专利名称:控制压强设置信号的输出的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及在高功率同步(synchronization)和去同步(de-synchronization)期间蒸汽旁路(steam bypass)控制系统的自动控制，以便控制核电站的蒸汽产生器的压强，更具体地，本发明涉及在高功率同步和去同步期间，在无需操作员手动控制的情况下，通过将反应堆冷却剂的冷段温度(cold leg temperature)用作输入变量来改变蒸汽旁路控制系统设定点来优化蒸汽旁路控制系统的自动控制。
背景技术：
用于控制蒸汽产生器的压强的常规蒸汽旁路控制系统的控制逻辑在高功率同步和去同步期间增大反应堆冷却剂的冷段温度，因而冷段温度超过了工厂技术规范(Planttechnical specification)中限定的操作限制。因此，在高功率同步和去同步期间，常规蒸汽旁路控制系统不能远程自动模式下运行，这可能会使得难以在本地自动模式下通过操作员的手动控制来将反应堆冷却剂的冷段温度保持在工厂技术规范中限定的操作限制内。
图1是核电站的常规蒸汽旁路控制系统的框图。常规蒸汽旁路控制系统控制涡轮机旁路阀的打开/关闭，以便将电站的过量蒸汽排到冷凝器或空气中。参考数字I指示主蒸汽头(steam header)压强信号，参考数字2指示蒸汽流量信号，参考数字3指示增压器压强信号，参考数字4指示滞后单元(lag unit)，参考数字5指示蒸汽流量补偿信号，参考数字6指示主蒸汽头压强设定点程序，参考数字7指示增压器压强偏离程序(pressurizerpressure bias program),参考数字8指示主蒸汽头压强设定点信号,参考数字9指示增压器压强偏离信号，参考数字10指示蒸汽旁路控制系统设定点信号，参考数字11指示蒸汽旁路控制系统误差信号，以及参考数字12指示比例积分控制器。
常规蒸汽旁路控制系统被设计为通过以下方式来提高电站的利用率:使用涡轮机旁路阀的最大旁路容量，去除由于涡轮机的甩负荷(load rejection)而导致的核蒸汽供应系统的过量热能。这通过以下步骤来进行:选择性地使用涡轮机旁路阀进行调整并调整所排出蒸汽量。因此，可以防止不必要地关闭反应堆，并且也可以防止打开增压器或主蒸汽安全阀。此外，如果出现蒸汽产生器压强快速增大的事件，例如甩负荷，则为了根据甩负荷的大小应用快速打开模式来防止反应堆关闭，激励反应堆功率减少系统且成组地打开涡轮机芳路阀。
在常规蒸汽旁路控制系统中，蒸汽流量信号2被发送至滞后单元4和主蒸汽头压强设定点程序6，增压器压强信号3被发送至增压器压强偏离程序7，从而输出增压器压强偏离信号9。将通过对主蒸汽头压强设定点信号8和增压器压强偏离信号9进行求和而获得的蒸汽旁路控制系统设定点信号10与测量的主蒸汽头压强信号I进行比较，并向比例积分控制器12输出蒸汽旁路控制系统设定点信号10与主蒸汽头压强信号I之间的偏差信号，即蒸汽旁路控制系统误差信号11。控制器信号或由操作员产生的手动信号被发送至涡轮机旁路阀上的电/空气变换器。变换器将电信号转换为空气信号，并经由第一电磁阀向空气驱动的涡轮机旁路阀发送空气信号。在快速打开模式中，将增压器压强信号3与蒸汽流量信号2相比较，且向变化检测器发送两者之间的偏差信号。如果变化检测器的输出超出了阈值，则产生快速打开信号。快速打开信号激励螺线管并施加全压强空气(full-pressureair)，以阻挡调节后的空气信号并且快速打开阀门。
蒸汽旁路控制系统的自动控制模式包括远程自动模式和本地自动模式。远程自动模式是一种使用由蒸汽旁路控制系统设置的设定点的自动控制模式，并在通用系统操作中进行使用，以及仅在远程自动模式中执行快速打开模式。本地自动模式是一种在同步和去同步期间通常使用的控制模式，并且是一种用于通过操作员调整设定点来保持反应堆冷却剂的温度的自动控制模式。
通常在10至20%的反应堆功率处执行同步，并且在同步之后，通过使涡轮机功率渐变到IOOMWe(与约10%的涡轮机功率相对应的电功率)以下来执行用于涡轮机的过速(overspeed)测试的去同步。然而，由于去同步期间初级侧与次级侧之间的功率不平衡以使涡轮机功率渐变到IOOMWe以下，导致当前在25%至30%的反应堆功率处执行同步和去同步以提高核电站的可用性，在许多情况下反应堆冷却剂的冷段温度增大到超出了工厂技术规范中限定的操作限制。
因为不包括用于根据反应堆冷却剂的温度变化来改变设定点的逻辑，在同步和去同步期间，蒸汽旁路控制系统不得不在本地自动模式下运行且操作员不得不手动改变设定点。然而，在高功率同步和去同步期间，由于初级侧与次级侧之间的功率偏差较大，如果蒸汽旁路控制系统在本地自动模式下运行，则可能难以控制反应堆冷却剂的温度，这使得难以控制蒸汽旁路控制系统。因此，当在高功率同步和去同步期间发生诸如甩电荷之类的瞬时事件时，需要自动控制逻辑，从而不会引起导致电站的瞬变，同时保持蒸汽旁路控制系统处于被切换至快速打开模式的远程自动模式，并且在使涡轮机功率渐变到10(MWe以下的同时不超出工厂技术规范中限定的操作限制。
发明内容
本发明提供了一种用于控制压强设置信号的输出以自动控制蒸汽旁路控制系统的方法和装置，以及一种用于使用压强设置信号来自动控制蒸汽旁路控制系统的方法和装置，其中，偏离程序用于如果反应堆冷却剂的冷段温度(即，自动控制逻辑的输入信号)增大到接近工厂技术规范中限定的操作限制，则在高功率同步和去同步期间减小蒸汽旁路控制系统的压强设定点，从而实现蒸汽旁路控制系统的优化自动控制。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于控制压强设置信号的输出以便自动控制蒸汽旁路控制系统的装置，所述装置包括:压强设置信号输出单元，用于根据反应堆冷却剂的冷段温度来输出压强设置信号；第一逻辑值输出单元，用于输出随反应堆功率而改变的第一逻辑值；第二逻辑值输出单元，用于输出随反应堆冷却剂的平均温度与基准温度之间的温度差而改变的第二逻辑值；NAND门电路，用于根据从第一逻辑值输出单元输出的第一逻辑值和第二逻辑值输出单元输出的第二逻辑值来输出反逻辑值；以及第一输出控制单元，用于根据NAND门电路单元的反逻辑值控制是否向涡轮机旁路阀控制单元输出压强设置信号以便排出反应堆的过量蒸汽。
如果反应堆冷却剂的冷段温度增大到特定温度以上，则压强设置信号输出单元可以输出压强设置信号，以便将压强设定点减小特定值。
如果反应堆功率增大到第一基准比率以上或减小到第二基准比率以下，则第一逻辑值输出单元可以改变并输出第一逻辑值。
在第一基准比率和第二基准比之间可以存在不改变第一逻辑值的死区(deadband)。
如果反应堆冷却剂的平均温度与基准温度之间的温度差增大到第一基准温度以上或者减小到第二基准温度以下，则第二逻辑值输出单元可以改变并输出第二逻辑值。
在第一基准温度和第二基准温度之间可以存在不改变第一逻辑值的死区。
如果反应堆功率小于特定比率且反应堆冷却剂的平均温度与基准温度之间的温度差大于特定温度，则第一输出控制单元可以控制向涡轮机旁路阀控制单元输出压强设置信号。
所述装置还可以包括第二输出控制单元，用于根据操作员的控制信号控制是否向涡轮机旁路阀控制单元输出压强设置信号。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于自动控制蒸汽旁路控制系统的装置，所述装置包括:压强设置信号输出单元，用于根据反应堆冷却剂的冷段温度输出压强设置信号；第一逻辑值输出单元，用于输出随反应堆功率而改变的第一逻辑值；第二逻辑值输出单元，用于输出随反应堆冷却剂的平均温度与基准温度之间的温度差而改变的第二逻辑值；NAND门电路，用于根据从第一逻辑值输出单元输出的第一逻辑值和第二逻辑值输出单元输出的第二逻辑值来输出反逻辑值；第一输出控制单元，用于根据NAND门电路单元的反逻辑值控制是否输出压强设置信号；以及涡轮机旁路阀控制单元，用于使用根据测量的主蒸汽头压强信号和总计压强信号计算得到的偏差信号来控制是打开还是关闭涡轮机旁路阀，其中，总计压强信号是通过对取决于蒸汽流量的主蒸汽头压强设置信号、取决于增压器压强的增压器压强偏离信号和压强设置信号进行求和而获得的。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于控制压强设置信号的输出以自动控制蒸汽旁路控制系统的方法，所述方法包括:分别输出随反应堆功率的增大或减小而改变的第一逻辑值和随反应堆冷却剂的平均温度与基准温度之间的温度差而改变的第二逻辑值；根据第一逻辑值和第二逻辑值输出反逻辑值；以及根据反逻辑值向涡轮机旁路阀控制单元输出取决于反应堆冷却剂的冷段温度的压强设置信号，以便排出反应堆的过量蒸汽。
输出第一逻辑值可以包括:如果反应堆功率增大到第一基准比率以上或减小到第二基准比率以下，则改变并输出第一逻辑值。
输出第二逻辑值可以包括:如果反应堆冷却剂的平均温度与基准温度之间的温度差增大到第一基准温度以上或者减小到第二基准温度以下，则改变且输出第二逻辑值。
向涡轮机旁路阀控制单元输出压强设置信号可以包括:如果反应堆功率小于特定比率且反应堆冷却剂的平均温度与基准温度之间的温度差大于特定温度，则向涡轮机旁路阀控制单元输出压强设置信号。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于自动控制蒸汽旁路控制系统的方法，所述方法包括:分别输出随反应堆功率的增大或减小而改变的第一逻辑值和随反应堆冷却剂的平均温度与基准温度之间的温度差而改变的第二逻辑值；根据第一逻辑值和第二逻辑值输出反逻辑值；根据反逻辑值向涡轮机旁路阀控制单元输出取决于反应堆冷却剂的冷段温度的压强设置信号，以便用于排出反应堆的过量蒸汽；以及使用根据测量的主蒸汽头压强信号和总计压强信号计算得到的偏差信号来控制是打开还是关闭涡轮机旁路阀，其中，总计压强信号是通过对取决于蒸汽流量的主蒸汽头压强设置信号、取决于增压器压强的增压器压强偏离信号和压强设置信号进行求和而获得的。
通过参考附图详细描述本发明示例性实施例，本发明的以上和其它特征和优势将变得更加显而易见，其中:
图1是核电站的常规蒸汽旁路控制系统的框图；
图2是根据本发明实施例用于控制压强设置信号的输出以自动控制蒸汽旁路控制系统的装置的框图；
图3是示出了压强设定点的示例的曲线图，由图2所示的压强设置信号输出单元中存储的压强设定点减小偏离程序来设置的所述压强设定点；
图4是根据本发明实施例用于自动控制蒸汽旁路控制系统的装置的框图；
图5是根据本发明实施例用于控制压强设置信号的输出以自动控制蒸汽旁路控制系统的方法的流程图；以及
图6是根据本发明实施例用于自动控制蒸汽旁路控制系统的方法的流程图。
具体实施方式
在下文中，将通过参考
本发明实施例来详细地描述本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出项的任何一种组合及所有组合。
图2是根据本发明实施例用于控制压强设置信号的输出来自动控制蒸汽旁路控制系统的装置100的框图。输出控制装置100包括压强设置信号输出单元110、第一逻辑值输出单元120、第二逻辑值输出单元130、NAND门电路单元140、第一输出控制单元150和第二输出控制单元160。
压强设置信号输出单元110存储取决于反应堆冷却剂的冷段温度的压强设置信号，以及如果输入了与反应堆冷却剂的冷段温度相关的数据，则向第一输出控制单元150输出与数据相应的压强设置信号。反应堆冷却剂的冷段温度是流入反应堆的冷却剂的温度。
压强设置信号输出单元110存储偏离程序，偏离程序用于在反应堆冷却剂的冷段温度增大到特定温度以上的情况下输出压强设置信号，以将压强设定点减少特定值。具体地，将工厂技术规范中限定的操作限制的范围内的偏离值(bias value)设置为压强设定点。
图3是示出了由图2所示的压强设置信号输出单元110中存储的压强设定点减小偏离程序设置的压强设定点的示例的曲线图。如图3所示，当反应堆冷却剂的冷段温度是与最小值相对应的550 ° 时，压强设定点是O磅/平方英寸(psi)，以及当反应堆冷却剂的冷段温度是与最大值(即，工厂技术规范中限定的操作限制)相对应的570 T时，压强设定点是-40psi。因此，如果输入了与测量的反应堆冷却剂的冷段温度相关的数据，则压强设置信号输出单元HO输出与反应堆冷却剂的冷段温度相对应的压强设定点。
第一逻辑值输出单元120计算随反应堆功率的增大或减小而改变的第一逻辑值，并向NAND门电路单元140输出计算得到的第一逻辑值。如果反应堆功率增大到第一基准比率以上和/或减小到第二基准比率以下，则第一逻辑值输出单元120改变并输出第一逻辑值。为此，第一逻辑值输出单元120包括反应堆功率识别程序，并通过使用反应堆功率识别程序来输出取决于反应堆功率的第一逻辑值。例如，当反应堆功率同步时，如果反应堆功率增大到与第一基准比率相对应的30%以上，则第一逻辑值输出单元120将第一逻辑值从“I”变为“O”并向NAND门电路单元140输出第一逻辑值“O”。此外，当反应堆功率去同步时，如果反应堆功率减小到与第二基准比率相对应的28%以下，则第一逻辑值输出单元120将第一逻辑值从“O”变为“ I”并向NAND门电路单元140输出第一逻辑值“ I”。
同时，在第一基准比率和第二基准比率之间存在不改变第一逻辑值的死区。例如，如果反应堆功率增大时的第一基准比率是30%，反应堆功率减小时的第二基准比率是28 %，则尽管反应堆功率从28 %以下开始增大并达到处于28 %和30 %之间的29 %，但是并不改变第一逻辑值。另一方面，尽管反应堆功率从30%以上开始减小并达到了处于28%和30%之间的29%，但是并不改变第一逻辑值。30% (B卩，第一基准比率)与28% (B卩，第二基准比率)之间与2%相对应的区段称作关于反应堆功率的死区。
第二逻辑值输出单元130计算随反应堆冷却剂的平均温度与基准温度之间的温度差而改变的第二逻辑值，且向NAND门电路单元140输出计算得到的第二逻辑值。基准温度的值是通过将涡轮机功率转换为温度而获得的。如果反应堆冷却剂的平均温度与基准温度之间的温度差增大到第一基准温度以上和/或减小到第二基准温度以下，则第二逻辑值输出单元130改变且输出第二逻辑值。为此，第二逻辑值输出单元130包括温度差识别程序，并使用温度差识别程序根据反应堆冷却剂的平均温度与基准温度之间的温度差来输出第二逻辑值。
例如，如果反应堆冷却剂的平均温度与基准温度之间的温度差在与第一基准温度相对应的5 °F以上，则第二逻辑值输出单元130将第二逻辑值从“O”变为“1”，并向NAND门电路单元140输出改变后的第二逻辑值“I”。此外，如果温度差在与第二基准温度相对应的3 °F以下，则第二逻辑值输出单元130将第二逻辑值从“I”变为“0”，并向NAND门电路单元140输出改变后的第二逻辑值“O”。
同时，在第一基准温度和第二基准温度之间存在不改变第二逻辑值的死区。例如，如果反应堆冷却剂的平均温度与基准温度之间的温度差增大时的第一基准温度是5 T，反应堆冷却剂的平均温度与基准温度之间的温度差减小时的第二基准温度是3 °F，则尽管温度差从3 T以下开始增大且达到处于3 T和5 °F之间的4 T，但是并不改变第二逻辑值。另一方面，尽管温度差从5 T以上开始减小且达到了处于3 T和5 °F之间的4 °F，但是并不改变第二逻辑值。5 T (即，第一基准温度)与:3 T (即，第二基准温度)之间与2 °F相对应的区间称作与反应堆冷却剂的平均温度与基准温度之间的温度差相关的死区。
NAND门电路单元140根据从第一逻辑值输出单元120输出的第一逻辑值和第二逻辑值输出单元130输出的第二逻辑值来计算反逻辑值，并向第一输出控制单元150输出反逻辑值。NAND门电路单元140的逻辑计算结果如表I所示。
[表I]
权利要求
1.一种用于控制压强设置信号的输出以便自动控制蒸汽旁路控制系统的装置，所述装置包括: 压强设置信号输出单元，用于根据反应堆冷却剂的冷段温度来输出压强设置信号； 第一逻辑值输出单元，用于输出随反应堆功率而改变的第一逻辑值； 第二逻辑值输出单元，用于输出随反应堆冷却剂的平均温度与基准温度之间的温度差而改变的第二逻辑值； NAND门电路，用于根据从第一逻辑值输出单元输出的第一逻辑值和从第二逻辑值输出单元输出的第二逻辑值，来输出反逻辑值；以及 第一输出控制单元，用于根据NAND门电路单元的反逻辑值控制是否向涡轮机旁路阀控制单元输出压强设置信号以便排出反应堆过量蒸汽。
2.如权利要求
1所述的装置，其中，如果反应堆冷却剂的冷段温度增大到特定温度以上，则压强设置信号输出单元输出压强设置信号以便将压强设定点减小特定值。
3.如权利要求
1所述的装置，其中，如果反应堆功率增大到第一基准比率以上或减小到第二基准比率以下，则第一逻辑值输出单元改变并输出第一逻辑值。
4.如权利要求
3所述的装置，其中，在第一基准比率和第二基准比率之间存在不改变第一逻辑值的死区。
5.如权利要求
1所述的装置，其中，如果反应堆冷却剂的平均温度与基准温度之间的温度差增大到第一基准温度以上或者减小到第二基准温度以下，则第二逻辑值输出单元改变并输出第二逻辑值。
6.如权利要求
5所述 的装置，其中，在第一基准温度和第二基准温度之间存在不改变第二逻辑值的死区。
7.如权利要求
1所述的装置，其中，如果反应堆功率小于特定比率且反应堆冷却剂的平均温度与基准温度之间的温度差大于特定温度，则第一输出控制单元控制向涡轮机旁路阀控制单元输出压强设置信号。
8.如权利要求
1所述的装置，还包括第二输出控制单元，用于根据操作员的控制信号控制是否向涡轮机旁路阀控制单元输出压强设置信号。
9.一种用于自动控制蒸汽旁路控制系统的装置，所述装置包括: 压强设置信号输出单元，用于根据反应堆冷却剂的冷段温度输出压强设置信号； 第一逻辑值输出单元，用于输出随反应堆功率而改变的第一逻辑值； 第二逻辑值输出单元，用于输出随反应堆冷却剂的平均温度与基准温度之间的温度差而改变的第二逻辑值； NAND门电路，用于根据从第一逻辑值输出单元输出的第一逻辑值和从第二逻辑值输出单元输出的第二逻辑值，来输出反逻辑值； 第一输出控制单元，用于根据NAND门电路单元的反逻辑值控制是否输出压强设置信号；以及 涡轮机旁路阀控制单元，用于通过使用计算得到的测量的主蒸汽头压强信号和总计压强信号之间的偏差信号来控制是接通还是断开涡轮机旁路阀，其中，总计压强信号是通过对取决于蒸汽流量的主蒸汽头压强设置信号、取决于增压器压强的增压器压强偏离信号和压强设置信号进行求和而获得的。
10.一种用于控制压强设置信号的输出的方法，用于自动控制蒸汽旁路控制系统，所述方法包括: 分别输出随反应堆功率的增大或减小而改变的第一逻辑值和随反应堆冷却剂的平均温度与基准温度之间的温度差而改变的第二逻辑值； 根据第一逻辑值和第二逻辑值输出反逻辑值；以及 根据反逻辑值向涡轮机旁路阀控制单元输出取决于反应堆冷却剂的冷段温度的压强设置信号，以便排出反应堆的过量蒸汽。
11.如权利要求
10所述的方法，其中，输出第一逻辑值包括:如果反应堆功率增大到第一基准比率以上或减小到第二基准比率以下，则改变并输出第一逻辑值。
12.如权利要求
10所述的装置，其中，输出第二逻辑值包括:如果反应堆冷却剂的平均温度与基准温度之间的温度 差增大到第一基准温度以上或者减小到第二基准温度以下，则改变并输出第二逻辑值。
13.如权利要求
10所述的装置，其中，向涡轮机旁路阀控制单元输出压强设置信号包括:如果反应堆功率小于特定比率且反应堆冷却剂的平均温度与基准温度之间的温度差大于特定温度，则向涡轮机旁路阀控制单元输出压强设置信号。
14.一种用于自动控制蒸汽旁路控制系统的方法，所述方法包括: 分别输出随反应堆功率的增大或减小而改变的第一逻辑值和随反应堆冷却剂的平均温度与基准温度之间的温度差而改变的第二逻辑值； 根据第一逻辑值和第二逻辑值输出反逻辑值； 根据反逻辑值向涡轮机旁路阀控制单元输出取决于反应堆冷却剂的冷段温度的压强设置信号，以便排出反应堆的过量蒸汽；以及 通过使用计算得到的测量的主蒸汽头压强信号和总计压强信号之间的偏差信号来控制是接通还是断开涡轮机旁路阀，其中，总计压强信号是通过对取决于蒸汽流量的主蒸汽头压强设置信号、取决于增压器压强的增压器压强偏离信号和压强设置信号进行求和而获得的。
专利摘要
一种用于控制压强设置信号的输出的装置，以便自动控制蒸汽旁路控制系统，所述装置包括压强设置信号输出单元，用于根据反应堆冷却剂的冷段温度输出压强设置信号；第一逻辑值输出单元，用于输出随反应堆功率而改变的第一逻辑值；第二逻辑值输出单元，用于输出随反应堆冷却剂的平均温度与基准温度之间的温度差而改变的第二逻辑值；NAND门电路，用于根据从第一逻辑值输出单元输出的第一逻辑值和第二逻辑值输出单元输出的第二逻辑值来输出反逻辑值；以及第一输出控制单元，用于根据NAND门电路单元的反逻辑值，控制是否向用于排出反应堆过量蒸汽的涡轮机旁路阀控制单元输出压强设置信号。
文档编号G21C7/36GKCN103165197SQ201210286933
公开日2013年6月19日 申请日期2012年8月13日
发明者宋明俊, 郑时采, 朴赞亿, 李周澣, 孙钟柱 申请人:韩国电力技术株式会社导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan