壓水堆核電站堆芯熱電偶有效性狀態在線診斷方法

2023-06-13 09:33:31

專利名稱:壓水堆核電站堆芯熱電偶有效性狀態在線診斷方法
技術領域：
本發明屬於信號有效性診斷方法，具體是ー種壓水堆核電站堆芯熱電偶有效性狀態在線診斷方法。
背景技術：
在核電廠中，通常會設置大量的堆芯熱電偶用於堆芯溫度測量，比如嶺澳二期核電廠就設置了 38支熱電偶用於測量堆芯出口處的冷卻劑溫度。這些熱電偶長期工作在高溫、高壓和高輻照環境條件下，惡劣的環境條件將會對熱電偶造成不可恢復的損傷，導致絕緣下降和熱電勢漂移。此外，由於熱電偶在生產製造和安裝過程中都會引入各種缺陷，運行中這些缺陷可能會引起個別熱電偶出現較大漂移。在傳統設計中，信號處理系統只對熱電偶是否發生斷線(斷偶)進行檢測，而不對熱電偶信號是否發生漂移進行監測，當發生信號 漂移時，系統將無法剔除偏差過大的數據，導致測量誤差加大。
在基於事件導向規程(EOP)的核電廠中，堆芯出口溫度大多數都只是作為事故後的監測，告知操縱員堆芯溫度的變化趨勢，對測量精度要求不高，傳統的數據處理方法能夠滿足要求。但是由於EOP規程的固有缺陷，即必須判明初因事件然後才能啟動對應的事故規程，新的核電廠逐漸開發出了基於電廠狀態的處理規程，即狀態導向發(S0P)。在採用SOP的核電廠中(比如嶺澳核電二期工程)，堆芯的過冷裕度狀態是SOP規程的入口之一，而堆芯過冷裕度是根據堆芯溫度和飽和溫度計算出來的，因此，提供準確的堆芯溫度數據是正確選取規程的重要保障。由於傳統的堆芯熱電偶信號處理方法無法識別並剔除性能下降的熱電偶，不能滿足SOP的要求，此外，由於無法及時識別性能下降熱電偶，也不能在停堆換料期間進行更換。
由於在堆內布置了大量的冗餘測量通道，通過對這些冗餘測量通道的數據進行處理是提高數據準確性的最直接的方法，但是由於堆芯出口溫度本身存在差異，特別是在事故狀態以及ー些瞬態エ況下，堆芯內的狀態十分複雜，開發一種既能夠對失效熱電偶進行診斷剔除又不讓真實的測量數據被誤剔除十分必要。

發明內容
本發明針對現有技術的缺陷，提供ー種能夠滿足SOP規程要求，可對失效熱電偶進行診斷剔除，同時又能夠避免真實的測量數據被誤剔除的壓水堆核電站堆芯熱電偶有效性狀態在線診斷方法。
本發明的技術方案是ー種壓水堆核電站堆芯熱電偶有效性狀態在線診斷方法，包括下述步驟
步驟一判斷可用熱電偶數量
通過信號採集迴路採集熱電偶信號，如果信號採集迴路正常，未發現斷線熱電偶，進入
步驟ニ ；
如果信號採集迴路不正常，或/且發現斷線熱電偶，但餘下未斷線且採集迴路正常的熱電偶數量即可用熱電偶數量 > 預設值，進入步驟ニ ；
否則，可用熱電偶數量小於預設值，系統發出報警，所有熱電偶保持上一次診斷的有效性結果，重複進入步驟一；
步驟ニ 計算可用熱電偶溫度平均值Tl
測量每個可用熱電偶溫度值T，求平均值Tl，即為堆芯平均溫度，進入步驟三；
步驟三判斷堆芯出ロ溫度分布
1、當出現瞬態エ況時，堆芯出口溫度分布不符合可用熱電偶信號在線診斷要求，本方法停止，直到瞬態エ況消失，堆芯出口溫度分布恢復到符合診斷條件後，本方法繼續進行，所有熱電偶保持上一次診斷的有效性結果，重複進入步驟一；
2、當未出現瞬態エ況時，進入步驟四；
步驟四判斷可用熱電偶信號有效性
當IT-TIl >設定溫度時，判斷該熱電偶信號無效，發出警報；
當IT-TIl彡設定溫度時，判斷該熱電偶信號有效；
逐個完成所有可用熱電偶的有效性狀態判斷，所有熱電偶保留診斷的有效性結果，再次重複進入步驟一。
如步驟一所述的預設值彡(堆芯熱電偶總數一 4)。
如步驟一所述的預設值為15。
當首次執行本方法時，如步驟一所述的可用熱電偶數量小於預設值時，所有熱電偶狀態均為有效，重複進入步驟一。
如步驟ニ所述的瞬態エ況包括
(1)反應堆停堆；
(2)安注系統啟動；
(3)反應堆冷卻劑系統泵停止運行；
(4)步驟ニ得出的平均溫度Tl彡340°C;
(5)Tl的變化率絕對值彡I0C /min ；
如步驟四所述的設定溫度範圍為23°C至33°C。
如步驟四所述的設定溫度為28°C。
本發明的效果是通過本申請的方法可以連續在線診斷堆芯熱電偶的狀態，及時將測量誤差過大的熱電偶數據剔除，以提高系統整體的測量準確性以滿足SOP的要求；對於被診斷系統標記為無效的熱電偶，在新的採樣周期內都將重新診斷，以確保被錯誤剔的熱電偶及時糾正；此外，系統能夠及時提供出現故障熱電偶的編號，以便在停堆換料期間進行更換。
具體實施方式
在壓水型反應堆核電站運行中，承擔堆芯溫度測量的傳感器是安裝在反應堆燃料組件出口處的ー組熱電偶，通過設置信號採集迴路採集熱電偶信號，在正常エ況下提供堆芯的溫度分布，在事故及事故後條件下連續監測堆芯的溫度變化，井根據測量到的最高堆芯溫度計算過冷裕度，用於SOP規程導向。因此，熱電偶信號的有效性狀態能否得到準確診斷直接關係到堆芯溫度監測的準確性，從而關係到核電站的安全運行。[0014]本申請提供了ー種壓水堆核電站堆芯熱電偶有效性狀態的在線診斷方法，包括下述步驟
步驟一判斷可用熱電偶數量
通過信號採集迴路採集熱電偶信號，如果信號採集迴路正常，未發現斷線熱電偶，進入
步驟ニ ；
如果信號採集迴路不正常，或/且發現斷線熱電偶，但餘下未斷線且採集迴路正常的熱電偶數量，即可用熱電偶數量> 預設值，進入步驟ニ ；
否則，可用熱電偶數量小於預設值，系統發出報警，所有熱電偶保持上一次診斷的有效性結果，重複進入步驟ー；當首次執行本方法吋，由於尚未執行步驟四的診斷步驟，所以所有熱電偶的初始狀態均為有效，因此，當出現可用熱電偶數量小於預設值的情況時，所有熱電偶均假設為有效，保持有效狀態重複進入步驟一。
如步驟一所述的預設值，在一個換料周期內，堆芯熱電偶損壞4支則可判斷可用熱電偶數量不符合要求，因此該值取> (堆芯熱電偶總數ー 4);對於M310型機組以及百萬千瓦級機組，該值取15。
步驟ニ 計算可用熱電偶溫度平均值Tl
測量每個可用熱電偶溫度值T，求平均值Tl，即為堆芯平均溫度，進入步驟三；
步驟三判斷堆芯出ロ溫度分布
1、當出現瞬態エ況時，堆芯出口溫度分布不符合可用熱電偶信號在線診斷要求，本方法停止，直到瞬態エ況消失，堆芯出口溫度分布恢復到符合診斷條件後，本方法繼續進行，所有熱電偶保持上一次診斷的有效性結果，重複進入步驟一；
2、當未出現瞬態エ況時，進入步驟四；
如步驟三所述的瞬態エ況包括
(1)反應堆停堆可通過停堆斷路器的打開狀態判斷；
(2)安注系統啟動可以通過保護系統專設安全設施驅動信號來判斷；
(3)反應堆冷卻劑系統泵停止運行可以通過主泵配電迴路斷路器打開狀態來判斷；
(4)堆芯出口溫度過高即當步驟ニ得出的平均溫度Tl^ 340°C時則可判斷為堆芯出ロ溫度過高。
這五種エ況下，都屬於瞬態エ況，堆芯功率不正常，或者處於事故狀態，本方法執行的基礎是堆芯在正常受控範圍且處於穩態功率輸出狀態，因此當出現瞬態エ況時，本方法無法繼續執行，當瞬態エ況消失後，本方法可繼續執行，所有熱電偶保持上一次診斷的有效性結果，重複進入步驟一。
步驟四判斷可用熱電偶信號有效性
當IT-TiI >設定溫度時，判斷該熱電偶信號無效，發出警報；
當IT-TiI彡設定溫度時，判斷該熱電偶信號有效；
逐個完成所有可用熱電偶的有效性狀態判斷，所有熱電偶保留診斷的有效性結果，再次重複進入步驟ー執行診斷。
如步驟四所述的設定溫度是根據堆芯核設計要求中的功率峰因子限值及所採用的熱電偶的設備精度，通過堆芯核設計的校核計算得出。對於壓水堆，在堆芯核設計及熱エ水力設計時，需要將功率分布展平，避免出現局部熱點，因此，每個熱電偶測量得到的溫度值應與平均值偏差在一個確定的範圍內。
如步驟四所述的設定溫度範圍為23°C至33°C，該溫度範圍是針對應用在核電廠堆芯溫度測量的熱電偶為K型熱電偶的情況，對於採用IEC60584 I級精度的K型熱電偶核電廠，該設定溫度為28°C。
通過本發明提供的診斷方法，可以連續在線診斷堆芯熱電偶的狀態，及時將測量誤差過大的熱電偶數據剔除，以提高系統整體的測量準確性以滿足SOP的要求；對於被診斷系統標記為無效的熱電偶，在新的採樣周期內都將重新診斷，以確保被錯誤剔的熱電偶及時糾正；此外，由於本方法對每ー個熱電偶進行逐一判斷，能夠及時提供出現故障熱電偶 的編號，以便在停堆換料期間進行更換。
權利要求
1.壓水堆核電站堆芯熱電偶有效性狀態在線診斷方法，其特徵在於，包括下述步驟 步驟一判斷可用熱電偶數量 通過信號採集迴路採集熱電偶信號，如果信號採集迴路正常，未發現斷線熱電偶，進入步驟二 ； 如果信號採集迴路不正常，或/且發現斷線熱電偶，但餘下未斷線且採集迴路正常的熱電偶數量即可用熱電偶數量 > 預設值，進入步驟二 ； 否則，可用熱電偶數量小於預設值，系統發出報警，所有熱電偶保持上一次診斷的有效性結果，重複進入步驟一； 步驟二 計算可用熱電偶溫度平均值Tl 測量每個可用熱電偶溫度值T，求平均值Tl，即為堆芯平均溫度，進入步驟三； 步驟三判斷堆芯出口溫度分布 1、當出現瞬態工況時，堆芯出口溫度分布不符合可用熱電偶信號在線診斷要求，本方法停止，直到瞬態工況消失，堆芯出口溫度分布恢復到符合診斷條件後，本方法繼續進行，所有熱電偶保持上一次診斷的有效性結果，重複進入步驟一； 2、當未出現瞬態工況時，進入步驟四； 步驟四判斷可用熱電偶信號有效性 當IT-TlI >設定溫度時，判斷該熱電偶信號無效，發出警報； 當IT-TlI≥設定溫度時，判斷該熱電偶信號有效； 逐個完成所有可用熱電偶的有效性狀態判斷，所有熱電偶保留診斷的有效性結果，再次重複進入步驟一執行診斷。
2.如權利要求
I所述的壓水堆核電站堆芯熱電偶有效性狀態在線診斷方法，其特徵在於所述的步驟一中預設值≥(堆芯熱電偶總數一 4)。
3.如權利要求
I所述的壓水堆核電站堆芯熱電偶有效性狀態在線診斷方法，其特徵在於所述的步驟一中預設值為15。
4.如權利要求
I所述的壓水堆核電站堆芯熱電偶有效性狀態在線診斷方法，其特徵在於當首次執行本方法時，所述步驟一中可用熱電偶數量小於預設值，所有熱電偶狀態均為有效，重複進入步驟一。
5.如權利要求
I所述的壓水堆核電站堆芯熱電偶有效性狀態在線診斷方法，其特徵在於，所述的步驟三中瞬態工況包括 (1)反應堆停堆； (2)安注系統啟動； (3)反應堆冷卻劑系統泵停止運行； (4)步驟二得出的平均溫度Tl≥340°C; (5)Tl的變化率絕對值≥I0C /min。
6.如權利要求
I所述的壓水堆核電站堆芯熱電偶有效性狀態在線診斷方法，其特徵在於如步驟四所述的設定溫度範圍為23°C至33°C。
7.如權利要求
6所述的壓水堆核電站堆芯熱電偶有效性狀態在線診斷方法，其特徵在於所述的設定溫度為28°C。
專利摘要
本發明屬於信號有效性診斷方法，具體是一種壓水堆核電站堆芯熱電偶有效性狀態在線診斷方法。它包括下述步驟步驟一判斷可用熱電偶數量是否滿足要求；步驟二計算可用熱電偶測量數據平均值T1；步驟三判斷反應堆工況是否滿足可用熱電偶信號在線診斷條件；步驟四判斷可用熱電偶信號有效性。本發明的效果是通過本申請的方法可以對壓水堆核電站堆芯熱電偶的有效性狀態進行在線連續診斷，及時將測量誤差過大的熱電偶數據剔除，以提高系統整體的測量準確性以滿足SOP的要求，此外，系統能夠確保被錯誤剔的熱電偶及時糾正，並能及時提供出現故障熱電偶的編號，以便在停堆換料期間進行更換。
文檔編號G21C17/112GKCN102682862SQ201210165538
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月25日
發明者何正熙, 餘俊輝, 李小芬, 李白, 王華金, 王遠兵, 苟拓 申請人:中國核動力研究設計院導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan