基于热平衡理论的反应堆功率控制参数修正研究

发布时间：2020-10-09 11:38

　　核电站的经济和安全性，始终是人们关注的问题。随着计算机信息技术的发展，核电站的控制由原来模拟仪表控制转变成数字计算机控制，其中一个主要体现就是集散控制系统在核电站的应用。该系统为核电站控制参数修正提供了便利性。核电站的控制系统是一个多输入多输出多变量的复杂系统，如何在保证安全的前提下提高核电站负荷跟踪能力，如何在各种运行模式下保证控制系统平滑切换，均是研究热点课题。本文通过对某核电站零功率物理实验数据的分析，掌握了反应堆的功率控制和温度控制特性，推导了被控对象反应堆的模型。根据核电站工艺流程和设备的特点及相互关系，推导了压水堆核电站核功率计算公式，包括：蒸汽发生器出口蒸汽焓、给水焓、排污蒸汽焓以及给水流量等参数的计算，并反应堆平均温度控制和功率控制策略进行分析、设计。本文采用调节冷却剂平均温度，配合功率补偿棒的调节，实现核反应堆功率控制；根据热平衡试验数据，校准功率控制和温度控制系统的相关函数，使核电站能以5%/min的速率跟踪负荷变化。通过50%功率和100%功率两个平台的线性负荷变化试验，对修正后的参数进行验证，结果表明：通过热平衡试验修正后的参数，能够保证在各种运行模式下G棒能插入堆芯的适当位置，并保证R棒处于调节带内，提高了机组负荷跟踪能力。在参数修正过程中，出现功率控制棒指令非预期波动和汽机旁路系统(GCT-A)等幅波动问题。采用PID工程整定方法，对GCT-A控制回路的PID参数进行了修正，修正参数后消除了等幅波动。在利用核电厂瞬态分析和控制系统优化设计程序(CATIA2)对该参数在瞬态情况下进行计算时，发现修正后的参数不能满足瞬态情况下的机组安全。通过阀门诊断仪(Flow-scanner)对阀门进行了多次测试分析，发现阀门的选型存在问题，提出了阀门换型的解决方法。目前该方法已经通过了专家论证，并报核安全局准备实施改造。在对核电站G模式控制分析的基础上，针对控制棒波动，开展了根本原因分析及方法的验证，其根本原因是被控量输入值量程过大导致测量值精度下降。目前通过缩小量程7倍(0-10MPa改为6.3-7.8MPa)的方法可以解决该问题，并通过了验证。结果表明上述这些问题的解决，一定程度上提高核电站的经济性和安全性。
【学位单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2014
【中图分类】：TL362
【部分图文】：

线性负荷,变化趋势

湘潭大学硕士论文基于热平衡理论的反应堆功率控制参数修正研究行修正，以满足负荷的跟踪更要切合实际。本文基于核电站的工艺流程，提出了通过热平衡试验方法对控制回路中的参数修正，运用 DCS 实现控制策略的修正1.5 本项目功率控制系统存在的问题分析机组在 00:09:34 核功率为 100.2%FP，一回路温度参考值 Tref为 309.8℃，实际值与目标值相等。R 棒的棒位 192 步，位于调节带上部；机组处于平衡状态此时开始以 5%/min 降负荷。到 00:24:51 时，核功率为 17%，R 棒为 189 步，Tr为 293.6℃，实际温度为 294.9℃，相差 1.6℃。参数修正前的试验曲线如图 1所示。从曲线可以看出目前机组的功率控制系统存在如下问题：温度达到目标值后仍然持续下降，在 00:34:56 时，温度测量值为 288.3℃，设定值和测量值之间偏差达 5.3℃，出现了严重超调，使得堆芯出现了过冷现象，严重影响堆芯的安全。

原理图,核电站,工艺流程,原理图

对象是 CPR1000 压水堆核电站。该堆型核电站分为核岛系统和常规岛系统。应堆的控制就是通过棒束调节、硼浓度调节以及可燃毒物调节等手段，实现反堆所产生能量的有效利用[5-10]。当电网需求改变机组负荷时，汽轮机通过调汽阀来响应负荷指令，同时反应堆控制器通过改变控制棒的棒位以满足二回负荷需求。本章通过研究反应堆模型，掌握被控对象特性，分析其控制策略文所研究的重点是在满足机组安全的前提下，通过控制反应堆的反应性以适网负荷的要求。本项目采用控制棒组件方法来实现反应堆负荷的跟踪。1 核电站工作原理和发电流程本项目研究的对象为压水堆核电站，它是由三个回路组成，分别称为一回路回路和三回路。一回路包括反应堆、稳压器、蒸汽发生器以及主泵等设备和，反应堆的作用是通过核裂变提供热源，然后通过一回路冷却剂把燃料的裂变吸收转换成热能。也就是说反应堆实现了核能和热能的转化。蒸汽发生器、机、凝汽器、给水泵等设备和管道形成了二回路，主要完成的是把一回路的热

给水压力,主给水

潭大学硕士论文基于热平衡理论的反应堆功率控制参数修正研究修正之后求的 Pv进行查表确定饱和蒸汽焓值 Hvsi以及饱和水据公式(3-6)求出 Hvi。生器给水焓(Hei)根据 SG 入口主给水压力 P(绝压)与给水温度得出的，但是 SG法直接测得，需要通过ARE主给水压力PARE修正才可以得到点在 ARE 廊道上，距离 SG 入口还有一段距离，如图 3-3 所动压 Pd、压力损失 P 和位置压差 Pz。

【参考文献】