CN219976389U - 核电机组系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种核电机组系统包括：高压缸；除氧器，用于通过高压缸输出蒸汽对进入除氧器的凝结水进行除氧处理；主蒸汽系统，用于给除氧器提供第一辅助蒸汽；辅助锅炉，用于给除氧器提供第二辅助蒸汽；凝结水系统，通过凝结水流量调节阀和低压加热器与除氧器相连，用于提供凝结水；压力检测模块，用于获取除氧器压力，并在判断核电机组汽轮机发生甩负荷工况时发出触发信号；调节模块，用于在接收到触发信号时使除氧器压力维持在甩负荷前压力预设时间后以预设速率下降。本实用新型通过压力检测模块可以精准识别除氧器压力变化，从而可以精准检测出汽轮机甩负荷工况，保障除氧器压力稳定，有利于核电机组长期稳定运行。

Description

核电机组系统

技术领域

本实用新型涉及核电机组领域，具体涉及一种核电机组系统。

背景技术

核电机组在运行过程中，由于外电网、主机或辅机系统故障，难免发生机组负荷速降工况，即甩负荷工况，核电机组负荷速降往往导致除氧器压力迅速下降。除氧器压力的下降会导致主给水不能被继续加热，当机组故障排除后，机组不能快速恢复到原负荷工况继续运行，因而不能保障除氧器在这些工况下的压力稳定，不利于核电机组的长期稳定运行。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提出一种核电机组系统，可以精准检测出汽轮机的甩负荷工况，保障除氧器的压力稳定，有利于核电机组的长期稳定运行。

本实用新型采用的技术方案如下：

本实用新型的实施例提出了一种核电机组系统包括：高压缸；除氧器，所述除氧器通过第一调节阀与所述高压缸的排气口相连，所述除氧器用于通过所述高压缸输出的蒸汽对进入除氧器的凝结水进行除氧处理；主蒸汽系统，所述主蒸汽系统用于给所述除氧器提供第一辅助蒸汽；辅助锅炉，所述辅助锅炉用于给所述除氧器提供第二辅助蒸汽，以使所述除氧器运行在空负荷定压运行工况；第二调节阀，所述第二调节阀的一端与所述主蒸汽系统和所述辅助锅炉相连，所述第二调节阀的另一端与所述除氧器相连；第三调节阀，所述第三调节阀的一端与所述主蒸汽系统和所述辅助锅炉相连，所述第三调节阀的另一端与所述除氧器相连；凝结水系统；第一凝结水流量调节阀，所述第一凝结水流量调节阀的一端与所述凝结水系统相连；第二凝结水流量调节阀，所述第二凝结水流量调节的一端与所述凝结水系统相连；第一列低压加热器，所述第一列低压加热器的一端与所述第一凝结水流量调节阀的另一端相连，所述第一列低压加热器的另一端与所述除氧器相连；第二列低压加热器，所述第二列低压加热器的一端与所述第二凝结水流量调节阀的另一端相连，所述第二列低压加热器的另一端与所述除氧器相连；压力检测模块，所述压力检测模块设置在高压缸排汽口至除氧器的管道上，所述压力检测模块用于获取除氧器的压力，根据所述除氧器的压力判断所述核电机组的汽轮机是否发生甩负荷工况，并在判断所述汽轮机发生甩负荷工况时发出触发信号；调节模块，所述调节模块分别与所述第二调节阀和第三调节阀相连，用于对所述第二调节阀和第三调节阀的开度进行控制，以使维持除氧器的压力在设定的压力，以及在接收到所述触发信号时对所述第二调节阀进行控制，以使所述除氧器的压力维持在甩负荷前的压力预设时间后以预设速率下降。

另外，根据本实用新型提出的核电机组系统还可以具有如下附加的技术特征：

具体地，所述压力检测模块包括：第一压力变送器、第二压力变送器和第三压力变送器。通过设置三个压力变送器能够避免单个压力变送器故障导致无法获得除氧器的压力，从而可以持续稳定地获得除氧器的压力。

具体地，所述调节模块具体包括：给定函数发生器，所述给定函数发生器与所述压力检测模块相连，用于在接收到所述触发信号时，根据甩负荷前除氧器的压力生成保压曲线，所述保压曲线的压力变化为：先以甩负荷前除氧器的压力保持300秒，再以0.1MPa/min降为0；PID调节器，所述PID调节器与所述给定函数发生器相连，用于根据所述保压曲线对所述第二调节阀进行控制，以使所述除氧器的压力以保压曲线进行变化。

本实用新型的有益效果：

根据本实用新型实施例的核电机组系统，通过在高压缸排汽口至除氧器的管道上设置压力检测模块获取除氧器的压力变化，判断汽轮机是否发生甩负荷工况，并在甩负荷工况时通过调节模块控制除氧器的压力维持在甩负荷前的压力一段时间，由此，能够精准检测出汽轮机的甩负荷工况，保障除氧器的压力稳定，有利于核电机组的长期稳定运行。

附图说明

图1为本实用新型实施例的核电机组系统的方框示意图；

图2为本实用新型一个实施例的压力检测模块的方框示意图；

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型实施例的核电机组系统包括高压缸100、除氧器200、主蒸汽系统300、辅助锅炉400、凝结水系统500、压力检测模块600、调节模块700、第一列低压加热器800、第二列低压加热器900、第一调节阀1000、第二调节阀1100、第三调节阀1200、第一凝结水流量调节阀1300和第二凝结水流量调节阀1400。其中，除氧器200通过第一调节阀1000与高压缸100的排气口相连，除氧器200用于通过高压缸100输出的蒸汽对进入除氧器200的凝结水进行除氧处理；主蒸汽系统300用于给除氧器200提供第一辅助蒸汽；辅助锅炉400用于给除氧器200提供第二辅助蒸汽，以使除氧器200运行在空负荷定压运行工况；第二调节阀1100的一端与主蒸汽系统300和辅助锅炉400相连，第二调节阀1100的另一端与除氧器200相连；第三调节阀1200的一端与主蒸汽系统300和辅助锅炉400相连，第三调节阀1200的另一端与除氧器200相连；第一凝结水流量调节阀1300的一端与凝结水系统500相连；第二凝结水流量调节阀1400的一段与凝结水系统500相连；第一列低压加热器800的一端与第一凝结水流量调节阀1300的另一端相连，第一列低压加热器800的另一端与除氧器200相连；第二列低压加热器900的一端与第二凝结水流量调节阀1400的另一端相连，第二列低压加热器900的另一端与除氧器200相连；压力检测模块600设置在高压缸100排汽口至除氧器200的管道上，压力检测模块600用于获取除氧器200的压力，根据除氧器200的压力判断核电机组的汽轮机是否发生甩负荷工况，并在判断汽轮机发生甩负荷工况时发出触发信号；调节模块700与第二调节阀1100和第三调节阀1200相连，用于对第二调节阀1100和第三调节阀1200的开度进行控制，以使维持除氧器200的压力在设定的压力，以及在接收到触发信号时对第二调节阀1100进行控制，以使除氧器200的压力维持在甩负荷前的压力预设时间后以预设速率下降。

具体地，除氧器200可以利用蒸汽把进入除氧器200的凝结水进行加热、打散最终除去凝结水中的氧气，达到除氧的效果。蒸汽可以来自高压缸100、主蒸汽系统300和辅助锅炉400。凝结水可以来自凝结水系统500，通过第一凝结水流量调节阀1300和第二凝结水流量调节阀1400分别从第一列低压加热器800和第二列低压加热器900输入除氧器200，两列低压加热器可以同时工作，各承担50％的凝结水流量。调节模块700可以对第二调节阀1100和第三调节阀1200的开度进行控制，以利用辅助蒸汽根据实际需求对除氧器200的压力进行调节，维持除氧器的压力在设定的压力。当第一凝结水流量调节阀1300和第二凝结水流量调节阀1400未全关时，如果除氧器水位过高，第二调节阀1100将超驰关闭，以防止汽轮机进水事故的发生；如果除氧器水位回到正常位置，第二调节阀1100可以投入使用。当第一凝结水流量阀1200和第二凝结水流量调节阀1400全关时，第二调节阀1100将超驰关闭。如图1所示，根据核电机组系统汽轮机的不同工况，除氧器200的运行模式可以分为以下四种：

第一种运行模式：核电机组的汽轮机为空负荷工况时除氧器200定压运行。在汽轮机为空负荷工况时，在启动阶段利用辅助锅炉400和第三调节阀1200为除氧器200提供第二辅助蒸汽，使除氧器200维持在压力一下定压运行。其中，压力一的参考值为0.12MPa(a)，可根据具体情况进行调整。

在本实用新型的一个具体实施例中，核电机组系统可根据操作员的输入，自动调节第三调节阀1200的开度，来维持除氧器200的压力稳定在设定的压力一。当除氧器200水位过高时，第三调节阀1200将自动关闭，以防止汽轮机进水事故的发生。另外，也可以手动调节第三调节阀1200的开度。

第二种运行模式：核电机组的汽轮机为低负荷工况时除氧器200定压运行。当汽轮机负荷处于较低水平并逐渐升高时，利用主蒸汽系统300和第二调节阀1100，为除氧器200提供第一辅助蒸汽，使除氧器200维持在压力二下定压运行。其中，压力二的参考值为0.17MPa(a)，可根据具体情况进行调整。

第三种运行模式：核电机组的汽轮机为正常运行工况时除氧器200滑压运行。当汽轮机正常运行时，如果除氧器200的压力(即高压缸100至除氧器200的排汽压力)大于压力二，第一列低压加热器800和第二列低压加热器900可以分别对从凝结水系统500输出通过第一凝结水流量调节阀1300和第二凝结水流量调节阀1400输入的凝结水进行加热，除氧器200利用加热后的凝结水与高压缸100输出的蒸汽进行混合式传热和传质并进行除氧处理，除氧器200还可通过第一调节阀1000向高压缸100排汽供汽，从而实现除氧器200根据高压缸100至除氧器200的排汽压力滑压运行。其中，压力检测模块600可以根据获取到除氧器200的压力实时判断汽轮机是否发生甩负荷工况，并在检测到甩负荷工况时发出触发信号。

第四种运行模式：核电机组的汽轮机为甩负荷工况时除氧器200进行压力控制。当汽轮机出现甩负荷时，调节模块700接收到触发信号并控制第二调节阀1100的开度，进而调节除氧器200的压力，从而控制除氧器200的蒸汽量，保障给水继续被加热且给水泵不发生汽蚀。

在除氧器200的运行过程中，如果第二调节阀1100提供的蒸汽无法将除氧器200的压力维持在设定的压力，调节模块700控制第三调节阀1200的开度，增加蒸汽的输入，使除氧器200的压力达到设定的压力。当汽轮机出现甩负荷时，调节模块700对第二调节阀1100的开度进行控制。

压力检测模块600可以实时获取除氧器200的压力并根据除氧器200的压力判断汽轮机是否发生甩负荷工况，在判断汽轮机发生甩负荷工况时发出触发信号至调节模块700。调节模块700在接收到触发信号时对第二调节阀1100的开度进行控制，使除氧器200的压力维持在甩负荷前的压力预设时间后(例如300s)再以预设速率下降。由此，可以精准识别除氧器压力变化，进而可以精准检测出汽轮机的甩负荷工况，并在识别到汽轮机发生甩负荷时控制除氧器的压力维持在甩负荷前的压力一段时间后再下降，以满足主给水泵吸入压头的要求，并能保证凝结水系统500提供的凝结水能够持续被加热，使机组故障排除后可以迅速恢复至原负荷设定值继续运行，从而可以在保持机组持续稳定运行。

如图2所示，在本实用新型的一个实施例中，压力检测模块600可以包括第一压力变送器610、第二压力变送器620和第三压力变送器630。当三个变送器均无故障时，输出为三取中值；当一个变送器故障时，输出为其余两个正常工作变送器的平均值；当两个变送器故障时，输出为其余一个正常工作变送器的数值；当三个变送器均故障时，输出保持最后有效值。压力检测模块600在检测除氧器200的压力信号的同时，输出变送器故障信号。其中，压力检测模块600输出的除氧器200的压力信号将作为除氧器200运行时的被调量。当三个压力变送器中有两个故障时，除氧器200的压力控制切换到手动控制。当除氧器200的压力值过高时，在DCS(Distributed Control System，分散控制系统)操作员站上进行报警。

在本实用新型的一个实施例中，调节模块700可包括给定函数发生器和PID调节器。其中，给定函数发生器用于在接收到触发信号时，根据甩负荷前除氧器200的压力生成保压曲线；PID调节器用于根据保压曲线对第二调节阀1100进行控制，以使除氧器200的压力以保压曲线进行变化。

具体地，当机组出现故障导致汽轮机发生甩负荷工况时，压力检测模块600判断汽轮机发生甩负荷工况并输出触发信号，调节模块700的给定函数发生器在接收到触发信号时根据甩负荷前除氧器200的压力生成保压曲线，调节模块700通过PID调节器根据保压曲线控制第二调节阀1100快速开启，将大量蒸汽输入除氧器200中以维持除氧器200在汽轮机出现甩负荷前的压力，以满足主给水泵吸入压头的要求，并能保障凝结水被持续加热。参考设定的保压时间为300s，保压时间可根据具体情况进行调整。在保压时间内如果机组故障处理完毕，除氧器200压力稳定可为机组恢复升负荷至原机组状态创造条件，使机组达到持续稳定运行的目标。经过300s的保压时间后，PID调节器控制第二调节阀1100缓慢关闭，以使除氧器200的压力按照0.1MPa/min的速率降至0，能够有效避免第二调节阀1100因为用气量突然减小而超压打开。随后，给定值函数发生器输出跟踪除氧器的压力，PID调节器输出为零。

根据本实用新型实施例的核电机组系统，通过在高压缸排汽口至除氧器的管道上设置压力检测模块获取除氧器的压力变化，判断汽轮机是否发生甩负荷工况，并在甩负荷工况时通过调节模块控制除氧器的压力维持在甩负荷前的压力一段时间，由此，能够精准检测出汽轮机的甩负荷工况，保障除氧器的压力稳定，有利于核电机组的长期稳定运行。

在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

应当理解，本实用新型的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

实用新型尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种核电机组系统，其特征在于，包括：

高压缸；

除氧器，所述除氧器通过第一调节阀与所述高压缸的排气口相连，所述除氧器用于通过所述高压缸输出的蒸汽对进入除氧器的凝结水进行除氧处理；

主蒸汽系统，所述主蒸汽系统用于给所述除氧器提供第一辅助蒸汽；

辅助锅炉，所述辅助锅炉用于给所述除氧器提供第二辅助蒸汽，以使所述除氧器运行在空负荷定压运行工况；

第二调节阀，所述第二调节阀的一端与所述主蒸汽系统和所述辅助锅炉相连，所述第二调节阀的另一端与所述除氧器相连；

第三调节阀，所述第三调节阀的一端与所述主蒸汽系统和所述辅助锅炉相连，所述第三调节阀的另一端与所述除氧器相连；

凝结水系统；

第一凝结水流量调节阀，所述第一凝结水流量调节阀的一端与所述凝结水系统相连；

第二凝结水流量调节阀，所述第二凝结水流量调节的一端与所述凝结水系统相连；

第一列低压加热器，所述第一列低压加热器的一端与所述第一凝结水流量调节阀的另一端相连，所述第一列低压加热器的另一端与所述除氧器相连；

第二列低压加热器，所述第二列低压加热器的一端与所述第二凝结水流量调节阀的另一端相连，所述第二列低压加热器的另一端与所述除氧器相连；

压力检测模块，所述压力检测模块设置在高压缸排汽口至除氧器的管道上，所述压力检测模块用于获取除氧器的压力，根据所述除氧器的压力判断所述核电机组的汽轮机是否发生甩负荷工况，并在判断所述汽轮机发生甩负荷工况时发出触发信号；

调节模块，所述调节模块分别与所述第二调节阀和第三调节阀相连，用于对所述第二调节阀和第三调节阀的开度进行控制，以使维持除氧器的压力在设定的压力，以及在接收到所述触发信号时对所述第二调节阀进行控制，以使所述除氧器的压力维持在甩负荷前的压力预设时间后以预设速率下降。

2.根据权利要求1所述的核电机组系统，其特征在于，所述压力检测模块包括：第一压力变送器、第二压力变送器和第三压力变送器。

3.根据权利要求1所述的核电机组系统，其特征在于，所述调节模块具体包括：

给定函数发生器，所述给定函数发生器与所述压力检测模块相连，用于在接收到所述触发信号时，根据甩负荷前除氧器的压力生成保压曲线，所述保压曲线的压力变化为：先以甩负荷前除氧器的压力保持300秒，再以0.1MPa/min降为0；

PID调节器，所述PID调节器与所述给定函数发生器相连，用于根据所述保压曲线对所述第二调节阀进行控制，以使所述除氧器的压力以保压曲线进行变化。