CN113432680B - 一种核电厂反应堆冷却剂系统流量标定方法 - Google Patents

一种核电厂反应堆冷却剂系统流量标定方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种核电厂反应堆冷却剂系统流量标定方法，包括以下步骤：对变送器进行初始化，获得初始化参数；基于初始化参数和变送器的监测数据，计算目标差压值；根据目标差压值和初始化参数，获得一维差值线性函数的修正系数；基于修正系数对一维差值线性函数进行参数设置，完成流量标定。本发明通过增加一维差值线性函数对变送器的输出信号进行修正，以完成流量标定，无需调整变送器的量程，可以彻底消除RCP流量标定过程中的系统误差，降低标定过程中人为产生的随机误差，提升标定精度，且不需要人员进入控制区工作，解决了RCP流量标定过程中误差大、耗时高、人员长时间工作在控制区的缺陷，准确性、安全性和经济性大幅提升。

Description

一种核电厂反应堆冷却剂系统流量标定方法
技术领域
本发明涉及核电站调试领域，更具体地说，涉及一种核电厂反应堆冷却剂系统流量标定方法。
背景技术
RCP(反应堆冷却剂系统，Reactor Coolant system)主要功能是使核电厂一回路中的冷却剂循环流动，将堆芯中核燃料裂变产生的热量通过蒸汽发生器传输给二回路，同时冷却堆芯止燃料烧毁。为防止堆芯热量不能及时导出而引起燃料包壳温度上升，设置了流量低保护，当每个环路中有两个或以上变送器测得的流量低于保护阈值(88.8％)且核功率大于10％时，触发紧急停堆保护动作。
在新建核电机组装料后临界前，或运行机组换料大修后，需对RCP流量进行标定，使实际流量与变送器在DCS系统(集散型控制系统，DISTRIBUTED CONTROL SYSTEM)中的采集输出流量一致，以保证停堆保护阈值、流量显示的准确性。
现有改进型三环路压水堆(CPR1000)核电厂普遍采用差压式弯管流量计测量反应堆冷却剂流量。当前主要的标定方法是，在标准热停堆工况下，通过RCP的3台主泵的不同运行模式(无主泵运行、三台泵额定功率运行)，计算变送器需要调整的零点、量程数据，在反应堆厂房控制区内对变送器的零点、量程进行现场调整，最终完成RCP流量的标定。
当前的标定方法存在固有的系统误差，操作复杂，有人身伤害风险，占用主线时间长，经济效益差；调表过程仍存在误差，量程调整过程仍然要在控制区内进行，人员仍需工作在高温高压、电离辐射的环境中，耗时长。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种核电厂反应堆冷却剂系统流量标定方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种核电厂反应堆冷却剂系统流量标定方法，包括以下步骤：
对变送器进行初始化，获得初始化参数；
基于所述初始化参数和所述变送器的监测数据，计算目标差压值；
根据所述目标差压值和所述初始化参数，获得一维差值线性函数的修正系数；
基于所述修正系数对所述一维差值线性函数进行参数设置，完成流量标定。
在本发明所述的核电厂反应堆冷却剂系统流量标定方法中，所述对变送器进行初始化，获得初始化参数包括：
设置所述变送器的初始量程，获得变送器的初始量程；
对所述变送器进行静压零点调整，获得零点电流；
对所述变送器进行位差补偿调整，获得位差补偿调整数据；
基于所述初始量程、所述零点电流和所述位差补偿调整数据，获得位差补偿值。
在本发明所述的核电厂反应堆冷却剂系统流量标定方法中，所述位差补偿调整数据包括：第一电流值和第二电流值；
所述第一电流值为：反应堆冷却剂系统的所有主泵停止运行，且变送器的二次隔离阀打开、平衡阀关闭时的电流；
所述第二电流值为：反应堆冷却剂系统的所有主泵停止运行，变送器的二次隔离阀打开、平衡阀关闭，且调整至零点时的电流。
在本发明所述的核电厂反应堆冷却剂系统流量标定方法中，所述对所述变送器进行位差补偿调整，获得位差补偿调整数据包括：
停止所述反应堆冷却剂系统的所有主泵，打开变送器的二次隔离阀，关闭所述变送器的平衡阀；
记录所述变送器的当前电流值，获得所述第一电流值；所述当前电流值为所述第一电流值；
将所述变送器的流量调整至零点，记录所述变送器的流量调整至零点时的电流值，获得第二电流值；
基于所述第一电流值、所述初始量程和所述零点电流，计算所述位差补偿值。
在本发明所述的核电厂反应堆冷却剂系统流量标定方法中，所述位差补偿值通过以下式子获得：
P1＝P0×(I1-I0)/16；
其中，P1为位差补偿值，P0为初始量程，I1为第一电流值，I0为零点电流。
在本发明所述的核电厂反应堆冷却剂系统流量标定方法中，所述基于所述初始化参数和所述变送器的监测数据，计算目标差压值之前包括：
获取变送器的监测数据。
在本发明所述的核电厂反应堆冷却剂系统流量标定方法中，所述获取变送器的监测数据包括：
启动所述反应堆冷却剂系统的所有主泵，并控制所述反应堆冷却剂系统的所有主泵额定功率运行；
记录所述变送器的当前流量值；所述当前流量值为所述变送器的监测数据。
在本发明所述的核电厂反应堆冷却剂系统流量标定方法中，所述基于所述初始化参数和所述变送器的监测数据，计算目标差压值包括：
基于所述变送器的当前流量值，计算所述变送器的第三电流值；
根据所述第三电流值、所述第二电流值、所述初始量程和所述位差补偿值，计算所述目标差压值。
在本发明所述的核电厂反应堆冷却剂系统流量标定方法中，所述目标差压值通过以下式子获得：
P2＝1.44×[P0(I3-I2)/16]+P1；
其中，P1为位差补偿值，P0为初始量程，I2为第二电流值，I3为第三电流值。
在本发明所述的核电厂反应堆冷却剂系统流量标定方法中，所述根据所述目标差压值和所述初始化参数，获得一维差值线性函数的修正系数包括：
根据所述初始化参数，获得所述变送器的初始量程和位差补偿值；
根据所述目标差压值、所述初始量程和所述位差补偿值，获得所述一维差值线性函数的修正系数。
实施本发明的核电厂反应堆冷却剂系统流量标定方法，具有以下有益效果：包括以下步骤：对变送器进行初始化，获得初始化参数；基于初始化参数和变送器的监测数据，计算目标差压值；根据目标差压值和初始化参数，获得一维差值线性函数的修正系数；基于修正系数对一维差值线性函数进行参数设置，完成流量标定。本发明通过增加一维差值线性函数对变送器的输出信号进行修正，以完成流量标定，无需调整变送器的量程，可以彻底消除RCP流量标定过程中的系统误差，降低标定过程中人为产生的随机误差，提升标定精度，且不需要人员进入控制区工作，解决了RCP流量标定过程中误差大、耗时高、人员长时间工作在控制区的缺陷，准确性、安全性和经济性大幅提升。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例提供的核电厂反应堆冷却剂系统流量标定的逻辑示意图；
图2是本发明实施例提供的核电厂反应堆冷却剂系统流量标定方法的流程示意图。
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。
RCP流量标定的目的是使DCS输出的流量与实际一致，保证停堆保护阈值计算、主控流量显示的准确性，现有技术是通过调整变送器的量程来标定流量。而本发明的标定方法不需要调整变送器的量程，变送器的输出信号经过DCS采集后，在DCS组态流量开方计算前增加一维差值线性函数(GD)来进行标定。其中，该一维差值线性函数的计算关系式为：
Y＝kX。
因此，在计算出变送器新的量程后，对数据进行计算处理得出参数K的值并设置在GD函数中，达到与调整变送器的量程同样的标定效果，由于标定过程实现了数字化，无人为模拟量调整过程，具有精度高、耗时短、操作简单方便的特点。具体的，增加GD函数的逻辑示意图如图1所示。
图1中，MD表示变送器；CE表示DCS中的信号采集模块，用于采集变送器的信号；DC表示开方模块，用于对经过GD函数处理后的数据进行开方运算，XU表示阈值模块，用于提供阈值；EU表示信号显示模块，用于进行信号显示。其中，通过对GD函数中的参数K进行求解，并设置在GD函数中即可完成流量标定。
具体的，参考图2，为本发明提供的核电厂反应堆冷却剂系统流量标定方法一可选实施例的流程示意图。
如图2所示，该核电厂反应堆冷却剂系统流量标定方法包括以下步骤：
步骤S201、对变送器进行初始化，获得初始化参数。
一些实施例中，对变送器进行初始化，获得初始化参数包括：
步骤S2011、设置变送器的初始量程，获得变送器的初始量程。
其中，变送器的初始量程一般不宜设置过小，以防止实际差压超出量程范围，同时变送器的初始量程也不宜设置过大，以避免测量精度降低，因此，所设置的初始量程以满足机组运行的实际差压范围即可，一般使用初始设计值。
步骤S2012、对变送器进行静压零点调整，获得零点电流。
由于变送器工作在高压环境下(如15.4MPa)，高压会使变送器的感压膜片发生微小形变，导致输出电流发生偏差，因此，需要对高静压产生的输出偏差进行修正，即对变送器进行静压零点调整。
可选的，本发明实施例中，可以通过将变送器的二次阀隔离(正负取压口隔离)，并打开平衡阀使正负两侧的差压为0，调整变送器的零点输出电流，获得零点电流。一般零点电流为4MA左右，越接近4MA越好。当调整为零点电流后，静压修正完成，同时记录零点电流。
步骤S2013、对变送器进行位差补偿调整，获得位差补偿调整数据。
可选的，本发明实施例中，位差补偿调整数据包括：第一电流值和第二电流值。其中，第一电流值为：反应堆冷却剂系统的所有主泵停止运行，且变送器的二次隔离阀打开、平衡阀关闭时的电流。第二电流值为：反应堆冷却剂系统的所有主泵停止运行，变送器的二次隔离阀打开、平衡阀关闭，且调整至零点时的电流。
一些实施例中，对变送器进行位差补偿调整，获得位差补偿调整数据包括：停止反应堆冷却剂系统的所有主泵，打开变送器的二次隔离阀，关闭变送器的平衡阀；记录变送器的当前电流值，获得第一电流值；当前电流值为第一电流值；将变送器的流量调整至零点，记录变送器的流量调整至零点时的电流值，获得第二电流值；基于第一电流值、初始量程和零点电流，计算位差补偿值。
具体的，由于RCP系统弯管流量计取压口受制于现场安装条件，无法完全实现水平取样，因此，正负取压口存在位差，且每个变送器的位差均不同，而由于位差的存在，导致变送器在无流量时差压不为0，因此，需要对每个变送器由于位差产生的压力进行补偿计算，即计算位差补偿值。具体的计算方法为：先将冷却剂系统的所有主泵停止运行，使实际运行流量为0，然后，打开变送器二次隔离阀，关闭变送器的平衡阀，记录当前电流值(第一电流值)；接着，调整至零点，并记录此时的电流值(第二电流值，4MA左右，越接近4MA越好)。
步骤S2014、基于初始量程、零点电流和位差补偿调整数据，获得位差补偿值。
可选的，位差补偿值通过以下式子获得：
P1＝P0×(I1-I0)/16 (1)。
其中，P1为位差补偿值，P0为初始量程，I1为第一电流值，I0为零点电流。
步骤S202、基于初始化参数和变送器的监测数据，计算目标差压值。
一些实施例中，基于初始化参数和变送器的监测数据，计算目标差压值之前包括：获取变送器的监测数据。
其中，获取变送器的监测数据包括：启动反应堆冷却剂系统的所有主泵，并控制反应堆冷却剂系统的所有主泵额定功率运行；记录变送器的当前流量值；当前流量值为变送器的监测数据。
一些实施例中，基于初始化参数和变送器的监测数据，计算目标差压值包括：基于变送器的当前流量值，计算变送器的第三电流值；根据第三电流值、第二电流值、初始量程和位差补偿值，计算目标差压值。
具体的，目标差压量程即为完成标定调整后，对应120％流量显示。具体的操作方法为：启动冷却剂系统的所有主泵，并使所有主泵额定功率运行，记录当前DCS系统流量显示值Qf(即当前流量值，其单位为百分比)，Qf可取1分钟内的平均值，能够有效降低流量波动造成的随机误差，由于弯管流量计差压与流量的关系为P∞Q2，因此流量计算需要对差压信号进行开方计算，RCP流量量程范围为0％～120％，DCS采集差压信号量程为4～20MA对应0％～100％，因此可根据Qf计算出当前的压力百分比Pf(单位为百分比)，计算方法为：
根据Pf计算并记录当前变送器的输出电流I3,计算方法为：
I3＝16Pf+4 (3)。
此时，RCP实际流量为100％，根据变送器的初始量程、100％流量对应的输出电流(第三电流值)，即可计算得到新的差压量程(即目标差压值)，具体为：
P2＝1.44×[P0(I3-I2)/16]+P1 (4)。
其中，P1为位差补偿值，P0为初始量程，I2为第二电流值，I3为第三电流值。
步骤S203、根据目标差压值和初始化参数，获得一维差值线性函数的修正系数。
一些实施例中，根据目标差压值和初始化参数，获得一维差值线性函数的修正系数包括：根据初始化参数，获得变送器的初始量程和位差补偿值；根据目标差压值、初始量程和位差补偿值，获得一维差值线性函数的修正系数。
具体的，修正系数可以通过以下式子计算得到：
K1＝P2/(P0+P1) (5)。
步骤S204、基于修正系数对一维差值线性函数进行参数设置，完成流量标定。
具体的，在步骤S203中计算得到一维差值线性函数的修正系数K1后，按照修正系数K1完成一维差值线性函数的设置即可完成流量的标定。
在RCP流量标定过程中，变送器的量程调整存在误差大、耗时长、人员长时间工作在辐射控制区的缺陷。本发明通过在DCS组态中增加GD函数后，通过GD函数的参数计算方法获取标定参数，在DCS逻辑组态中进行GD函数设置即可完成流量的标定，标定过程实现了数字化，具有精度高、速度快、操作简单方便、无需人员进入控制区等优点，尤其是每个变送器量程调整标定的时间由现有技术的35分钟左右缩短至5分钟内，单台机组节约主线计划约270分钟，具有较好的经济性，效率显著提升。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
以上实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据此实施，并不能限制本发明的保护范围。凡跟本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (8)

1.一种核电厂反应堆冷却剂系统流量标定方法，其特征在于，包括以下步骤：
对变送器进行初始化，获得初始化参数；
基于所述初始化参数和所述变送器的监测数据，计算目标差压值；
根据所述目标差压值和所述初始化参数，获得一维差值线性函数的修正系数；
基于所述修正系数对所述一维差值线性函数进行参数设置，完成流量标定；
其中，所述对变送器进行初始化，获得初始化参数包括：
设置所述变送器的初始量程，获得所述变送器的初始量程；
对所述变送器进行静压零点调整，获得零点电流；
对所述变送器进行位差补偿调整，获得位差补偿调整数据；
基于所述初始量程、所述零点电流和所述位差补偿调整数据，获得位差补偿值；
所述根据所述目标差压值和所述初始化参数，获得一维差值线性函数的修正系数包括：
根据所述初始化参数，获得所述变送器的初始量程和位差补偿值；
根据所述目标差压值、所述初始量程和所述位差补偿值，获得所述一维差值线性函数的修正系数；
所述修正系数通过下式计算：
K1＝P2/(P0+P1)；
K1为修正系数，P2为目标差压值，P0为初始量程，P1为位差补偿值。
2.根据权利要求1所述的核电厂反应堆冷却剂系统流量标定方法，其特征在于，所述位差补偿调整数据包括：第一电流值和第二电流值；
所述第一电流值为：反应堆冷却剂系统的所有主泵停止运行，且变送器的二次隔离阀打开、平衡阀关闭时的电流；
所述第二电流值为：反应堆冷却剂系统的所有主泵停止运行，变送器的二次隔离阀打开、平衡阀关闭，且调整至零点时的电流。
3.根据权利要求2所述的核电厂反应堆冷却剂系统流量标定方法，其特征在于，所述对所述变送器进行位差补偿调整，获得位差补偿调整数据包括：
停止所述反应堆冷却剂系统的所有主泵，打开变送器的二次隔离阀，关闭所述变送器的平衡阀；
记录所述变送器的当前电流值，获得所述第一电流值；所述当前电流值为所述第一电流值；
将所述变送器的流量调整至零点，记录所述变送器的流量调整至零点时的电流值，获得第二电流值；
基于所述第一电流值、所述初始量程和所述零点电流，计算所述位差补偿值。
4.根据权利要求3所述的核电厂反应堆冷却剂系统流量标定方法，其特征在于，所述位差补偿值通过以下式子获得：
P1＝P0×(I1-I0)16；
其中，P1为位差补偿值，P0为初始量程，I1为第一电流值，I0为零点电流。
5.根据权利要求3所述的核电厂反应堆冷却剂系统流量标定方法，其特征在于，所述基于所述初始化参数和所述变送器的监测数据，计算目标差压值之前包括：
获取变送器的监测数据。
6.根据权利要求5所述的核电厂反应堆冷却剂系统流量标定方法，其特征在于，所述获取变送器的监测数据包括：
启动所述反应堆冷却剂系统的所有主泵，并控制所述反应堆冷却剂系统的所有主泵额定功率运行；
记录所述变送器的当前流量值；所述当前流量值为所述变送器的监测数据。
7.根据权利要求3所述的核电厂反应堆冷却剂系统流量标定方法，其特征在于，所述基于所述初始化参数和所述变送器的监测数据，计算目标差压值包括：
基于所述变送器的当前流量值，计算所述变送器的第三电流值；
根据所述第三电流值、所述第二电流值、所述初始量程和所述位差补偿值，计算所述目标差压值。
8.根据权利要求7所述的核电厂反应堆冷却剂系统流量标定方法，其特征在于，所述目标差压值通过以下式子获得：
P2＝1.44×[P0(I3-I2)/16]+P1；
其中，P2为目标差压值，P1为位差补偿值，P0为初始量程，I2为第二电流值，I3为第三电流值。
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浅谈差压式流量计的基本原理与分类;张强;《科技创新导报》(第29期);179 *

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CN113432680A (zh) 2021-09-24

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