一种可自动控制锌浓度的压水堆一回路冷却剂加锌装置的制造方法

文档序号:10571135阅读:378来源:国知局
一种可自动控制锌浓度的压水堆一回路冷却剂加锌装置的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种可自动控制锌浓度的压水堆一回路冷却剂加锌装置,所述加锌装置包括:在线锌浓度测量装置、可编程逻辑控制单元(PLC)、调节阀与注锌泵;其中,所述可编程逻辑控制单元分别连接所述在线锌浓度测量装置、调节阀和注锌泵;根据在线锌浓度测量装置的测量数据,所述可编程逻辑控制单元实时控制所述调节阀与注锌泵,调节锌输入速率。本发明在锌浓度实时在线测量的基础上,用锌浓度测量数据作为反馈信号,自动调节锌输入速率。本发明使用的自动化方法简便、准确,将代替繁琐而不准确的人工控制方法,也不需要通过复杂而不可靠的参数计算来获得锌的输入速率。
【专利说明】
一种可自动控制锌浓度的压水堆一回路冷却剂加锌装置
技术领域
[0001] 本发明具体涉及一种可自动控制锌浓度的压水堆一回路冷却剂加锌装置,属于核 电站压水堆技术领域。
【背景技术】
[0002] 为了降低大修辐射剂量和一回路侧应力腐蚀开裂,压水堆核电站普遍采用注锌的 水化学技术。截至2013年,全世界已经有30%的压水堆核电站采用了加锌水化学技术,而美 国更是有59%的压水堆核电机组采用了该技术,而且采用加锌水化学技术的核电机组每年 还在持续稳定的增加。因此,加锌技术已成为压水堆核电站水化学的发展趋势。研究表明, 锌能置换出一回路设备材料氧化膜内某些离子,降低辐射剂量率,使得一回路氧化膜的结 构更加致密,耐腐蚀性能增强。加锌的浓度一般也很低,美国电力研究院发布的加锌导则值 推荐其浓度值为5-40yg/L。目前,我国正在引进、消化、吸收第三代AP1000核电技术,该机组 设计要求每台机组每年的集体剂量为0.671人? Sv,远低于二代核电站的1.5人? Sv,其中, 采用加锌水化学技术是达到这一要求的主要技术手段之一。
[0003] 目前核电厂采用的加锌装置其锌浓度需要人工控制,是受制于锌浓度的离线测量 方法,操作人员根据离线取样测量的锌浓度值,与目标值相比较后,再调节加锌溶液的流 量。由于压水堆一回路中锌的消耗速率是波动的和难以确定的,受树脂及材料表面吸附、沉 积行为影响很大,并且不同的反应堆、之前是否加过锌及运行参数等因素造成的差别也很 大,因此,这种人工控制锌浓度的加锌方法,需要频繁的测量与调节,效率低下,也得不到准 确稳定的锌浓度。三菱重工业株式会社国际申请发明专利CN102099869B描述的压水堆一回 路加锌装置就是上述需要人工控制的典型装置,需要人工调节注入栗或调节阀的流量。通 用电气公司国际申请发明专利CN1313992A提供了一种计算加锌速率的方法,如前述需要知 道众多影响因素的参数才能计算,而且由于锌浓度的实时变化,实际也难以进行。
[0004] 本发明之所以能实现锌浓度的自动控制,是基于中国原子能科学研究院已先实现 锌浓度的实时在线测量,该测量技术已早先申请了中国专利CN104535510A。

【发明内容】

[0005] 本发明的目的在于提供一种可自动控制锌浓度的压水堆一回路冷却剂加锌装置, 在锌浓度实时在线测量的基础上,用锌浓度测量数据作为反馈信号,自动调节锌输入速率。
[0006] 具体的,本发明提供了一种可自动控制锌浓度的压水堆一回路冷却剂加锌装置, 所述加锌装置包括:在线锌浓度测量装置、可编程逻辑控制单元(PLC)、调节阀、注锌栗;其 中,所述可编程逻辑控制单元分别连接所述在线锌浓度测量装置、调节阀和注锌栗;根据在 线锌浓度测量装置的测量数据,所述可编程逻辑控制单元实时控制所述调节阀与注锌栗, 调节锌输入速率。
[0007] 进一步,如上所述的可自动控制锌浓度的压水堆一回路冷却剂加锌装置,所述在 线锌浓度测量装置还连接压水堆一回路,实时测量所述压水堆一回路的锌浓度数据。
[0008] 进一步,如上所述的可自动控制锌浓度的压水堆一回路冷却剂加锌装置,所述注 锌栗还分别连接所述调节阀和锌溶液箱。
[0009] 进一步,如上所述的可自动控制锌浓度的压水堆一回路冷却剂加锌装置,所述在 线锌浓度测量装置实时获得所述锌浓度数据并输入可编程逻辑控制单元,与事先设定的锌 浓度目标值相比较,采用比例-积分-微分(PID)算法得到加锌速率,再根据加锌溶液浓度, 计算出加锌溶液注入流量。
[0010] 进一步,如上所述的可自动控制锌浓度的压水堆一回路冷却剂加锌装置,所述可 编程逻辑控制单元将所述加锌溶液注入流量的数据信号实时输入调节阀及注锌栗,以实时 控制加锌速率。
[0011] 进一步,如上所述的可自动控制锌浓度的压水堆一回路冷却剂加锌装置,所述数 据信号为数字信号或模拟信号。
[0012] 进一步,如上所述的可自动控制锌浓度的压水堆一回路冷却剂加锌装置,所述加 锌速率的表达式为:
[0014] VZn为加锌速率,Ac为回路中实时锌浓度与目标值的差距,分别代表了 PID算法的 输出与输入量;T表示时间;三个与比例、积分及微分相对应的可调节参数分别为:比例系数 Kp,积分时间常数TI,微分时间常数TD。
[0015] 进一步,如上所述的可自动控制锌浓度的压水堆一回路冷却剂加锌装置,所述加 锌溶液注入流量=加锌速率/加锌溶液浓度。
[0016] 本发明使用的自动化方法简便、准确,将代替繁琐而不准确的人工控制方法,也不 需要通过复杂而不可靠的参数计算来获得锌的输入速率。
【附图说明】
[0017] 图1为本发明可自动控制锌浓度的压水堆一回路冷却剂加锌装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
[0019] 如图1所示,本发明的可自动控制锌浓度的压水堆一回路冷却剂加锌装置主要由 在线锌浓度测量装置1、可编程逻辑控制单元(PLC)2、可由信号控制的调节阀3与注锌栗4组 成,加锌位置在一回路化容系统5下游,一定浓度的锌溶液储存在锌溶液箱6中,依次经由注 锌栗4、调节阀3进入一回路7,注锌栗4与调节阀3的流量受PLC2控制,PLC2接收在线锌浓度 测量装置1的测量数据、设定的目标锌浓度数据及其它必要的核电厂运行参数数据,并按程 序进行逻辑计算。
[0020] 首先,在线锌浓度测量采用中国原子能科学研究院先前已申请的中国专利 CN104535510A分光光度法。
[0021] 其次,PLC根据实时输入的一回路锌浓度数据与事先设定的锌浓度目标值相比较 来计算实时所需的加锌速率,实时锌浓度数据比目标值越小时,越提高加锌速率,越接近目 标值时,降低加锌速率,超过目标值时,逐渐停止加锌,但这种计算并不是简单的开关或按 比例,而是采用比例-积分-微分(PID)算法,以获得平稳的数据变化,减少超前或滞后现象。 加锌速率的表达式为:
[0023] vZn为加锌速率,Ac为回路中实时锌浓度与目标值的差距,分别代表了 PID算法的 输出与输入量;T表示时间;三个与比例、积分及微分相对应的可调节参数分别为:比例系数 Kp,积分时间常数TI,微分时间常数TD(3KP表不加锌速率VZn与浓度偏差△ C成正比,即偏差越 大,加锌速率越快;积分调节不仅与偏差的大小有关,还与偏差存在的时间有关,TI越小,VZn 随时间变化越快;TD表示加锌速率VZn与偏差随时间的变化速率成正比关系。KP、 TI&TD这三 个参数的确定需要现场整定,即根据现场加锌速率对回路锌浓度的影响特征来调节,虽然 整定过程也可以由程序自动完成,但保险起见,还是推荐采用人工调节,即根据现场锌浓度 的变化曲线,从上述三个参数的不同调节作用出发,逐次逼近最佳值。
[0024]得到的加锌速率VZn(g/h)后,再根据加锌母液浓度Cm(g/L),计算出加锌母液注入 流量Q( =VZn/Cm,L/h),PLC将加锌溶液注入流量数据信号实时输入调节阀及注锌栗,以实时 控制加锌速率。
[0025]最后,由信号控制的调节阀及注锌栗,可接收数字信号或模拟信号(标准电压或电 流),根据PLC给定值,实时调节注锌液流量,从而使压水堆一回路冷却剂加锌浓度自动控制 在目标值。
[0026] 本发明实现了压水堆一回路冷却剂加锌浓度的自动控制,提高了准确性和效率, 简化了操作。
[0027] 显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精 神和范围。这样,倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范 围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
【主权项】
1. 一种可自动控制锌浓度的压水堆一回路冷却剂加锌装置,其特征在于: 所述加锌装置包括:在线锌浓度测量装置、可编程逻辑控制单元(PLC)、调节阀、注锌 栗; 其中,所述可编程逻辑控制单元分别连接所述在线锌浓度测量装置、调节阀和注锌栗; 根据在线锌浓度测量装置的测量数据,所述可编程逻辑控制单元实时控制所述调节阀与注 锌栗,调节锌输入速率。2. 如权利要求1所述的可自动控制锌浓度的压水堆一回路冷却剂加锌装置,其特征在 于: 所述在线锌浓度测量装置还连接压水堆一回路,实时测量所述压水堆一回路的锌浓度 数据。3. 如权利要求1或2所述的可自动控制锌浓度的压水堆一回路冷却剂加锌装置,其特征 在于: 所述注锌栗还分别连接所述调节阀和锌溶液箱。4. 如权利要求2所述的可自动控制锌浓度的压水堆一回路冷却剂加锌装置,其特征在 于: 所述在线锌浓度测量装置实时获得所述锌浓度数据并输入可编程逻辑控制单元,与事 先设定的锌浓度目标值相比较,采用比例-积分-微分(PID)算法得到加锌速率,再根据加锌 溶液浓度,计算出加锌溶液注入流量。5. 如权利要求4所述的可自动控制锌浓度的压水堆一回路冷却剂加锌装置,其特征在 于: 所述可编程逻辑控制单元将所述加锌溶液注入流量的数据信号实时输入调节阀及注 锌栗,以实时控制加锌速率。6. 如权利要求5所述的可自动控制锌浓度的压水堆一回路冷却剂加锌装置,其特征在 于: 所述数据信号为数字信号或模拟信号。7. 如权利要求4所述的可自动控制锌浓度的压水堆一回路冷却剂加锌装置,其特征在 于: 所述加锌速率的表达式为:vZn为加锌速率,A c为回路中实时锌浓度与目标值的差距,分别代表了PID算法的输出 与输入量;τ表示时间;三个与比例、积分及微分相对应的可调节参数分别为:比例系数KP, 积分时间常数τ I,微分时间常数τ D。8. 如权利要求4所述的可自动控制锌浓度的压水堆一回路冷却剂加锌装置,其特征在 于: 所述加锌溶液注入流量=加锌速率/加锌溶液浓度。
【文档编号】G21C19/28GK105931686SQ201610256491
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年4月22日
【发明人】胡勇, 王辉, 曹林园, 海正银, 田珏, 辛长胜, 彭德全
【申请人】中国原子能科学研究院
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