一种非能动核电厂的控制装置系统及方法与流程

1.本发明涉及核电厂技术领域，尤其涉及一种非能动核电厂的控制装置系统及方法。


背景技术：

2.在非能动核电厂，一台机组设有两个环路，每个环路设有两台主泵，即每台机组共设有四台主泵。当一个或两个环路中冷却剂的流量较低，会导致的堆芯偏离泡核沸腾而触发反应堆停堆；当任一主泵出现故障，会导致环路中冷却剂的流量较低而触发反应堆停堆以免堆芯发生偏离泡核沸腾。
3.但是一台主泵故障就触发反应堆停堆，这将导致反应堆计划外停堆，严重影响到机组运行经济性。
4.cn103426483a公开了一种针对两环路的主泵跳闸逻辑控制方法，当独立通道中有两个或两个以上监测到转速信号达到低低定值，且反应堆的功率在p7以上时，反应堆紧急停堆、启动汽动辅助给水泵；当独立通道ip、iiip中有一个或一个以上监测到达到低低定值，且当独立通道中有两个或两个以上监测到达到低低定值，且功率在p7以上时，一号主泵跳闸；当独立通道iip、ivp中有一个或一个以上监测到达到低低定值，且当独立通道中有两个或两个以上监测到达到低低定值，且功率在p7以上时，二号主泵跳闸。采用本发明一台主泵因自身原因停运时不影响另一台主泵的正常运行，可保持单环路的强迫循环，对于反应堆的余热排出是有利的，更加有利于核电厂的可靠安全运行。但并没有解决核电厂一台主泵停运不影响反应堆停堆的问题。
5.因此，开发一种在一台主泵意外停运后，反应堆可以尽可能不停堆的非能动核电厂的控制装置系统及方法具有重要意义。


技术实现要素：

6.鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供一种非能动核电厂的控制装置系统及方法，所述控制装置系统可以通过在一台主泵停运后，结合紧急停堆系统，将反应堆的功率降低到50％以下，从而实现降低一台主泵停运而触发反应堆停堆的频率。
7.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
8.第一方面，本发明提供一种非能动核电厂的控制装置系统，所述控制装置系统包括并列设置的快速降功率系统和紧急停堆系统，所述快速降功率系统包括依次连接在机组环路上的主泵、转速传感装置和流量传感装置，与每台主泵相连的转速传感装置的数量至少为2台；所述紧急停堆系统包括依次连接的功率检测装置和控制棒组；所述机组环路包括并列的第一环路和第二环路；第一环路和第二环路上均并列设置2台主泵。
9.本发明所述非能动核电厂的控制装置系统通过将至少两台转速传感装置与每台主泵相连，从而改变了机组环路对主泵停泵的响应逻辑，并进一步配合紧急停堆系统对反应堆功率进行调控，将反应堆功率降至50％以下，进行低功率运行，保证停泵而不停堆，大
大降低了核电厂一台主泵停运而触发反应堆停堆的频率。
10.优选地，所述转速传感装置设置在主泵的底部。
11.优选地，所述第一环路和第二环路上均并列设置4个流量传感装置。
12.优选地，所述快速降功率系统包括与转速传感装置依次连接的转速信号比较装置、第一逻辑判断装置、第二逻辑判断装置、第三逻辑判断装置和第一延时控制装置。
13.优选地，所述紧急停堆系统包括流量信号比较装置、第四逻辑判断装置、第五逻辑判断装置、第六逻辑判断装置、第七逻辑判断装置和第二延时控制装置。
14.优选地，所述流量信号比较装置、第四逻辑判断装置、第五逻辑判断装置和第七逻辑判断装置依次连接。
15.优选地，所述第五逻辑判断装置和第六逻辑判断装置并列设置。
16.优选地，所述第四逻辑判断装置、第二延时控制装置和第六逻辑判断装置依次连接。
17.优选地，所述控制装置系统包括分别与功率检测装置相连的第一功率比较装置和第二功率比较装置。
18.第二方面，本发明提供一种非能动核电厂的控制方法，所述控制方法采用第一方面所述的非能动核电厂的控制装置系统进行。
19.本发明所述的非能动核电厂的控制方法通过对转速传感装置输出的主泵低转速信号以及流量传感装置输出的环路低流量信号进行判断分析，并结合紧急停堆系统来降低反应堆功率，实现了一台主泵停运后，汽轮机停机，反应堆不停堆，机组以低功率运行，从而大大降低了反应堆在计划外停堆次数。本发明的控制方法也包括了保证核电厂安全的停堆逻辑，在核电厂安全运行的前提下，最大限度的提高了机组运行经济性。
20.优选地，所述控制方法的控制逻辑包括：
21.与每台主泵相连的转速传感装置中至少2台输出主泵低转速信号，同时紧急停堆系统的功率检测装置检测到反应堆的功率小于50％，则紧急停堆系统无动作；
22.与每台主泵相连的转速传感装置中至少2台输出主泵低转速信号，同时紧急停堆系统的功率检测装置检测到反应堆的功率大于50％，则快速降功率系统向紧急停堆系统发出指令，紧急停堆系统释放控制棒组对反应堆功率进行调节，调节后，功率检测装置检测到反应堆的功率小于50％，则紧急停堆系统无动作；功率检测装置检测到反应堆的功率仍然大于50％，则紧急停堆系统触发反应堆停堆；
23.与每台主泵相连的转速传感装置中至少2台输出主泵低转速信号后，机组环路上的流量传感装置输出环路低流量信号；
24.当任一机组环路输出环路低流量信号，同时功率检测装置检测到反应堆的功率大于50％，则紧急停堆系统触发反应堆停堆；
25.当第一环路和第二环路同时输出环路低流量信号时，则反应堆停堆。
26.本发明所述紧急停堆系统释放控制棒组对反应堆功率进行调节，主要是释放控制棒组中部分控制棒，尽可能使反应堆的功率降低到50％以下，一般释放控制棒的数量为控制棒组中控制棒数量的0.06％左右，而不是释放全部控制棒造成反应堆停堆。
27.本发明所述反应堆的功率大于50％，例如可以是51％、53％、55％、60％、或70％，反应堆的功率小于50％，例如可以是49％、45％、40％或30％。
28.优选地，所述紧急停堆系统释放控制棒组对反应堆功率进行调节，调节后，功率检测装置检测到反应堆的功率小于50％后，再延迟5～8s触发汽轮机停机。
29.本发明所述延迟5～8s触发汽轮机停机，例如可以是5s、5.5s、6s、7s、7.5s或8s，优选为5s或8s。本发明的控制方法做到了一台主泵停运但反应堆不停堆，但是由于一台主泵停运后，汽轮机仍在满负荷运行，这样是会导致反应堆过度冷却，因此本发明在功率检测装置检测到反应堆的功率小于50％后，延迟5～8s触发汽轮机停机。反应堆以小于50％功率运行产生的热量，首先由主泵传至核电厂的蒸汽发生器，蒸汽发生器产生的蒸汽不进入汽轮机，直接通过蒸汽旁排系统进入凝汽器凝结和/或通过蒸汽释放系统进行排放。
30.优选地，所述主泵低转速信号是主泵的百分比转速为85％～95％，例如可以是85％、86％、88％、90％、92％或95％。
31.优选地，所述环路低流量信号是环路的百分比流量为85％～95％，例如可以是85％、86％、88％、90％、92％或95％。
32.优选地，所述转速信号比较装置将检测到的主泵转速值和主泵全转速值进行比较，判断主泵的转速是否降低到全转速的85％～95％，是则输出1，否则输出0。
33.本发明所述转速信号比较装置判断的是所检测到的主泵转速值降低为主泵全转速值的85％～95％之间的某一个定值，是则输出1，否则输出0；而非降低到主泵全转速的85％～95％这个范围之间即输出1。
34.优选地，所述流量信号比较装置将检测到的环路流量值和环路全流量值进行比较，判断环路的流量是否降低到环路全流量值的85％～95％，是则输出1，否则输出0。
35.本发明所述流量信号比较装置判断的是所检测到的环路流量值降低为环路全流量值的85％～95％之间的某一个定值，是则输出1，否则输出0；而非降低到环路全流量值的85％～95％这个范围之间即输出1。
36.优选地，所述第一逻辑判断装置、第三逻辑判断装置、第五逻辑判断装置和第六逻辑判断装置收到两个1信号，则输出1，否则输出0。
37.优选地，所述第二逻辑判断装置收到一个以上1信号，则输出1，否则输出0。
38.优选地，第四逻辑判断装置收到两个以上1信号，则输出1，否则输出0。
39.优选地，所述第七逻辑判断装置收到一个以上1信号，则输出1，否则输出0。
40.作为本发明优选的技术方案，所述控制方法的控制逻辑包括：
41.与每台主泵相连的转速传感装置中至少2台输出主泵低转速信号，转速信号比较装置将此时的主泵转速值和主泵全转速值进行比较，判断主泵的转速是否降低到全转速的85％～95％，是则输出1；第一逻辑判断装置收到转速信号比较装置输出的两个1信号，则输出1；第二逻辑判断装置收到第一逻辑判断装置输出一个1信号，则输出0；同时紧急停堆系统的功率检测装置检测到反应堆的功率，经第一功率比较装置比较后得出反应堆功率小于50％的0信号，则第三逻辑判断装置输出0信号，紧急停堆系统无动作；
42.与每台主泵相连的转速传感装置中至少2台输出主泵低转速信号，转速信号比较装置将此时的主泵转速值和主泵全转速值进行比较，判断主泵的转速是否降低到全转速的85％～95％，是则输出1；第一逻辑判断装置收到转速信号比较装置输出的两个1信号，则输出1；第二逻辑判断装置收到第一逻辑判断装置输出一个1信号，则输出0；同时紧急停堆系统的功率检测装置检测到反应堆的功率，经第一功率比较装置比较后得出反应堆功率大于
50％的1信号，则第三逻辑判断装置输出1信号，快速降功率系统向紧急停堆系统发出指令，紧急停堆系统释放控制棒组对反应堆功率进行调节，调节后，功率检测装置检测到反应堆的功率，经第一功率比较装置比较后得出反应堆功率小于50％的0信号，则第一延时控制装置动作，延迟5～8s触发汽轮机停机，而紧急停堆系统无动作；功率检测装置检测到反应堆的功率，经第一功率比较装置比较后得出反应堆功率大于50％的1信号，则第七逻辑判断装置输出1信号，紧急停堆系统触发反应堆停堆；
43.与每台主泵相连的转速传感装置中至少2台输出主泵低转速信号后，机组环路上的流量传感装置输出环路低流量信号；流量信号比较装置将检测到的环路流量值和环路全流量值进行比较，判断环路的流量是否降低到环路全流量值的85％～95％，是则输出1；
44.当任一机组环路输出环路低流量信号，第四逻辑判断装置收到流量信号比较装置输出的两个以上1信号，则输出1，第五逻辑判断装置收到第四逻辑判断装置输出的一个1信号，则输出1；第二延时控制装置动作，同时功率检测装置检测到反应堆的功率，经第二功率比较装置比较后得出反应堆功率大于50％的1信号，则第六逻辑判断装置输出1信号，第七逻辑判断装置收到第五逻辑判断装置或第六逻辑判断装置输出的一个以上1信号，则输出1，紧急停堆系统触发反应堆停堆；
45.当第一环路和第二环路同时输出环路低流量信号时，第四逻辑判断装置收到流量信号比较装置输出的两个以上1信号，则输出1，第五逻辑判断装置收到第四逻辑判断装置输出的两个1信号，则输出1，第七逻辑判断装置收到第五逻辑判断装置输出的一个以上1信号，则输出1，紧急停堆系统触发反应堆停堆。
46.本发明所述的数值范围不仅包括上述列举的点值，还包括没有列举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
47.与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
48.(1)本发明提供的非能动核电厂的控制装置系统降低了一台主泵停运而触发反应堆停堆的频率，达到了降低计划外停堆次数的目的；
49.(2)本发明提供的非能动核电厂的控制方法在一台主泵停运的情况下，维持机组低功率运行，若故障可以快速排除，则机组可以快速升功率，节约了停堆后重新启堆时间，提高了机组运行经济性。
附图说明
50.图1是本发明提供的非能动核电厂的控制方法中紧急停堆系统动作和汽轮机停机的控制逻辑图。
51.图2是本发明提供的非能动核电厂的控制方法中紧急停堆系统触发反应堆停堆的控制逻辑图。
52.图中：1-转速传感装置；2-流量传感装置；3-转速信号比较装置；4-第一逻辑判断装置；5-第二逻辑判断装置；6-第三逻辑判断装置；7-流量信号比较装置；8-第四逻辑判断装置；9-第五逻辑判断装置；10-第六逻辑判断装置；11-第七逻辑判断装置；12-第二延时控制装置；13-第一功率比较装置；14-第一延时控制装置；15-第二功率比较装置。
具体实施方式
53.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
54.下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。
55.作为本发明的一个具体实施方式，提供一种非能动核电厂的控制装置系统，所述控制装置系统包括并列设置的快速降功率系统和紧急停堆系统，所述快速降功率系统包括依次连接在机组环路上的主泵、转速传感装置1和流量传感装置2，与每台主泵相连的转速传感装置1的数量至少为2台；所述紧急停堆系统包括依次连接的功率检测装置和控制棒组；所述机组环路包括并列的第一环路和第二环路；第一环路和第二环路上均并列设置2台主泵。所述第一环路和第二环路上均并列设置4个流量传感装置2。
56.所述快速降功率系统包括与转速传感装置1依次连接的转速信号比较装置3、第一逻辑判断装置4、第二逻辑判断装置5、第三逻辑判断装置6和第一延时控制装置14。
57.所述紧急停堆系统包括流量信号比较装置7、第四逻辑判断装置8、第五逻辑判断装置9、第六逻辑判断装置10、第七逻辑判断装置11和第二延时控制装置12；
58.所述流量信号比较装置7、第四逻辑判断装置8、第五逻辑判断装置9和第七逻辑判断装置11依次连接；所述第五逻辑判断装置9和第六逻辑判断装置10并列设置；所述第四逻辑判断装置8、第二延时控制装置12和第六逻辑判断装置10依次连接。
59.所述控制装置系统包括分别与功率检测装置相连的第一功率比较装置13和第二功率比较装置15。
60.作为本发明的一个具体实施方式，提供一种非能动核电厂的控制方法，所述控制方法采用上述的非能动核电厂的控制装置系统进行。其中，图1是本发明提供的非能动核电厂的控制方法中紧急停堆系统动作和汽轮机停机的控制逻辑图，图2是本发明提供的非能动核电厂的控制方法中紧急停堆系统触发反应堆停堆的控制逻辑图。
61.具体地，所述控制方法的控制逻辑包括：
62.与每台主泵相连的转速传感装置1中至少2台输出主泵低转速信号，转速信号比较装置3将此时的主泵转速值和主泵全转速值进行比较，判断主泵的转速是否降低到全转速的85％～95％，是则输出1；第一逻辑判断装置4收到转速信号比较装置3输出的两个1信号，则输出1；第二逻辑判断装置5收到第一逻辑判断装置3输出一个1信号，则输出0；同时紧急停堆系统的功率检测装置检测到反应堆的功率，经第一功率比较装置13比较后得出反应堆功率小于50％的0信号，则第三逻辑判断装置6输出0信号，紧急停堆系统无动作；
63.与每台主泵相连的转速传感装1置中至少2台输出主泵低转速信号，转速信号比较装置3将此时的主泵转速值和主泵全转速值进行比较，判断主泵的转速是否降低到全转速的85％～95％，是则输出1；第一逻辑判断装置4收到转速信号比较装置3输出的两个1信号，则输出1；第二逻辑判断装置5收到第一逻辑判断装置4输出一个1信号，则输出0；同时紧急停堆系统的功率检测装置检测到反应堆的功率，经第一功率比较装置13比较后得出反应堆功率大于50％的1信号，则第三逻辑判断装置6输出1信号，快速降功率系统向紧急停堆系统发出指令，紧急停堆系统释放控制棒组对反应堆功率进行调节，调节后，功率检测装置检测到反应堆的功率，经第一功率比较装置13比较后得出反应堆功率小于50％的0信号，则第一延时控制装置14动作，延迟5～8s触发汽轮机停机，而紧急停堆系统无动作；功率检测装置
检测到反应堆的功率，经第一功率比较装置13比较后得出反应堆功率大于50％的1信号，则第七逻辑判断装置11输出1信号，紧急停堆系统触发反应堆停堆；
64.与每台主泵相连的转速传感装置3中至少2台输出主泵低转速信号后，机组环路上的流量传感装置2输出环路低流量信号；流量信号比较装置7将检测到的环路流量值和环路全流量值进行比较，判断环路的流量是否降低到环路全流量值的85％～95％，是则输出1；
65.当任一机组环路输出环路低流量信号，第四逻辑判断装置8收到流量信号比较装置输出的两个以上1信号，则输出1，第五逻辑判断装置9收到第四逻辑判断装置8输出的一个1信号，则输出1，第二延时控制装置12动作，同时功率检测装置检测到反应堆的功率，经第二功率比较装置15比较后得出反应堆功率大于50％的1信号，则第六逻辑判断装置10输出1信号，第七逻辑判断装置11收到第五逻辑判断装置9或第六逻辑判断装置10输出的一个以上1信号，则输出1，紧急停堆系统触发反应堆停堆；
66.当第一环路和第二环路同时输出环路低流量信号时，第四逻辑判断装置8收到流量信号比较装置2输出的两个以上1信号，则输出1，第五逻辑判断装置9收到第四逻辑判断装置8输出的两个1信号，则输出1，第七逻辑判断装置11收到第五逻辑判断装置9输出的一个以上1信号，则输出1，紧急停堆系统触发反应堆停堆。
67.综上所述，本发明提供的非能动核电厂的控制装置系统及方法降低了一台主泵停运而触发反应堆停堆的频率，达到了降低计划外停堆次数的目的，进而提高了机组运行经济性。
68.申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。