CN1185549A - 泵选择逻辑 - Google Patents

Abstract

核蒸汽供给系统的操作者手动选择一个一组、两个一组或者三个一组主给水泵用于正常的反应堆运行发电。此选择为各泵设置或复位状态锁存器,代表可用于给水操作。实施逐级降低反应堆能量输出的系统(RPCS)包括将一个或多个泵的断路指示信号与泵状态锁存器连接的逻辑电路,达到以下结果:(a)有一个泵被选,此泵的断路并不产生RPCS断路命令信号(b)有两个泵被选,两个泵断路将不产生RPCS断路命令信号;(c)有三个泵被选,两个泵断路将产生RPCS断路命令信号。

Description

泵选择逻辑

本发明涉及核电站，更准确地说，涉有核反应堆控制系统对突然的、没有意料的电站主要部件的功能损坏的自动响应。

压水核电站的核蒸汽供给系统(NSSS)，通常在能量和流量波动极小的环境下运行。这种情况下可由基本反应堆控制系统处理。然而，也会出现一些大设备失衡，如大涡轮机负荷障碍、涡轮机中断或部分丧失联机主给水泵的供水能力。在这样的情况下，可以以比常规的高速控制棒插入快得多的速度，快速减少NSSS能量，将NSSS系统维持在控制范围内。另外，快速NSSS能量降低，可以在不中断反应堆的情况下，获得足够的热余量以调节内控制棒偏离(包括伪控制棒下落)。

达到此目标的一个已知系统是可以从美国康涅狄格州温索尔市(Connecticut，Windsor)的燃烧工程公司(CombustionEngineering，Inc)买到的反应堆能量中断系统(Reactor Power CutbackSystem，RPCS)。颁布于1978年2月21日的美国专利第4,075,059号，“反应堆能量减少系统及方法”描述了此类RPCS。特此结合该专利公开的内容作为参考。该系统是为大型负载故障、丧失给水泵或控制棒内部偏离(包括伪控制棒下落)而设计的，提供了反应堆能量的逐级减少。反应堆能量的逐级减少是通过全力调节控制棒进入反应堆堆芯子的一组或多组预选组的同时下落来实现的。这些控制棒组以他们通常的插入顺序下落。该RPCS还在减少反应堆能量后，向涡轮机提供控制信号，以恢复涡轮机和反应堆能量平衡，以及将蒸汽发生装置的水位及压力恢复到它们的常规控制值。

该常规NSSS有两个向核反应堆供水的主给水泵。失去一个给水泵时，该RPCS迅速减少所述反应堆产生的能量，但失去两个给水泵时，反应堆被中断并停止了核裂变产生的能量。这样就有需要向NSSS提供三个主给水泵；第三个给水泵被用作备用设备或以与其他两个共享方式运行。常规的RPCS可以很容易地结合到有三个主给水泵的NSSS配置中，但本发明的发明者已经设想了对此RPCS逻辑的改进，它利用了三泵NSSS所提供的更大的操作灵活性。

因此，本发明的一个目的是为至少有3个主给水泵的NSSS提供改进的RPCS逻辑。

还有一个目的是在自动产生RPCS命令信号时，RPCS逻辑对2泵泵组和3泵泵组加以区分。

根据本发明，NSSS操作者手动选择1个、2个还是3个主给水泵泵组用于发电的正常反应堆操作。这种选择设置了各泵的状态锁存器或者将其复位，代表预期的泵操作。逻辑电路把指示一个或多个泵断路的信号和所述泵状态锁存器连接以达到如下结果(outcomes)：

(a)有一个泵被选，此泵的断路并不产生RPCS断路命令信号(因为反就堆将被断开)。

(b)有两个泵被选，(i)一个泵断路将产生RPCS断路命令信号，而(ii)两个泵断路将不生产RPCS断路命令信号。

(c)有三个泵被选，(i)一个泵断路将不产生RPCS断路命令信号(因为此瞬间状态可由基本控制系统处理)，(ii)两个泵断路将产生RPCS断路命令信号，而(iii)三个泵断路将不产生RPCS命令信号。

此逻辑最好以备用或确定的子逻辑均可实现。例如，每一给水泵断路产生两个独立的给水泵断路信号。类似地，每一泵状态选择启动两个不同的状态锁存器。那些泵断路信号和泵状态锁存器在独立的逻辑门阵列中配对，使得选用的运行的泵中的一个特定泵的断路，导致产生冗余RPCS断路控制信号。然而，该RPCS并不被断路，除非被该对逻辑门阵列均产生的RPCS断路控制信号所确认。

本发明方法也可综合用于核电站，后者具有：核反应堆；至少三个向反应堆供水的给水泵；控制反应堆堆芯能量输出的控制棒系统；以及损失至少一个给水泵的操作时快速向反应堆堆芯插入一些控制捧以将能量输入从原有水平减至一个非零水平的系统。该方法根据操作者所选哪一个泵将用于供水操作及哪一个泵将从供水操作中去掉，给系统产生快速插入部分控制棒的命令信号。每一失去供水操作的预定用于供水操作的泵均产生一种断路信号。只有当所选泵中除了一个之外所有泵均产生断路信号时，才产生启动系统快速将部分控制棒插入的命令信号。

图1是核蒸汽供给系统的反应堆能量中断系统的功能逻辑图；而

图2是本发明最佳实施例中，由于损失了三个主给水泵中的一个或多个，产生反应堆能量中断命令信号的电路的逻辑图。

图1示意说明了与所述反应堆能量中断系统(RPCS)12相关的功能部分的概要10。所述反应堆能量中断系统被激活后，向控制棒驱动机构14发送控制信号，并与涡轮机控制系统16相配合，将NSSS的能量稳定在一个减少后的、但非零的水平。对本发明来说，在由命令块18产生反应堆能量中断系统中断命令信号的情况下，有一逻辑机制与之相关，用于在RPCS12中进行处理。例如，功能块12中的处理过程包括控制棒插入标准20，而其本身又依赖于电站传感器所提供的NSSS数据22。其他要计算的NSSS条件由功能块24向RPCS12提供。RPCS还服从于操作者在反应能量中断控制面板26的控制，并由RPCS12产生报警，显示于操作控制台28的报警部分。

图2显示了A、B、C三个主给水泵的泵选择逻辑电路100。该电路可分成4个功能部分：(1)泵选择及启动部分102；(2)给水泵断路信号部分104；(3)逻辑实现部分106；和(4)RPCS断路命令部分18。图2中命令部分18的功能，就本发明描述来讲，可以认为与图1中的模块18的功能相同。

所述部分102对每一主给水泵A、B和C至少有一个开关108，并且最好至少再有一个开关110，操作者可用它选择那一特定的泵是否可供电站正常发电使用。在所说明的实施例中，主给水泵A有一开关108A，它在电站控制室的主控制板或在当地，例如与给水泵系统相联系的监控中心，均可触发至开始或停止的位置。108A和110A每一开关的逻辑条件传到一对逻辑“或”门112A、114A中，它们的输出传入触发电路116A。在线118A上的电路116A的输出Q，当操作者在开关108A或110A选择泵A的开始条件时，它将是逻辑“1”。此逻辑“1”送到与门120A，它起启动锁存器的作用，指示此特定泵状态是否可供操作。

在每个主给水泵B和C均有相关的开关108B和C；110B和C；112B和C；116B和C；及120B和C，这非常重要。

所述状态锁存器最好也有冗余度，这样118A、118B和118C输出的逻辑条件将传向各自的第二“与”门122A、122B和122C。这样，作为例子，如果操作者通过开关108A或110A手动选择主给水泵A的开始条件，那么，锁存器120A和122A都将以冗余的方式被启动。

所述给水泵断路信号部分104，包括三个分别以124A、124B和124C表示的主给水泵A、B和C，它们分别对来自主控制面板，如126A、B和C所示，以及来自如128所示的一个或多个给水控制系统的输入信号作出响应。给水控制系统128和产生断路信号的相关控制逻辑不是本发明的一部分。然而，值得提出的是，对于如124A的每个泵，其一个断路信号会导致产生两个断路信号130A、132A，它们各自发送到锁存器120A和122A中。与此类似，断路信号130B、132B和130C、132C各自传锁存器到120B、122B和120C、122C中。当任何一个特定的锁存器门120A、B、C或122A、B、C的输入均为逻辑“1”时，在相应的线134A、B或C，或136A、B或C上就产生相应的逻辑“1”输出信号。

逻辑实现部分106包括RPCS断路控制门138，它在特定的情况下将线142上的RPCS断路控制信息传给RPCS系统18。最好有另一个RPCS断路控制门140，来自它的断路控制信号沿线144传向命令块18。这样，在最佳实施例中，传向反应堆能量中断系统12的实际RPCS断路信号并不在18处产生(参见图1)，除非在线142和144均出现断路控制信号。

“或”门138接收来自146、148和150三个“与”门的信号。如果三个“与”门中的任何一个产生逻辑“1”输出，门138即在线142上产生控制信号。与此类似，作为上述冗余的一部分，如果与门152、154或156中任何一个的输出为逻辑“1”，则或门140将在线144上传递断路控制信号。当且仅当响应两不同泵状况的信号中有一个逻辑“1”输入该“与”门时，“与”门146-156中的每一个将产生逻辑“1”输出信号。

值得提出的是本发明可以非常明显地区分三个给水泵中仅有两个可供操作的情况，和所有三个给水泵均可供操作的情况。“或”门160-182放在“与”门阵列120、122和146-182之间，扮演例如在仅有的两个可操作泵之一断路时、产生RPCS断路命令信号；而三个可操作泵中仅有一个断路时，抑制断路命令信号产生的角色。大体上，需要在三个泵中的两个断路的情况下，与门146-156才向或门138、140传送逻辑“1”信号。例如，如果主给水泵A不是可操作设备，例如当作备用设备等，它在有三个泵可供操作的配置中被认为等同于已断路的泵。因此，在开关108A、110A均停止的情况下，线158A上触发器116A的输出信号Q-为逻辑“1”。在这样情况下，输出信号Q为逻辑0，因而门120A不启动。不过，为达到当泵B或C之一断路时，在线142(和线144)上产生所希望的断路控制信号，逻辑部分106必须产生这样的输出，它与在所有三个泵A、B和C均可供操作时的电站运行期间泵A和B断路的情况下逻辑部分106所产生的输出相同。因此，触发器116A的Q-输出逻辑“1”传送到“或”门160，以便使逻辑“1”可被传送到“与”门146。如果，以泵B断路为例，“与”门120B通过“或”门162将逻辑“1”传到“与”门146，“与”门146将把逻辑“1”传到“或”门138，并通过线142传到命令部分18。

门146以这种方法对泵A和B两者的情况做出响应。因为前述的冗余，门152同样受泵A和B状态的影响。门146和152的输出将为逻辑“1”，当且仅当：(a)根据部分102的设置结果“停止”，泵A或B被看作不可操作，而相应地泵B或A发生断路；或(b)泵A和B都如开关部分102所示的“开始”设置，都可供操作，而泵A和B均产生断路信号。

还应指出，如果所示可运行的泵同时断路，门138或140均不向断路命令部分18传送RPCS断路控制信号。在这种情况下，所述反应堆将全部断掉，将裂变能量减至零，而不仅仅是激活RPCS12，将能量减至一个低一些的非零值。

需要知道，以上所述的功能可以用本领域的一般技术人员掌握的各种方法来实现。例如，借助于计算机软件，可编程逻辑控制器，或其他程序逻辑可能被替代。

Claims (8)

1.在有核反应堆、多个向所述反应堆供水的给水泵、控制所述反应堆堆芯能量输出的控制棒系统以及在失去至少一个给水泵的给水操作时快速向反应堆堆芯插入部分控制棒以将能量输出从原有水平降至非零水平的系统的核电站中，对有三个给水泵用于所述反应堆的电站的改进包括：

用于手动选择哪些泵将用于供水操作及哪些泵已从供水操作中去掉的开关装置；

当预定用于操作的特定泵失去供水操作时，从预定用于操作的各泵中分别产生断路信号的装置；

仅仅在以下情况下响应所述开关装置和产生断路信号的装置、产生启动快速插入部分控制棒系统的命令信号的装置：

已经选择了两个泵，而仅从所选的泵中的一个泵产生断路信号，或

已经选择了三个泵，所述泵中的两个，而非所有三个中的每一个产生断路信号。

2.权利要求1的核电站，其特征在于响应所述开关装置和产生断路信号装置的装置包括：

与所述每个泵的开关装置相关的触发电路，分别用于若所述泵被选则在第一线路上产生第一信号，或者，若所述泵被去掉则在第二线路上产生第二信号，

启动“与”门电路，分别与所述触发装置中的每一个的所述第一线路电连接、并且，分别与产生断路信号的装置电连接，例如，仅当第一信号和断路信号重合时，每个启动“与”门才传递逻辑“1”输出信号，以及

分别与所述每个启动“与”门的输出端和所述第二线路电连接的“或”门。

3.权利要求2的核电站，其特征在于响应所述开关装置和产生断路信号装置的装置包括：

用于两个泵的可能组合中的每一种的逻辑“与”门，每个逻辑“与”门响应连接到与一个泵相关的第二线路的所述“或”门中的一个的输出信号，并且，响应连接到与另一个泵相关的第二线路的所述“或”门中的另一个的输出信号。

4.在有核反应堆、至少三个向所述反应堆供水的给水泵、控制所述反应堆堆芯能量输出的控制棒系统、在失去至少一个给水泵的供水操作时快速将部分控制棒插入所述反应堆堆芯以将输出能量从原有水平降至非零水平的系统的核电站中，为所述系统产生快速插入部分控制棒的命令信号的方法包括：

选择哪些泵将预定用于供水操作及哪些泵已从供水操作中去掉；

从每一个预定用于操作而又失去供水操作的泵产生断路信号；

仅在所有所选泵中的每一个、而不是其中的一个产生断路信号时，才产生启动所述系统、以插入部分控制棒的命令信号。

5.权利要求4的方法，其中所述电站有三个给水泵，其特征在于：

(a)有一个泵被选并断路，无命令信号产生，

(b)有两个泵被选，仅有一个泵断路，产生命令信号，并且

(c)有三个泵被选，仅有两个泵断路，产生命令信号。

6.权利要求5的方法，其特征在于：所述电站有反应堆中断系统，用于快速将所有控制棒插入所述反应堆，将所述反应堆的能量减至0，而如果所有所选的泵均产生一个断路信号，则所述反应堆被中断。

7.权利要求5的方法，其特征在于：选择步骤通过分别设置与每个泵相关的开关而手动进行。

8.权利要求7的方法，其特征在于：

产生命令信号的步骤分别由具有与每个泵相关的状态锁存器的逻辑电路进行，每个锁存器分别有代表每个泵是否预定可供操作的状态，以及

设置开关的步骤，产生相应的锁存器中的启动状态，从而，来自相应的泵的断路信号能够通过所述逻辑电路。

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