KR100199383B1 - 증기발생기의 수위의 제어 및 모니터링 방법 - Google Patents

증기발생기의 수위의 제어 및 모니터링 방법 Download PDF

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Abstract

본 방법은 원자력 발전소의 증기발생기내에 증기수 레벨을 결정하고 제어하기 위하여 제공되며, 속도수두에 의해서 수위 감지기를 보정하는 단계와, 속도 수두 바이어스에 의해서 고레벨 설정점을 조절하는 단계로 구성된다. 수의 차별 압력 감지기는 최대 수위가 최대 발전소동력에서의 속도 수두보다 작은 상부탭 레벨에 해당하는 레벨과 같이 나타내도록 보정하였다. 고레벨 설정점은 속도수두 바이어스보다 적은 라이저 레벨에 해당하는 것과 같이 계산되며, 바이어스는 최대 속도에서의 최대 속도 수두 빼기 스팬의 라이저 수두 퍼센티지 곱하기 최대동력에서의 속도 수두로 계산된다.

Description

증기발생기의 수위의 제어 및 모니터링 방법
제1도는 본 발명의 방법이 사용되는 증기 발생기의 환경을 도시하는 전체적 인 블록 다이아그램.
제2도는 본 발명의 방법을 실행하여 취해진 측정을 나타내는 개략적인 예시 도.
제3도는 퍼센트 동력 대 속도 수두를 나타내는 곡선 그래프도.
제4도는 퍼센트 레벨스팬 대 보정으로써 바이어스를 나타내는 곡선 그래프.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
34 : 증기발생기 41 : 공칭수위
42 : 라이저 정부 43 : 하강관 면적
46 : 응축포트 48 : 차별전송기
본 발명은 가압수형원자로내에 사용되는 증기발생기내에 수위측정을 위한 방법, 특히, 원자력발전소내에 증기 발생기내에 수위를 감지하기 위하여 차별-형 전송기를 사용하는 수위측정에 관한 것이다.
현 증기수위측정 방법론은 기존 레그 압력 입력에 대해 증기발생기 수위를 비교하기 위한 차별-형 전송기의 사용범위를 확립하였다. 전송기는 입력되는 수압의 차별에 대하여 응답하며, 기준 레그 압력과 증기발생기내에 유체의 높이에 대하 압력 사이의 차이의 출력 표시를 제공한다. 이 차별은 낮은 압력 텝(tap)일 때 수위에 대하여 좋은 상호 관계이고, 증기발생기내에 수위를 측정하기 위하여, 증기 발생기의 상대적인 지속범위내에 위치된다. 그러나, 만일 압력탭이 고속범위로 이동된다면,에러는 이동하는 물의 효율적인 속도 수도로 인하여 초래된다. 이러한 상황에서, 레벨측정 페널티(penalty)는 증기발생기 작동 레벨한계, 즉, 허용 가능한 수위의 범위가 감소되어야 한다는 의미에서 취해지지 않으면 안된다. 본 증기발생기 설계는 잘 알려진 시링크/팽윤현상을 최소화 하기 위하여 고속도 영역내에 재배치될 하부레벨탭을 요구한다. 따라서, 증기발생기 레벨 작동 한계를 최대화 시키도록 전송기 보정에 있어서 속도 헤드 효과를 설명하기 위한 개선된 방법론을 필요로 한다.
본 발명의 목적은, 작동한계, 즉, 작동이 제어되는 수위의 영역을 결정하기 위하여 속도 수두효과를 계산으로 취하고, 증기발생기내에 수위를 측정하는 개선된 방법을 가압수형 원자력 발전소 시스템내에 사용되는 증기발생기내에 제공하는 것이다. 이 목적에 따라서, 차별 압력 전송기의 보정은 최대 수위에 차별압력으로 부터 바이어스 인자를 빼는 방법을 포함하며, 바이어스 인자는 100% 동력 레벨에서 속도 수두 또는 최대 속도수두의 다른 결정된 분률에 대하여 동일하며, 그것에 의해서 속도 수두를 설명하기 위하여 최대 수위에서 전송기 판독(및 최소 계량기 판독)을 조절한다. 고레벨 트립 설정점은 순수위 즉, 라이저의 정부 빼기 바이어스에 해당하는 값을 결정하므로써 또는, 라이저에서 보정으로 인한 속도 수두를 조정하므로써 계산되며, 어떤 것은 하부와 상부탭들 사이에 스팬의 약간의 퍼센티지가 존재한다.
제1도를 참조하면, 거기에는 전형적인 가압수형 워자로 시스템의 매우 기본적인 블록 다이어그램을 도시하였다. 원자로(30)는 증기 발생기(34)에 적당한 배관(31)을 통하여 연결되는 뜨거운 물을 발생한다. 원자로로부터 열을 전달하는 물은 (36)으로 예시된 열전달관들을 통하여 순환되며, 여기서 (37)로 도시된 것과 같이 유입되는 공급수에 열을 전달하고, 원자로로 되돌아간다. 상승하는 증기는(38)로 예시된 습기 분리 장치를 통하여 통과된다. 잘 알려진 것과 같이, 증기발생기내에 유지되지 않으면 안되는 최저레벨이 있고, 또한 물이 유지되지 않으면 안되고 그렇지 않으면 습기가 증기로부터 적절히 분리되지 않는 최대레벨이 있다.
제2도를 참조하면, 본 발명의 방법을 실행하여 취해진 측정을 예시하는 개략적인 다이어그램이 도시되어 있다. 증기 발생기는(34)로 예시하였고, 공칭수위는(41)로 예시 하였다. 증기가 나오는 라이저의 정부는(42)로 예시 하였다. 작동전제는 수위가 라이저의 정부 윗쪽을 넘지 않는다는 것이다. 재순환된 물이 통과되는 하강관 면적은(43)으로 예시하였다. 상부탭은 (45)로 예시하였고, 증기는 (46)과 (48)사이에 기준레그를 채우는 응축포트(46)내에서 응축된다. 이것은 DP전송기(48)의 제1압력, 즉 80。F(26.67℃)인 물의 약 262in.(6.655m)로 입력되는 기준압력을 제공한다. 따라서, 차별 전송기(48)에 대한 제1입력은 기준레그를 나타내는 압력이다. 하부탭(49)은 DP전송기(48)에 입력되는 제2수압을 제공하고, 전송기는 SG수위와 가준레그의 차이를 나타내는 신호를 발생한다. 하부탭(49)은 높은 속도 범위내에 위치된다. 따라서, 최대 수위에 대하여 전송기 출력은 최소이고, 수위가 가장 낮을 때 전송기 출력은 최대이다. 실행에 있어서, 전송기(48)의 출력은(37)인 공급수 입력을 제어하므로써 SG 수위를 제어하는 제어수단(SO)(제1도)에 연결된다.
작업의 전형적인 현행 방식에 있어서, 전송기에 의해서 보여진 차별 압력은 기준레그 압력과 100% 레벨(상부탭)인 물 또는 공정 유체의 기둥으로 인한 압력 사이의 차이를 보정하였다. 본 발명의 방법은 하부탭에서 발생되는 속도 수두에 대하여 계산하는, 100% 레벨에서 정지 압력에 대한 보정인자를 포함한다. 추가적으로, 속도 수두패널티를 감소시키는 방법은 고레벨 트립 설정점의 선택으로 취해 지기 때문에 정상적인 작동 한계를 증가 시킨다.
현행 시스템에 있어서, DP 전송기는 정지 조건을 취하는 최소 및 최대 수위에서 보정된다. 따라서, 하부탭(49)에 해당하는 최소 수위에 대하여, 압력차별은 가장 크고, 전송기는 최대 출력에 대하여 교정된다. 예로써, 262 in.(6.655m)의 스팬에 대하여, 220in.(5.588m)로 보정하는 차별압력은 20ma의 DP출력에 해당한다. 전송기 출력이 최소여야할 100% 수위에 대하여, 보정은 최소 출력을 제공하도록 계량기를 조정하고, 100% 레벨이 해당하는 보정된 차별 압력을 입력하므로써 실행된다. 따라서, 보정은 속도 수두의 효율의 어떤 고찰 없이 이루어진다. 예로써, 상부탭에 수위는 계산된 60 in. (1.524m)차별압력으로 결정되고, DP는 4ma로 판독한다. 고레벨 트립 설정점은 라이저의 정부에 수위와 동일한 물수두에서 최대 속도수두를 뺀것과 같이 계산된다. 최대 속도 수두는 차례로 하기와 같이 계산된다:
최대 속도는 제3도에서 보여진 것과 같이 50~60%의 동력 사이에서 일어난다. 최대 속도 수두에러는 속도 수두로 인한 페널티만큼 한정된다. 따라서, 고레벨 트립 설정점의 높이의 현행 절차에서는 제3도에 예시된 것과 같이 라이저의 높이에서 속도 수두 측정치(A)를 뺀것과 동일하게 선택된다. (A)의 전형적인 값은 40 in.(1.016m)이며; 80%스팬에서의 라이저에 대하여, 고레벨 트립 설정점은 170 in.(4.318m), 즉, 210-40 이다.
본 출원의 발명에 있어서, 보정은 100% 수위표시에 바이어스를 도입하므로써 조절된다. 따라서, 최대 수위에 대하여, 최소 전소익 출력에 해당하는 차별압력은 기준레그 압력과 제3도에서 예시되는 바이어스(B)에 의해 조절되는 공정 유체의 기둥으로 인한 압력 사이의 차이이다. 바이어스(B)는 100% 동력 레벨에서 속도 수두 만큼 선택되고, 또는 교대로 최대 속도 수두(A)의 어떤 다른 부분만큼 선택된다. 100% 동력에서의 바이어스를 취하는 속도 수두 바이어스(B)는 하기와 같이 결정된다:
따라서, 본 발명의 실행에 있어서, 최대수위 보정은 물로 인한 압력을 계산하고, 바로 앞에서 설명된 것과 같이 계산된 바이어스(B)의 계산으로부터 상기 물로 인한 압력을 빼므로써 실행된다. 계산된 등량 차별 물 압력은 전송기에 입력되고, 전송기는 최소값으로 교정된다. 예의 방식으로 30 의 B값(미터단위로 .076)에 대하여, 가득차 수위에서 유효 계산된 차별 압력은 4ma의 최소 전송기 판독에 해당하는 90 in.(2.286m)로 계산된다. 낮은 수위 차별 압력은 전형적으로 최대 또는 20ma의 가득찬 계량기 판독에 해당하는, 물의 220 in.(5.588m)를 추가할 것이다.
본 발명의 방법에 있어서, 고레벨 트립 설정점은 라이저의 절정치와 동일한 수압으로부터 최대 속도 수두 측정치(제3도의 측정치 A)와 라이저가 단지 하부탭과 상부탭 사이의 스팬의 일정한 퍼센티지, 즉 80% 스팬인 사실을 설명하기 위하여 취한 속도 헤드바이어스 사이의 차이값에 대하여 동일하게 조정된 바이어스 값을 빼므로써 선택되어진다. 특히, 고레벨 트립 설정점(HLSP)은 하기와 같이 결정된다:
HLSP = (라이저의 절정값) - (A - C),
여기서, (A)는 최대 속도 수두,
C = (스팬의 라이저 퍼센티지) × (최대 동력 속도수두B)
C 값은 작동 한계내에 이득이다. 즉, 본 발명에 따라 바이어스를 조절하기 때문에 80% × B 이다.
예로써, 80% 스팬 및 262 in.(6.655m)의 스팬인 라이저에 대하여, 라이저는 210 in.(5.334m)이다. C는 80% × 30 = 24 in.(.061m), 그래서(A-C) = 16in.(.046m)이다. 따라서 HLSP는 194in.(4.9276m)이다.
고레벨 설정점의 계산후에, 사용자는 제어동작을 취하기 위하여 설정점에 해당하는 몇 미터를 판독할 것인지를 결정한다. 전방 아래의 설정은 미터 판독이 계산된 최소 및 최대 출력 사이의 직선이라는 전제를 근거로 하여 해당하는 미터 판독에 대하여 계산된 고레벨 설정점을 전환하기 위한 대표적인 모범 계산이다.
A. 종래 기술의 실시예
계산으로써, 262 in.(6.655m)의 스팬에 대하여, 60in.(1.524m) 차별압력이 4ma의 미터 출력을 생산하는 충분한 수위에 해당하는 미터에 가해진다. 60in.(1.524m) 차이는 증기수가 500。F(260℃)인 반면에 기준 레그 워터는 단지 80。F(26.67℃)이라는 사실 때문에 발생된다. 물이 하부탭일 때, 압력차이는 220in.(5.588m)이다. 따라서, 4~20ma(16ma)의 개량 범위는 160in.(4.064m)의 압력 범위에 해당한다. 고레벨 설정점의 계산에 있어서, 라이저 레벨 210in.(5.334m), A = 40in.(1.016m), 그래서 설정점은 170in.(4.318m)이다. 170in.(4.318m)의 레벨 60 과 220 사이의 차이의 91/160을 나타내므로, 해당하는 계량 판독은 4+91/160(16) 또는 13.2ma이다.
B. 본 발명의 실시예
본 발명에 대하여, 만(100%) 수계산이 90in.(2.286m), 그래서 4ma는 90in.(2.286m)에 해당한다. 하부탭에서 16ma는 220in.(5.588m)에 해당한다. 따라서, 16ma범위는 130in.(3.302m)의 압력차이범위에 해당한다. 고레벨 설정점은 210-(40-24) 또는 194in.(4.9276m)이며, 해당 계량 판독은 4+66/160(16) 또는 10.6ma.
이 명세서에 사용된 실시예는 단지 설명하는 것임을 이해하였을 것이다. 예로써, 고레벨 설정점은 라이저 레벨을 근거로 할 필요가 없지만, 라이저 보다 약간 높다. 또한, 차별 압력 감지 장치가 사용되는 것을 이해하였을 것이며, 본 발명은 압력 감지 출력에 응답한다. 따라서, 본 발명은 기재된 것과 같이,하한계에서 상한계까지 변화하고, ma로써 아날로그 출력을 제공하는 아날로그 차별 압력 전송기를 사용하였다. 다른 압력 감지 장치는 당해 기술분야의 상태내이고, 출력은 디지털 응답에 의한 것이다. 수위를 제어하도록 입력 감지 장치 출력을 활용하는 기술은 하드웨어 및/또는 소프트 웨어의 기술분야의 어떤 형태로 이루어지며, 본 발명은 실제로 사용되는 시스템 부속품에 의해서 한정되지 않는다. 첨부된 청구범위에서 설정한 것과 같이, 종래의 기술과 구별되는 중요한 쇄신의 특징은 계산으로 속도 수두를 취하도록 레벨 감지 장치의 구경을 측정하는 것과, 고레벨 한계의 물리적 위치 및 속도 수두에 관계하는 바이어스 또는 패널티량을 포함하므로써 고레벨 설정점을 계산하는 것이다.

Claims (6)

  1. 원자력발전소에 있어서, 상부레벨에 해당하는 상부레벨 탭, 하부레벨에 해당하는 하부레벨탭, 상기 하부와 상부탭들 사이에 위치되는 라이저 및 제1범위 한계와 제2범위 한계 사이의 수위를 나타내기 위한 적어도 상기 하부탭에 연결되는 레벨 감지 수단을 갖는 증기 발생기의 수위를 제어하는 방법은 : 하부 레벨 탭에 대한 속도 수두의 측정을 계산하는 단계와, 상기 속도 수두의 측정보다 적은 상부레벨과 같은 민수위의 측정을 계산하는 단계와, 상기 만수위의 측정의 대표적인 입력에 해당하는 상기 제1한계에서 출력을 제공하도록 상기 레벨 감지 장치를 보정하는 단계와, 상기 탭들 사이의 스팬에 관하여 상기 라이저의 위치의 분률인 바이어스량보다 적은 상기 라이저의 레벨에 대하여 동일한 고레벨 설정점을 계산하는 단계와, 상기 감지 수단이 상기 고레벨 설정점이 도달된 것을 나타낼 때 상기 수위를 제어하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 증기발생기 수위를 제어하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 감지 수단은 차별 압력을 감지하고, 각기 상기 하부 및 상부탭들에 연결되는 입력들을 갖고, 상기 하부탭에서 수위에 대한 차별 압력을 계산하는 단계와 상기 하부탭에서 수위에 해당하는 제2한계에서 출력을 제공하도록 상기 레벨 감지 수단을 보정하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 증기발생기 수위를 제어하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 속도수두의 측정은 최대 동력에서의 속도 수두인 것을 특징으로 하는 증기발생기 수위를 제어하는 방법.
  4. 제3항에 있어서, 라이저 스팬 퍼센티지 곱하기 전동력에서의 속도수두보다 적은 최대속도 수두와 같은 상기 바이어스량을 계산하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 증기발생기 수위를 제어하는 방법.
  5. 하부레벨과 상부레벨 사이의 수위로 작동되는 증기 발생기내에 상기 하부 및 상부레벨 사이이며, 상기 수위를 측정하기 위하여 물속도에러에 종속하는 압력감지 수단을 갖는 고레벨 제어한계에 관하여 수위를 모니터링하는 방법에 있어서, 상기 방법은 : 상기 상부레벨에서 물에 해당하는 속도수두의 제1측정을 결정하는 단계와, 상기 한계레벨에서 수위에 해당하는 속도수두의 제2측정을 결정하는 단계와, 상기 제1측정에 의해서 조절되는 상기 상부레벨에서 수위의 최대표시를 제공하고, 상기 하부레벨에서 수위에 해당하는 수위의 최소표시를 제공하도록 상기 레벨감지 수단을 보정하는 단계와, 상기 제2측정보다 적은 상기 한계레벨에서 수위에 해당하는 상기 고레벨 제어 한계를 결정하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 증기발생기내에 고레벨 제어한계에 관하여 수위를 모니터링 하는 방법.
  6. 증기발생기 라이저에 비례하는 수위를 제어할수 있도록 원자력 발전소의 증기발생기내에 수위를 모니터링하기 위한 방법에 있어서, 상기 방법은 : 상기 상부탭에서 수위에 해당하는 기준 레벨 압력을 얻고, 상기 라이저 윗쪽에 상기 증기발생기상에 상부탭을 위치시키는 단계와, 상기 증기발생기의 고속도 영역내에 상기 라이저 아래쪽에 하부탭을 위치시키고, 그곳으로부터 하부 탭압력을 얻는 단계를 포함하는데, 상기 라이저는 상기 하부 및 상부 탭들 사이의 스팬의 주어진 퍼센티지에 위치되며, 하부 및 상부 한계 사이에 출력 영역을 갖는 차별 압력 감지기를 제공하는 단계와, 증기수가 상기 하부탭일 때 상기 기준레벨압력과 상기 하부탭 압력 사이의 제1차별 압력을 계산하고, 상기 제1차별 압력이 그것을 가로질러 배치될 때 상기 상부한계를 나타내도록 상기 감지기를 보정하는 단계와, 상기 기준레벨 압력과 최대 발전소 동력에서의 속도 수두보다 적은 상기 상부탭에서의 물에 대하여 계산된 순압력 사이의 제2차별 압력을 계산하고, 상기 제2차별 압력이 그것을 가로질러 배치될때 상기 하부 한계를 나타내도록 상기 감지기를 보정하는 단계와, 기준압력과 최대속도에서의 속도 수두곱하기 스팬 퍼센티지에 동일한 량보다 적은 상기 라이저에서의 수위에 해당하는 하부탭에서의 압력과 같이 계산된 순압력 사이의 차이값과 같이 차별 고레벨 설정저 압력을 계산하는 단계와, 고레벨 설정점 차별 압력에 비교되는 감지된 차별압력의 분률과 같이 수위를 제어하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 증기 발생기내에 수위를 모니터링 하기 위한 방법.
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