S2所得的温度信号作差后所得的温度ΔT信号，作为阀值控制模块和温度控制模块的输入值；
S5：将阀值控制模块和温度控制模块的输出值进行乘法运算得到的结果作为控制旁通阀的开度指令。
优选地，所述步骤S2中的功率控制模块包括功率-温度控制曲线；所述控制曲线的横坐标为功率值，纵坐标为温度值；功率从0至标幺值1增长时，纵坐标温度从Ts1至Ts2线性增长，在功率达到标幺值1之后，温度保持为Ts2不变。
优选地，所述功率控制模块中的温度值Ts1和Ts2与反应堆额定热功率工况下冷却剂入口和出口温度一致。
优选地，所述步骤S4中的阀值控制模块包括温度-开度系数控制曲线；所述控制曲线为阶梯状信号曲线；横坐标为温度值，纵坐标为开度系数；横坐标设置死区温度ΔTε'，温度在0-ΔTε'之间开度系数为0，温度大于ΔTε'时，温度呈阶梯性增长，温度在每一阶梯时对应同一个开度系数。
优选地，所述步骤S4中的温度控制模块包括温度-旁路阀开度控制曲线；所述控制曲线的横坐标为温度值；纵坐标为旁路阀开度的百分比，横坐标上设置死区温度ΔTε和截止温度ΔTN，当温度在0至死区温度ΔTε范围内时，旁路阀开度为0，当温度在死区温度ΔTε和截止温度ΔTN之间时，旁路阀开度从0线性增长至100％，当温度大于截止温度ΔTN时旁路阀开度保持100％不变。
本发明的有益效果为：针对机组发生甩负荷带厂用电、或甩负荷后汽轮机维持空转等运行工况出现急剧变化时，对核电机组旁路系统提出了一种压水堆核电机组主蒸汽旁路系统的控制方法，使机组快速稳定，实现甩负荷孤岛带厂用电运行或顺利停机，本发明将阀值控制模块和温度控制模块的输出值进行乘法运算得到的结果作为控制旁通阀的开度指令。避免了旁路阀频繁开闭，同时当A/D转换模块II与功率控制模块的输出的差值过大时，阀值控制模块的输出值以台阶数字增大，以此提高旁路阀的开启幅度，有利于二回路主蒸汽压力的控制，防止大幅波动。
附图说明
图1为本发明中的主蒸汽旁路系统的原理示意图；
图2为本发明的原理示意图；
图3为本发明实施例中的原理示意图；
图4为实施例中冷却剂平均温度T的变化示意图；
图5为实施例中主蒸汽压力PS的变化示意图；
图6为实施例中机组转速ω的变化示意图。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明：
如图1所示，主蒸汽旁路系统由二回路主蒸汽管引出，引出位置是蒸汽发生器二回路主蒸汽出口母管，位于汽轮机高压调门前在引出口与凝汽器之间经旁路阀或旁路阀组采用金属管道连接；如图2所示，一种压水堆核电机组主蒸汽旁路系统的控制方法，包括以下步骤：
S1：采用A/D转换模块I1将发电机输出的功率信号P转换为数字量信号，发电机功率信号P数字化时进行标么化处理，即机组额定功率的数字化标么值为1.0，机组0.0MW功率的数字化标么值为0.0。
S2：发电机功率信号P标么化处理后，经过功率控制模块5转换为温度信号；功率控制模块5包括功率-温度控制曲线；控制曲线的横坐标为功率值，纵坐标为温度值；功率从0至标幺值1增长时，纵坐标温度从Ts1至Ts2线性增长，在功率达到标幺值1之后，温度保持为Ts2不变。功率控制模块5中的温度值Ts1和Ts2与反应堆额定热功率工况下冷却剂入口和出口温度一致。控制函数表达式为：
Figure BDA0001908979550000031
其中，x表示横坐标的功率值，y表示纵坐标的温度值。
S3：采用A/D转换模块II2将冷却剂平均温度信号T转换为温度数字量信号。
S4：将步骤S3所得的温度数字量信号与步骤S2所得的温度信号作差后所得的温度ΔT信号，作为阀值控制模块3和温度控制模块4的输入值。
阀值控制模块3包括温度-开度系数控制曲线；控制曲线为阶梯状信号曲线；横坐标为温度值，纵坐标为开度系数；横坐标设置死区温度ΔTε'，温度在0-ΔTε'之间开度系数为0，温度大于ΔTε'时，温度呈阶梯性增长，温度在每一阶梯时对应同一个开度系数。将控制曲线分为n个台阶，每个台阶的截止温度分别设置为T1,T2,…,Tn-1，纵坐标对应的开度系数μ按照
Figure BDA0001908979550000032
呈等差数列增长，即每个台阶的截止温度T1,T2,…,Tn-1分别对应的开度系数μ为
Figure BDA0001908979550000033
即：
Figure BDA0001908979550000034
其中，x表示横坐标的温度值，y表示纵坐标的开度系数。每个台阶的截止温度T1,T2,…,Tn-1设置为核电机组的经验值。
温度控制模块4包括温度-旁路阀开度控制曲线；控制曲线的横坐标为温度值；纵坐标为旁路阀开度的百分比，横坐标上设置死区温度ΔTε和截止温度ΔTN，当温度在0至死区温度ΔTε范围内时，旁路阀开度为0，当温度在死区温度ΔTε和截止温度ΔTN之间时，旁路阀开度从0线性增长至100％，当温度大于截止温度ΔTN时旁路阀开度保持100％不变。阀值控制模块3的死区温度ΔTε'、温度控制模块4的死区温度ΔTε和截止温度ΔTN的取值，取决于机组旁路阀特性与管道系统结构。控制曲线表示为：
Figure BDA0001908979550000041
其中，x表示横坐标的温度值，y表示纵坐标的旁路阀开度。死区温度ΔTε和截止温度ΔTN设置为核电机组的经验值。
S5：将阀值控制模块3和温度控制模块4的输出值进行乘法运算得到的结果作为控制旁通阀的开度指令。
某1086MW压水堆核电机组有2个双排汽低压缸，每个低压缸均配置3台旁路阀，3台旁路阀具有相同机械特性。3台旁路阀采用相同的控制模式，即每个旁路阀的功率控制模块5、阀值控制模块3、温度控制模块4的控制函数相同。
功率控制模块5的控制函数为：
Figure BDA0001908979550000042
阀值控制模块3的控制函数为：
Figure BDA0001908979550000043
温度控制模块4的控制函数为：
Figure BDA0001908979550000051
本实施例的控制原理图如图3所示，在压水堆核电机组模型中将旁路系统参与调节、旁路系统不参与调节核电机组甩负荷带厂用电仿真分析：以100％功率水平甩负荷后带厂用电工况为例进行仿真试验，仿真结果如图4-6所示，其中，图4为冷却剂平均温度T的变化示意图，其中实线是主蒸汽旁路系统参与调节后冷却剂平均温度T的变化示意图；虚线为主蒸汽旁路系统不参与调节的冷却剂平均温度T变化示意图；图5为主蒸汽压力PS的变化示意图，其中实线是主蒸汽旁路系统参与调节后主蒸汽压力PS的变化示意图；虚线为主蒸汽旁路系统不参与调节的主蒸汽压力PS变化示意图；图6为机组转速ω的变化示意图，其中实线是主蒸汽旁路系统参与调节后机组转速ω的变化示意图；虚线为主蒸汽旁路系统不参与调节机组转速ω的变化示意图；由图4-6可知，在旁路蒸汽控制系统的作用下，机组转速ω的峰值从1.04pu降至1.032pu；冷却剂平均温度T的上升得到一定程度的抑制，其峰值从324℃下降至314℃；主蒸汽压力PS的峰值从1.18pu抑制到1.105pu。由此可见本发明提出的主蒸汽旁路系统控制方法对机组参数具有防止大幅超调、快速恢复稳定运行的调节作用。适合于实际运行机组瞬时甩负荷至厂用电运行正常调节功能。
本发明不局限于以上所述的具体实施方式，以上所述仅为本发明的较佳实施案例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种压水堆核电机组主蒸汽旁路系统的控制方法，所述主蒸汽旁路系统由二回路主蒸汽管引出，引出位置是蒸汽发生器二回路主蒸汽出口母管，位于汽轮机高压调门前在引出口与凝汽器之间经旁路阀或旁路阀组采用金属管道连接；其特征在于：包括以下步骤：
S1：采用A/D转换模块I(1)将发电机输出的功率信号P转换为数字量信号，发电机功率信号P数字化时进行标么化处理；
S2：发电机功率信号P标么化处理后，经过功率控制模块(5)转换为温度信号；
S3：采用A/D转换模块II(2)将冷却剂平均温度信号T转换为温度数字量信号；
S4：将步骤S3所得的温度数字量信号与步骤S2所得的温度信号作差后所得的温度ΔT信号，作为阀值控制模块(3)和温度控制模块(4)的输入值；所述阀值控制模块(3)包括温度-开度系数控制曲线；所述控制曲线为阶梯状信号曲线；横坐标为温度值，纵坐标为开度系数；横坐标设置死区温度ΔTε'，温度在0-ΔTε'之间开度系数为0，温度大于ΔTε'时，温度呈阶梯性增长，温度在每一阶梯时对应同一个开度系数；所述温度控制模块(4)包括温度-旁路阀开度控制曲线；所述控制曲线的横坐标为温度值；纵坐标为旁路阀开度的百分比，横坐标上设置死区温度ΔTε和截止温度ΔTN，当温度在0至死区温度ΔTε范围内时，旁路阀开度为0，当温度在死区温度ΔTε和截止温度ΔTN之间时，旁路阀开度从0线性增长至100％，当温度大于截止温度ΔTN时旁路阀开度保持100％不变；
S5：将阀值控制模块(3)和温度控制模块(4)的输出值进行乘法运算得到的结果作为控制旁通阀的开度指令。
2.根据权利要求1所述的一种压水堆核电机组主蒸汽旁路系统的控制方法，其特征在于：所述步骤S2中的功率控制模块(5)包括功率-温度控制曲线；所述控制曲线的横坐标为功率值，纵坐标为温度值；功率从0至标幺值1增长时，纵坐标温度从Ts1至Ts2线性增长，在功率达到标幺值1之后，温度保持为Ts2不变。
3.根据权利要求1所述的一种压水堆核电机组主蒸汽旁路系统的控制方法，其特征在于：所述功率控制模块(5)中的温度值Ts1和Ts2与反应堆额定热功率工况下冷却剂入口和出口温度一致。
CN201811544371.0A 2018-12-17 2018-12-17 一种压水堆核电机组主蒸汽旁路系统的控制方法 Active CN111400843B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811544371.0A CN111400843B (zh) 2018-12-17 2018-12-17 一种压水堆核电机组主蒸汽旁路系统的控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811544371.0A CN111400843B (zh) 2018-12-17 2018-12-17 一种压水堆核电机组主蒸汽旁路系统的控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111400843A CN111400843A (zh) 2020-07-10
CN111400843B true CN111400843B (zh) 2022-04-22

Family

ID=71428212

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811544371.0A Active CN111400843B (zh) 2018-12-17 2018-12-17 一种压水堆核电机组主蒸汽旁路系统的控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111400843B (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102279901A (zh) * 2011-05-17 2011-12-14 湖北省电力公司电力试验研究院 一种针对第三代压水堆核电机组的建模方法
CN103036253A (zh) * 2012-12-06 2013-04-10 中广核工程有限公司 一种核电厂机组频率的控制方法及系统
CN104637558A (zh) * 2015-01-23 2015-05-20 福建省电力勘测设计院 核电机组失步振荡的安全稳定控制方法
CN105781630A (zh) * 2016-03-02 2016-07-20 王欣 电力发电汽轮机旁路控制系统
CN106229021A (zh) * 2016-07-27 2016-12-14 中广核工程有限公司 防止核电站主蒸汽管道超压的控制系统和控制方法
CN106773666A (zh) * 2016-11-11 2017-05-31 中国电力科学研究院 一种针对压水堆一回路系统的模型参数获取方法
CN108868921A (zh) * 2018-07-12 2018-11-23 广西电网有限责任公司电力科学研究院 一种大型纯凝汽式汽轮发电机组供热系统及供热方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101570080B1 (ko) * 2014-09-22 2015-11-19 한국원자력연구원 원전

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102279901A (zh) * 2011-05-17 2011-12-14 湖北省电力公司电力试验研究院 一种针对第三代压水堆核电机组的建模方法
CN103036253A (zh) * 2012-12-06 2013-04-10 中广核工程有限公司 一种核电厂机组频率的控制方法及系统
CN104637558A (zh) * 2015-01-23 2015-05-20 福建省电力勘测设计院 核电机组失步振荡的安全稳定控制方法
CN105781630A (zh) * 2016-03-02 2016-07-20 王欣 电力发电汽轮机旁路控制系统
CN106229021A (zh) * 2016-07-27 2016-12-14 中广核工程有限公司 防止核电站主蒸汽管道超压的控制系统和控制方法
CN106773666A (zh) * 2016-11-11 2017-05-31 中国电力科学研究院 一种针对压水堆一回路系统的模型参数获取方法
CN108868921A (zh) * 2018-07-12 2018-11-23 广西电网有限责任公司电力科学研究院 一种大型纯凝汽式汽轮发电机组供热系统及供热方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
AP1000汽轮机旁路排放控制系统改进分析;谢东;《仪器仪表用户》;20180831;第25卷(第8期);89-92 *
Numerical simulation and safety analysis on flow field of a 1000 MW unit nuclear reactor pressure vessel;Jian-quan Liu et al.;《World Automation Congress 2012》;20121004;1-8 *
基于热平衡理论的反应堆功率控制参数修正研究;彭海成;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技II辑》;20150215;C040-14 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN111400843A (zh) 2020-07-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109543222B (zh) 一种不同功率水平下压水堆核电机组甩负荷保护仿真方法
CN104847427B (zh) 二拖一重型燃气‑蒸汽联合循环机组agc控制方法
CN112627923B (zh) 极端工况下基于阀门特性曲线的汽轮机转速控制方法
JP2013502538A (ja) オーバーロード制御バルブを有する発電プラントシステム
CN113266438B (zh) 一种基于高温气冷堆的运行控制系统及方法
CN105207198A (zh) 一种基于频率下垂调节方法的一次调频控制系统及方法
CN108104888A (zh) 一种基于调频旁路的电网调频系统及方法
CN108131238A (zh) 一种抑制水锤压力波动的新型pid控制方法
CN114609902A (zh) 一种基于agc指令状态变化判断的燃煤机组变速率负荷控制方法及装置
CN111400843B (zh) 一种压水堆核电机组主蒸汽旁路系统的控制方法
CN106246251B (zh) 联合循环热电联供系统及其高排抽汽控制方法
WO2022180945A1 (ja) 原子力発電プラントの出力制御装置及び出力制御方法
CN116382200A (zh) 一种机组全负荷自稳定系统及其运行方法
CN113374539B (zh) 双缸双压余热发电机组的进汽控制系统及其补汽控制方法
CN110716425A (zh) 一种热电联产机组电热协调控制方法
CN208073572U (zh) 一种基于调频旁路的电网调频系统
CN111856940A (zh) 一种火电机组低负荷运行的控制方法、装置及存储介质
JP7110122B2 (ja) タービン加減弁の動的相互作用
JP2823342B2 (ja) コンバインドサイクル発電設備における過熱器・再熱器の蒸気温度制御装置
CN112947160B (zh) 一种锅炉主控前馈控制方法
CN110703703B (zh) 一种火力发电机组的高加给水旁路控制方法
US11555611B2 (en) Feedforward structure for controlling steam drum water level in steam turbine FCB test and control method for the same
CN110344945B (zh) 一种甩负荷控制方法及系统
CN113793707B (zh) 一种压水堆核电厂不调硼负荷跟踪运行与控制方法
Sun Study on valve management of nozzle governing steam turbine

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant