适用于EOP规程下的堆芯温度水位监测装置的制作方法

本实用新型涉及核电站控制的技术领域，尤其涉及核电站反应堆堆芯温度水位监测的技术领域，更具体，涉及一种适用于EOP规程下的堆芯温度水位监测装置及方法。

背景技术：

反应堆的堆芯温度水位监测系统是反应堆保护系统的一部分，用于对核反应堆堆芯安全重要传感器信号(例如，温度、压力等)进行采集、处理、计算，并将计算得到的信号送往主控室和其他系统去显示。

但是现有技术中，用于两环路的反应堆堆芯温度水位监测的装置基本采用的还是模拟控制器，例如，模拟控制卡件、模拟指示仪表，通过控制具有连续特性的模拟量信号，以完成堆芯冷却监测的算法、控制、显示功能。这种模拟控制控制装置存在精度低、故障率高、维护困难等缺点。

技术实现要素：

为了解决现有堆芯温度水位监测系统中通过模拟控制器存在的技术问题，本实用新型提供一种适用于EOP规程下的堆芯温度水位监测装置及方法，使用数字化控制装置取代模拟控制装置，实现堆芯温度、水位更高精度的测量、计算与显示。

为了实现上述目的，本实用新型提供的技术方案包括：

本实用新型一方面提供一种适用于EOP规程下的堆芯温度水位监测装置，其特征在于，包括：

信号调理层，用于接收堆芯温度水位现场采集的信号，并对所述信号进行调理和/或隔离处理；

信号输入输出层，设置成能够接收来自所述信号调理层输入的信号；

数据处理层，用于接收所述信号输入输出层输入的信号，并对所述信号输入输出层输入的信号进行阈值比较和自诊断处理；

通信层，用于接收所述数据处理层的信号，并将所述数据处理层处理后的信号发送至显示层；其中，所述数据处理层进行阈值比较后的数据满足预定条件时，通过所述通信层、所述信号输入输出层将数据处理层处理后的信号发送警示单元。

优选地，所述信号处理层通过所述信号调理层、所述信号输入输出层接收现场采集的两环路堆芯对应的反应堆保护器信号、现场传感器信号和过程仪表系统的信号；并进行饱和温度裕度处理和对温度裕度处理后的结果进行阈值比较，以及压力容器水位计算处理和对压力容器水位计算处理后的结果及进行阈值比较。

优选地，所述信号显示层包括本地显示记录仪，所述本地显示记录仪用于将所述数据处理层处理后的信号进行实时显示，并生成历史曲线。

优选地，所述数据处理层设置有用于冷端补偿的恒温补偿盒，并且所述恒温补偿盒设置成将所有元件一体化集成，并且设置成密闭的外腔体。

采用本实用新型提供的上述技术方案，可以获得以下有益效果中至少一种：

1、提供给了一种适用于EOP(事件导向应急操作规程英文名称：event oriented emergency operational)规程下堆芯温度水位监测装置，例如适用于EOP规程下的两环路堆芯温度水位监测；并应用数字化控制装置(DCS)取代模拟控制装置，实现堆芯温度、水位的测量、计算与显示。

2、使用数字化技术，模块化设计，易用性提高，维护及变更简便；而且基于数字化技术的装置，精度高、且不易老化。

3、在数字化实现的基础上，增加了分段测试端子模块、通信端口，简化后续的测试和维护工作。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书变得显而易见，或者通过实施本实用新型的技术方案而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构和/或流程来实现和获得。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供一种堆芯温度水位监测系统的结构示意图。

图2为本实用新型实施例提供的一种适用于EOP规程下的堆芯温度水位监测装置层级关系示意图。

图3为本实用新型实施例提供一种适用于EOP规程下的堆芯温度水位监测装置中数据处理逻辑对应的示意图。

图4为本实用新型实施例提供一种适用于EOP规程下的堆芯温度水位监测装置对应规程数据显示画面的示意图。

图5为本实用新型实施例提供一种适用于EOP规程下的堆芯温度水位监测装置中堆芯的三个分区热电偶排布示意图。

图6为本实用新型实施例提供一种适用于EOP规程下的堆芯温度水位监测装置中冷端补偿盒的结构示意图。

图7为本实用新型实施例提供一种适用于EOP规程下的堆芯温度水位监测装置中确定水密度计算温度对应的流程图。

图8为本实用新型实施例提供一种适用于EOP规程下的堆芯温度水位监测方法的流程图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本实用新型的实施方式，借此对本实用新型如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，这些具体的说明只是让本领域普通技术人员更加容易、清晰理解本实用新型，而非对本实用新型的限定性解释；并且只要不构成冲突，本实用新型中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本实用新型的保护范围之内。

另外，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组控制器可执行指令的控制系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

下面通过附图和具体实施例，对本实用新型的技术方案进行详细描述：

实施例

本实施例提供一种适用于EOP(事件导向应急操作规程英文名称：event oriented emergency operational)规程下的堆芯温度水位监测装置该装置是基于数字化技术—DCS进行的设计，并且优选地，适用于“两环路”，但是本实用新型的实施方式不限于仅仅两环路的，其他能实施本实施例的应用场景都属于本实用新型的保护范围。具体地，本实施例中，首先设计实现两个环路反应堆堆芯温度、压力等参数的采集功能；压力校核、水位计算；数据传输与显示；并且还提供自诊断、定期试验及可维护性的设计方案。

具体地，如图1所示，本实施例提供一种适用于EOP规程下的堆芯温度水位监测装置100，该装置100包括第一机柜101和第二机柜102，第一机柜101、第二机柜102分别接收热电偶采集的信号，并通过硬接线与RPR/SIP/RCP连接(RPR为反应堆保护器的简称，SIP为过程仪表系统的简称，RCP为反应堆冷却系统的简称)；第一机柜101和第二机柜102之间设置有维护工具131，第一机柜101、第二机柜102分别通过网关102、网关112连接至KIT(数据集中处理中心)，第一机柜101、第二机柜102还分别连接至继电器机架201(可以是相同的继电器机架，也可以是不同的继电器机架，可以根据实际应用场景自行设计)；并且该装置还包括分别与第一机柜101、第二机柜102连接的安全显示终端104、安全显示终端105，以及无纸记录仪103、113。

下面结合图2对该装置100的信号调理、信号输入输出、数据处理、通讯的层级进行说明，如图2所示；本实施例提供的一种适用于EOP规程下的堆芯温度水位监测装置包括：

信号调理层，用于接收堆芯温度水位现场采集的信号，并对信号进行调理和/或隔离处理；例如对TCC/RTD/0-5V之类的信号进行调理(例如，将敏感元件检测到的各种信号转换为标准信号)，对开关量信号进行隔离；

信号输入输出层，设置成能够接收来自信号调理层输入的信号；例如，分别设置有数字信号接收端口和模拟信号接收端口，用于接收来自信号调理层输入的信号；

数据处理层，用于接收信号输入输出层输入的信号，并对信号输入输出层输入的信号进行阈值比较和自诊断处理；例如，通过MPU(微处理器)按照原始设定好的内部算法逻辑对信号进行运算处理；

通信层，用于接收数据处理层的信号，并将数据处理层处理后的信号发送至显示层；其中，数据处理层进行阈值比较后的数据满足预定条件(例如，某个参数不满足要求，或者达到了需要报警的条件等)时，通过通信层、信号输入输出层将数据处理层处理后的信号发送警示单元。

优选地，上述现场传感器和信号调理层之间通过硬接线连接，信号调理层、外部的KSA(报警处理系统Alarm processing)或者就地记录的记录仪分别与信号输入输出层也通过硬接线连接，信号输入输出层、通信层与数据处理层彼此之间通过安全级网络连接，通信层和显示层中的远程显示模块和就地显示模块也分别通过安全级网络连接；通信层和显示层中的KIT可以通过非安全级网络连接；并且该装置中的黑色方框表示每个模块中对应的隔离点。进一步优选地，在图2中，除了KIT(数据集中处理中心)直接属于在本实施例提供的适用于EOP规程下的堆芯温度水位监测装置100，数据处理层、信号输入输出层、通信层、信号调理层等都集成在堆芯温度水位检测装置100的机柜中；当然这种设置的方式仅为本实施例优选的方案，而非对本实用新型实施例的限制。

如图3所示，本是实施例优选地，信号处理层通过信号调理层、信号输入输出层接收现场采集的两环路堆芯对应的反应堆保护器信号、现场传感器信号和过程仪表系统的信号。并且进行饱和温度裕度处理和对温度裕度处理后的结果进行阈值比较，以及压力容器水位计算处理和对压力容器水位计算处理后的结果及进行阈值比较。

优选地，如图2、图4所示，信号显示层包括本地显示记录仪，本地显示记录仪用于将数据处理层处理后的信号进行实时显示，并生成历史曲线。这样通过使用本地记录仪和通讯传递给KIT系统进行记录，便于操作员进行实时查看和观测历史曲线。

优选地，装置接收的采集信号中，将堆芯温度采集点进行温度分区，并根据不同区域分别进行计算，使得计算得到的堆芯水位更加准确。具体地，如图5所示，针对两环路的B列的15个堆芯温度采集点，进行温度分区，根据不同区域进行计算，使最终计算得到的堆芯水位更加准确。

更具体地，如图5所示将堆芯温度采集点分为三个区域：中间区域、120°～300°外围区域、300°～120°外围区域。划分原则：每个系列的热电偶均布置在3个区域尽可能的覆盖堆芯区域。其中，中间区域：潜在堆芯最热的区域对应每个环路的两个外围区域。

任何不正常的测量值都将被超量程处理过程自动剔除掉，并且不会被用于随后的计算。系统实现对每个热电偶线性化处理，并进行冷端补偿和信号滤波。并且系统根据可用的堆芯热电偶温度计算堆芯最高温度TRIC-MAX。如果该温度高于650℃，会产生一个堆芯温度高的信号。每个区域热电偶的最高温度和最低温度的差值超过阈值ε3，将会产生：ICCMS总故障报警；服务单元指示出该区域。

优选地，数据处理层设置有用于冷端补偿的恒温补偿盒，并且恒温补偿盒设置成将所有元件一体化集成，并且设置成密闭的外腔体。具体地，如图6所示，本实施例提供的恒温补偿盒包括壳体610，位于壳体上的螺钉620；进线法兰630，用于进线，同时也保证了补偿盒与外界的隔离；位于壳体四个角落处的盖板安装固定孔640，位于侧壁的冷端补偿热电阻660，用于对堆芯热电偶室外的温度补偿；以及位于上表面的带刀闸的试验端子650，用于堆芯热电偶信号的接入，同时具备试验功能，可将外界热电偶信号断开，从端子处注入模拟热电偶的毫伏信号，测试整个系统的采集精度。相对常规冷端补偿研发恒温补偿盒，该补偿盒具有如下优点：1)、结构紧凑，加工方便，一体化集成装配，缩小占用空间；2)、该盒体具有较高的电磁屏蔽功能，防止内部电子器件受到电磁干扰，该盒体能够减小核电厂堆芯温度监控误差；3)、密闭空间可以减少空气对流，使冷端补偿数值更加精准；4)、拆装方便，便于定期进行试验及后期维护、更换。

如图7所示，本实施例提供的装置中，还对确定用于水密度计算温度TDENS进行改进，该温度同时用于计算热态压力容器的水位。

以下堆芯出口温度需要使用：

-A列:RIC 016和009MT；

-B列:RIC 015和010MT。

需要说明的是，注1要求该回路的平均温度只有当主泵处于运行状态时才有效；注2中要求当两个堆芯出口温度≥T1时，切换到Tsat，当所有堆芯温度<T2时，切换为低选模块的输出T1，T2。

如图1优选地，本实施例提供的装置100中设置一台便携式计算机作为工程师站，可用于系统维护，也称维护工具。工程师站主要完成下列功能：

一、参数整定功能

允许经过授权的用户对系统设置参数进行整定(包括各种阈值及控制算法参数)；

因工程师站具备参数整定功能，系统不设置独立的操作面板，而是通过工程师站对控制回路参数进行修改；这样提高了可用性，增加了系统的安全稳定性，降低了人为误操作。

二、参数设置的检验功能

允许经过授权的用户对系统设置参数进行检验，检验设置的整定参数的正确与否，和系统的动作是否正常。

参与定期试验的数据强制和数据监视功能。

如图8，本实施例还提供一种适用于EOP规程下的堆芯温度水位监测方法，该方法包括：

S110、接收堆芯温度水位现场采集的信号，并对信号进行调理和/或隔离处理；

S120、将接收调理和/或隔离处理后的信号传输至数据处理层；

S130、数据处理层接收到调理和/或隔离处理后的信号后，对调理和/或隔离处理后的信号进行阈值比较和自诊断处理；

S140、接收数据处理层进行阈值比较和自诊断处理后的信号，并将数据处理层处理后的信号发送至显示层；其中，数据处理层进行阈值比较后的数据满足预定条件时，将数据处理层处理后的信号发送警示单元。

优选地，上述方法对应步骤130中，数据处理层进行饱和温度裕度处理和对温度裕度处理后的结果进行阈值比较，以及压力容器水位计算处理和对压力容器水位计算处理后的结果及进行阈值比较。优选地，上述方法对应步骤130中，优选地，数据处理层还设置有自诊断模块，该自诊断模块用于对其内的处理器和通道分别进行自诊断处理，处理器的自诊断包括对CPU、RAM、ROM、时钟模块、看门狗模块、程序顺序模块中至少一种进行自诊断；通道的自诊断包括对输入通道采用通道比较或者动态的输入有效量程范围信号进行自检，和/或对输出通道要求采用回读校验的诊断。

采用本实用新型实施例提供的上述技术方案，可以获得以下有益效果中至少一种：

1、提供给了一种适用于EOP(事件导向应急操作规程英文名称：event oriented emergency operational)规程下堆芯温度水位监测装置，例如适用于EOP规程下的两环路堆芯温度水位监测；并应用数字化控制装置(DCS)取代模拟控制装置，实现堆芯温度、水位的测量、计算与显示。

2、使用数字化技术，模块化设计，易用性提高，维护及变更简便；而且基于数字化技术的装置，精度高、且不易老化。

3、在监测中增加了自诊断设计，可根据自诊断信息按项目需要设置DO的“安全状态值”，降低系统拒动率与误动率。

4、在数字化实现的基础上，增加了分段测试端子模块、通信端口，简化后续的测试和维护工作。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后需要说明的是，上述说明仅是本实用新型的最佳实施例而已，并非对本实用新型做任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，都可利用上述揭示的做法和技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和简单的替换等，这些都属于本实用新型技术方案保护的范围。