控制壓強設置信號的輸出的方法和裝置的製作方法
2024-02-13 11:57:15
專利名稱:控制壓強設置信號的輸出的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及在高功率同步(synchronization)和去同步(de-synchronization)期間蒸汽旁路(steam bypass)控制系統的自動控制，以便控制核電站的蒸汽產生器的壓強，更具體地，本發明涉及在高功率同步和去同步期間，在無需操作員手動控制的情況下，通過將反應堆冷卻劑的冷段溫度(cold leg temperature)用作輸入變量來改變蒸汽旁路控制系統設定點來優化蒸汽旁路控制系統的自動控制。
背景技術：
用於控制蒸汽產生器的壓強的常規蒸汽旁路控制系統的控制邏輯在高功率同步和去同步期間增大反應堆冷卻劑的冷段溫度，因而冷段溫度超過了工廠技術規範(Planttechnical specification)中限定的操作限制。因此，在高功率同步和去同步期間，常規蒸汽旁路控制系統不能遠程自動模式下運行，這可能會使得難以在本地自動模式下通過操作員的手動控制來將反應堆冷卻劑的冷段溫度保持在工廠技術規範中限定的操作限制內。
圖1是核電站的常規蒸汽旁路控制系統的框圖。常規蒸汽旁路控制系統控制渦輪機旁路閥的打開/關閉，以便將電站的過量蒸汽排到冷凝器或空氣中。參考數字I指示主蒸汽頭(steam header)壓強信號，參考數字2指示蒸汽流量信號，參考數字3指示增壓器壓強信號，參考數字4指示滯後單元(lag unit)，參考數字5指示蒸汽流量補償信號，參考數字6指示主蒸汽頭壓強設定點程序，參考數字7指示增壓器壓強偏離程序(pressurizerpressure bias program),參考數字8指示主蒸汽頭壓強設定點信號,參考數字9指示增壓器壓強偏離信號，參考數字10指示蒸汽旁路控制系統設定點信號，參考數字11指示蒸汽旁路控制系統誤差信號，以及參考數字12指示比例積分控制器。
常規蒸汽旁路控制系統被設計為通過以下方式來提高電站的利用率:使用渦輪機旁路閥的最大旁路容量，去除由於渦輪機的甩負荷(load rejection)而導致的核蒸汽供應系統的過量熱能。這通過以下步驟來進行:選擇性地使用渦輪機旁路閥進行調整並調整所排出蒸汽量。因此，可以防止不必要地關閉反應堆，並且也可以防止打開增壓器或主蒸汽安全閥。此外，如果出現蒸汽產生器壓強快速增大的事件，例如甩負荷，則為了根據甩負荷的大小應用快速打開模式來防止反應堆關閉，激勵反應堆功率減少系統且成組地打開渦輪機芳路閥。
在常規蒸汽旁路控制系統中，蒸汽流量信號2被發送至滯後單元4和主蒸汽頭壓強設定點程序6，增壓器壓強信號3被發送至增壓器壓強偏離程序7，從而輸出增壓器壓強偏離信號9。將通過對主蒸汽頭壓強設定點信號8和增壓器壓強偏離信號9進行求和而獲得的蒸汽旁路控制系統設定點信號10與測量的主蒸汽頭壓強信號I進行比較，並向比例積分控制器12輸出蒸汽旁路控制系統設定點信號10與主蒸汽頭壓強信號I之間的偏差信號，即蒸汽旁路控制系統誤差信號11。控制器信號或由操作員產生的手動信號被發送至渦輪機旁路閥上的電/空氣變換器。變換器將電信號轉換為空氣信號，並經由第一電磁閥向空氣驅動的渦輪機旁路閥發送空氣信號。在快速打開模式中，將增壓器壓強信號3與蒸汽流量信號2相比較，且向變化檢測器發送兩者之間的偏差信號。如果變化檢測器的輸出超出了閾值，則產生快速打開信號。快速打開信號激勵螺線管並施加全壓強空氣(full-pressureair)，以阻擋調節後的空氣信號並且快速打開閥門。
蒸汽旁路控制系統的自動控制模式包括遠程自動模式和本地自動模式。遠程自動模式是一種使用由蒸汽旁路控制系統設置的設定點的自動控制模式，並在通用系統操作中進行使用，以及僅在遠程自動模式中執行快速打開模式。本地自動模式是一種在同步和去同步期間通常使用的控制模式，並且是一種用於通過操作員調整設定點來保持反應堆冷卻劑的溫度的自動控制模式。
通常在10至20%的反應堆功率處執行同步，並且在同步之後，通過使渦輪機功率漸變到IOOMWe(與約10%的渦輪機功率相對應的電功率)以下來執行用於渦輪機的過速(overspeed)測試的去同步。然而，由於去同步期間初級側與次級側之間的功率不平衡以使渦輪機功率漸變到IOOMWe以下，導致當前在25%至30%的反應堆功率處執行同步和去同步以提高核電站的可用性，在許多情況下反應堆冷卻劑的冷段溫度增大到超出了工廠技術規範中限定的操作限制。
因為不包括用於根據反應堆冷卻劑的溫度變化來改變設定點的邏輯，在同步和去同步期間，蒸汽旁路控制系統不得不在本地自動模式下運行且操作員不得不手動改變設定點。然而，在高功率同步和去同步期間，由於初級側與次級側之間的功率偏差較大，如果蒸汽旁路控制系統在本地自動模式下運行，則可能難以控制反應堆冷卻劑的溫度，這使得難以控制蒸汽旁路控制系統。因此，當在高功率同步和去同步期間發生諸如甩電荷之類的瞬時事件時，需要自動控制邏輯，從而不會引起導致電站的瞬變，同時保持蒸汽旁路控制系統處於被切換至快速打開模式的遠程自動模式，並且在使渦輪機功率漸變到10(MWe以下的同時不超出工廠技術規範中限定的操作限制。
發明內容
本發明提供了一種用於控制壓強設置信號的輸出以自動控制蒸汽旁路控制系統的方法和裝置，以及一種用於使用壓強設置信號來自動控制蒸汽旁路控制系統的方法和裝置，其中，偏離程序用於如果反應堆冷卻劑的冷段溫度(即，自動控制邏輯的輸入信號)增大到接近工廠技術規範中限定的操作限制，則在高功率同步和去同步期間減小蒸汽旁路控制系統的壓強設定點，從而實現蒸汽旁路控制系統的優化自動控制。
根據本發明的一個方面，提供了一種用於控制壓強設置信號的輸出以便自動控制蒸汽旁路控制系統的裝置，所述裝置包括:壓強設置信號輸出單元，用於根據反應堆冷卻劑的冷段溫度來輸出壓強設置信號；第一邏輯值輸出單元，用於輸出隨反應堆功率而改變的第一邏輯值；第二邏輯值輸出單元，用於輸出隨反應堆冷卻劑的平均溫度與基準溫度之間的溫度差而改變的第二邏輯值；NAND門電路，用於根據從第一邏輯值輸出單元輸出的第一邏輯值和第二邏輯值輸出單元輸出的第二邏輯值來輸出反邏輯值；以及第一輸出控制單元，用於根據NAND門電路單元的反邏輯值控制是否向渦輪機旁路閥控制單元輸出壓強設置信號以便排出反應堆的過量蒸汽。
如果反應堆冷卻劑的冷段溫度增大到特定溫度以上，則壓強設置信號輸出單元可以輸出壓強設置信號，以便將壓強設定點減小特定值。
如果反應堆功率增大到第一基準比率以上或減小到第二基準比率以下，則第一邏輯值輸出單元可以改變並輸出第一邏輯值。
在第一基準比率和第二基準比之間可以存在不改變第一邏輯值的死區(deadband)。
如果反應堆冷卻劑的平均溫度與基準溫度之間的溫度差增大到第一基準溫度以上或者減小到第二基準溫度以下，則第二邏輯值輸出單元可以改變並輸出第二邏輯值。
在第一基準溫度和第二基準溫度之間可以存在不改變第一邏輯值的死區。
如果反應堆功率小於特定比率且反應堆冷卻劑的平均溫度與基準溫度之間的溫度差大於特定溫度，則第一輸出控制單元可以控制向渦輪機旁路閥控制單元輸出壓強設置信號。
所述裝置還可以包括第二輸出控制單元，用於根據操作員的控制信號控制是否向渦輪機旁路閥控制單元輸出壓強設置信號。
根據本發明的另一方面，提供了一種用於自動控制蒸汽旁路控制系統的裝置，所述裝置包括:壓強設置信號輸出單元，用於根據反應堆冷卻劑的冷段溫度輸出壓強設置信號；第一邏輯值輸出單元，用於輸出隨反應堆功率而改變的第一邏輯值；第二邏輯值輸出單元，用於輸出隨反應堆冷卻劑的平均溫度與基準溫度之間的溫度差而改變的第二邏輯值；NAND門電路，用於根據從第一邏輯值輸出單元輸出的第一邏輯值和第二邏輯值輸出單元輸出的第二邏輯值來輸出反邏輯值；第一輸出控制單元，用於根據NAND門電路單元的反邏輯值控制是否輸出壓強設置信號；以及渦輪機旁路閥控制單元，用於使用根據測量的主蒸汽頭壓強信號和總計壓強信號計算得到的偏差信號來控制是打開還是關閉渦輪機旁路閥，其中，總計壓強信號是通過對取決於蒸汽流量的主蒸汽頭壓強設置信號、取決於增壓器壓強的增壓器壓強偏離信號和壓強設置信號進行求和而獲得的。
根據本發明的另一方面，提供了一種用於控制壓強設置信號的輸出以自動控制蒸汽旁路控制系統的方法，所述方法包括:分別輸出隨反應堆功率的增大或減小而改變的第一邏輯值和隨反應堆冷卻劑的平均溫度與基準溫度之間的溫度差而改變的第二邏輯值；根據第一邏輯值和第二邏輯值輸出反邏輯值；以及根據反邏輯值向渦輪機旁路閥控制單元輸出取決於反應堆冷卻劑的冷段溫度的壓強設置信號，以便排出反應堆的過量蒸汽。
輸出第一邏輯值可以包括:如果反應堆功率增大到第一基準比率以上或減小到第二基準比率以下，則改變並輸出第一邏輯值。
輸出第二邏輯值可以包括:如果反應堆冷卻劑的平均溫度與基準溫度之間的溫度差增大到第一基準溫度以上或者減小到第二基準溫度以下，則改變且輸出第二邏輯值。
向渦輪機旁路閥控制單元輸出壓強設置信號可以包括:如果反應堆功率小於特定比率且反應堆冷卻劑的平均溫度與基準溫度之間的溫度差大於特定溫度，則向渦輪機旁路閥控制單元輸出壓強設置信號。
根據本發明的另一方面，提供了一種用於自動控制蒸汽旁路控制系統的方法，所述方法包括:分別輸出隨反應堆功率的增大或減小而改變的第一邏輯值和隨反應堆冷卻劑的平均溫度與基準溫度之間的溫度差而改變的第二邏輯值；根據第一邏輯值和第二邏輯值輸出反邏輯值；根據反邏輯值向渦輪機旁路閥控制單元輸出取決於反應堆冷卻劑的冷段溫度的壓強設置信號，以便用於排出反應堆的過量蒸汽；以及使用根據測量的主蒸汽頭壓強信號和總計壓強信號計算得到的偏差信號來控制是打開還是關閉渦輪機旁路閥，其中，總計壓強信號是通過對取決於蒸汽流量的主蒸汽頭壓強設置信號、取決於增壓器壓強的增壓器壓強偏離信號和壓強設置信號進行求和而獲得的。
通過參考附圖詳細描述本發明示例性實施例，本發明的以上和其它特徵和優勢將變得更加顯而易見，其中:
圖1是核電站的常規蒸汽旁路控制系統的框圖；
圖2是根據本發明實施例用於控制壓強設置信號的輸出以自動控制蒸汽旁路控制系統的裝置的框圖；
圖3是示出了壓強設定點的示例的曲線圖，由圖2所示的壓強設置信號輸出單元中存儲的壓強設定點減小偏離程序來設置的所述壓強設定點；
圖4是根據本發明實施例用於自動控制蒸汽旁路控制系統的裝置的框圖；
圖5是根據本發明實施例用於控制壓強設置信號的輸出以自動控制蒸汽旁路控制系統的方法的流程圖；以及
圖6是根據本發明實施例用於自動控制蒸汽旁路控制系統的方法的流程圖。
具體實施方式
在下文中，將通過參考
本發明實施例來詳細地描述本發明。本文所使用的術語「和/或」包括一個或多個相關列出項的任何一種組合及所有組合。
圖2是根據本發明實施例用於控制壓強設置信號的輸出來自動控制蒸汽旁路控制系統的裝置100的框圖。輸出控制裝置100包括壓強設置信號輸出單元110、第一邏輯值輸出單元120、第二邏輯值輸出單元130、NAND門電路單元140、第一輸出控制單元150和第二輸出控制單元160。
壓強設置信號輸出單元110存儲取決於反應堆冷卻劑的冷段溫度的壓強設置信號，以及如果輸入了與反應堆冷卻劑的冷段溫度相關的數據，則向第一輸出控制單元150輸出與數據相應的壓強設置信號。反應堆冷卻劑的冷段溫度是流入反應堆的冷卻劑的溫度。
壓強設置信號輸出單元110存儲偏離程序，偏離程序用於在反應堆冷卻劑的冷段溫度增大到特定溫度以上的情況下輸出壓強設置信號，以將壓強設定點減少特定值。具體地，將工廠技術規範中限定的操作限制的範圍內的偏離值(bias value)設置為壓強設定點。
圖3是示出了由圖2所示的壓強設置信號輸出單元110中存儲的壓強設定點減小偏離程序設置的壓強設定點的示例的曲線圖。如圖3所示，當反應堆冷卻劑的冷段溫度是與最小值相對應的550 ° 時，壓強設定點是O磅/平方英寸(psi)，以及當反應堆冷卻劑的冷段溫度是與最大值(即，工廠技術規範中限定的操作限制)相對應的570 T時，壓強設定點是-40psi。因此，如果輸入了與測量的反應堆冷卻劑的冷段溫度相關的數據，則壓強設置信號輸出單元HO輸出與反應堆冷卻劑的冷段溫度相對應的壓強設定點。
第一邏輯值輸出單元120計算隨反應堆功率的增大或減小而改變的第一邏輯值，並向NAND門電路單元140輸出計算得到的第一邏輯值。如果反應堆功率增大到第一基準比率以上和/或減小到第二基準比率以下，則第一邏輯值輸出單元120改變並輸出第一邏輯值。為此，第一邏輯值輸出單元120包括反應堆功率識別程序，並通過使用反應堆功率識別程序來輸出取決於反應堆功率的第一邏輯值。例如，當反應堆功率同步時，如果反應堆功率增大到與第一基準比率相對應的30%以上，則第一邏輯值輸出單元120將第一邏輯值從「I」變為「O」並向NAND門電路單元140輸出第一邏輯值「O」。此外，當反應堆功率去同步時，如果反應堆功率減小到與第二基準比率相對應的28%以下，則第一邏輯值輸出單元120將第一邏輯值從「O」變為「 I」並向NAND門電路單元140輸出第一邏輯值「 I」。
同時，在第一基準比率和第二基準比率之間存在不改變第一邏輯值的死區。例如，如果反應堆功率增大時的第一基準比率是30%，反應堆功率減小時的第二基準比率是28 %，則儘管反應堆功率從28 %以下開始增大並達到處於28 %和30 %之間的29 %，但是並不改變第一邏輯值。另一方面，儘管反應堆功率從30%以上開始減小並達到了處於28%和30%之間的29%，但是並不改變第一邏輯值。30% (B卩，第一基準比率)與28% (B卩，第二基準比率)之間與2%相對應的區段稱作關於反應堆功率的死區。
第二邏輯值輸出單元130計算隨反應堆冷卻劑的平均溫度與基準溫度之間的溫度差而改變的第二邏輯值，且向NAND門電路單元140輸出計算得到的第二邏輯值。基準溫度的值是通過將渦輪機功率轉換為溫度而獲得的。如果反應堆冷卻劑的平均溫度與基準溫度之間的溫度差增大到第一基準溫度以上和/或減小到第二基準溫度以下，則第二邏輯值輸出單元130改變且輸出第二邏輯值。為此，第二邏輯值輸出單元130包括溫度差識別程序，並使用溫度差識別程序根據反應堆冷卻劑的平均溫度與基準溫度之間的溫度差來輸出第二邏輯值。
例如，如果反應堆冷卻劑的平均溫度與基準溫度之間的溫度差在與第一基準溫度相對應的5 °F以上，則第二邏輯值輸出單元130將第二邏輯值從「O」變為「1」，並向NAND門電路單元140輸出改變後的第二邏輯值「I」。此外，如果溫度差在與第二基準溫度相對應的3 °F以下，則第二邏輯值輸出單元130將第二邏輯值從「I」變為「0」，並向NAND門電路單元140輸出改變後的第二邏輯值「O」。
同時，在第一基準溫度和第二基準溫度之間存在不改變第二邏輯值的死區。例如，如果反應堆冷卻劑的平均溫度與基準溫度之間的溫度差增大時的第一基準溫度是5 T，反應堆冷卻劑的平均溫度與基準溫度之間的溫度差減小時的第二基準溫度是3 °F，則儘管溫度差從3 T以下開始增大且達到處於3 T和5 °F之間的4 T，但是並不改變第二邏輯值。另一方面，儘管溫度差從5 T以上開始減小且達到了處於3 T和5 °F之間的4 °F，但是並不改變第二邏輯值。5 T (即，第一基準溫度)與:3 T (即，第二基準溫度)之間與2 °F相對應的區間稱作與反應堆冷卻劑的平均溫度與基準溫度之間的溫度差相關的死區。
NAND門電路單元140根據從第一邏輯值輸出單元120輸出的第一邏輯值和第二邏輯值輸出單元130輸出的第二邏輯值來計算反邏輯值，並向第一輸出控制單元150輸出反邏輯值。NAND門電路單元140的邏輯計算結果如表I所示。
[表I]
權利要求
1.一種用於控制壓強設置信號的輸出以便自動控制蒸汽旁路控制系統的裝置，所述裝置包括: 壓強設置信號輸出單元，用於根據反應堆冷卻劑的冷段溫度來輸出壓強設置信號； 第一邏輯值輸出單元，用於輸出隨反應堆功率而改變的第一邏輯值； 第二邏輯值輸出單元，用於輸出隨反應堆冷卻劑的平均溫度與基準溫度之間的溫度差而改變的第二邏輯值； NAND門電路，用於根據從第一邏輯值輸出單元輸出的第一邏輯值和從第二邏輯值輸出單元輸出的第二邏輯值，來輸出反邏輯值；以及 第一輸出控制單元，用於根據NAND門電路單元的反邏輯值控制是否向渦輪機旁路閥控制單元輸出壓強設置信號以便排出反應堆過量蒸汽。
2.如權利要求
1所述的裝置，其中，如果反應堆冷卻劑的冷段溫度增大到特定溫度以上，則壓強設置信號輸出單元輸出壓強設置信號以便將壓強設定點減小特定值。
3.如權利要求
1所述的裝置，其中，如果反應堆功率增大到第一基準比率以上或減小到第二基準比率以下，則第一邏輯值輸出單元改變並輸出第一邏輯值。
4.如權利要求
3所述的裝置，其中，在第一基準比率和第二基準比率之間存在不改變第一邏輯值的死區。
5.如權利要求
1所述的裝置，其中，如果反應堆冷卻劑的平均溫度與基準溫度之間的溫度差增大到第一基準溫度以上或者減小到第二基準溫度以下，則第二邏輯值輸出單元改變並輸出第二邏輯值。
6.如權利要求
5所述 的裝置，其中，在第一基準溫度和第二基準溫度之間存在不改變第二邏輯值的死區。
7.如權利要求
1所述的裝置，其中，如果反應堆功率小於特定比率且反應堆冷卻劑的平均溫度與基準溫度之間的溫度差大於特定溫度，則第一輸出控制單元控制向渦輪機旁路閥控制單元輸出壓強設置信號。
8.如權利要求
1所述的裝置，還包括第二輸出控制單元，用於根據操作員的控制信號控制是否向渦輪機旁路閥控制單元輸出壓強設置信號。
9.一種用於自動控制蒸汽旁路控制系統的裝置，所述裝置包括: 壓強設置信號輸出單元，用於根據反應堆冷卻劑的冷段溫度輸出壓強設置信號； 第一邏輯值輸出單元，用於輸出隨反應堆功率而改變的第一邏輯值； 第二邏輯值輸出單元，用於輸出隨反應堆冷卻劑的平均溫度與基準溫度之間的溫度差而改變的第二邏輯值； NAND門電路，用於根據從第一邏輯值輸出單元輸出的第一邏輯值和從第二邏輯值輸出單元輸出的第二邏輯值，來輸出反邏輯值； 第一輸出控制單元，用於根據NAND門電路單元的反邏輯值控制是否輸出壓強設置信號；以及 渦輪機旁路閥控制單元，用於通過使用計算得到的測量的主蒸汽頭壓強信號和總計壓強信號之間的偏差信號來控制是接通還是斷開渦輪機旁路閥，其中，總計壓強信號是通過對取決於蒸汽流量的主蒸汽頭壓強設置信號、取決於增壓器壓強的增壓器壓強偏離信號和壓強設置信號進行求和而獲得的。
10.一種用於控制壓強設置信號的輸出的方法，用於自動控制蒸汽旁路控制系統，所述方法包括: 分別輸出隨反應堆功率的增大或減小而改變的第一邏輯值和隨反應堆冷卻劑的平均溫度與基準溫度之間的溫度差而改變的第二邏輯值； 根據第一邏輯值和第二邏輯值輸出反邏輯值；以及 根據反邏輯值向渦輪機旁路閥控制單元輸出取決於反應堆冷卻劑的冷段溫度的壓強設置信號，以便排出反應堆的過量蒸汽。
11.如權利要求
10所述的方法，其中，輸出第一邏輯值包括:如果反應堆功率增大到第一基準比率以上或減小到第二基準比率以下，則改變並輸出第一邏輯值。
12.如權利要求
10所述的裝置，其中，輸出第二邏輯值包括:如果反應堆冷卻劑的平均溫度與基準溫度之間的溫度 差增大到第一基準溫度以上或者減小到第二基準溫度以下，則改變並輸出第二邏輯值。
13.如權利要求
10所述的裝置，其中，向渦輪機旁路閥控制單元輸出壓強設置信號包括:如果反應堆功率小於特定比率且反應堆冷卻劑的平均溫度與基準溫度之間的溫度差大於特定溫度，則向渦輪機旁路閥控制單元輸出壓強設置信號。
14.一種用於自動控制蒸汽旁路控制系統的方法，所述方法包括: 分別輸出隨反應堆功率的增大或減小而改變的第一邏輯值和隨反應堆冷卻劑的平均溫度與基準溫度之間的溫度差而改變的第二邏輯值； 根據第一邏輯值和第二邏輯值輸出反邏輯值； 根據反邏輯值向渦輪機旁路閥控制單元輸出取決於反應堆冷卻劑的冷段溫度的壓強設置信號，以便排出反應堆的過量蒸汽；以及 通過使用計算得到的測量的主蒸汽頭壓強信號和總計壓強信號之間的偏差信號來控制是接通還是斷開渦輪機旁路閥，其中，總計壓強信號是通過對取決於蒸汽流量的主蒸汽頭壓強設置信號、取決於增壓器壓強的增壓器壓強偏離信號和壓強設置信號進行求和而獲得的。
專利摘要
一種用於控制壓強設置信號的輸出的裝置，以便自動控制蒸汽旁路控制系統，所述裝置包括壓強設置信號輸出單元，用於根據反應堆冷卻劑的冷段溫度輸出壓強設置信號；第一邏輯值輸出單元，用於輸出隨反應堆功率而改變的第一邏輯值；第二邏輯值輸出單元，用於輸出隨反應堆冷卻劑的平均溫度與基準溫度之間的溫度差而改變的第二邏輯值；NAND門電路，用於根據從第一邏輯值輸出單元輸出的第一邏輯值和第二邏輯值輸出單元輸出的第二邏輯值來輸出反邏輯值；以及第一輸出控制單元，用於根據NAND門電路單元的反邏輯值，控制是否向用於排出反應堆過量蒸汽的渦輪機旁路閥控制單元輸出壓強設置信號。
文檔編號G21C7/36GKCN103165197SQ201210286933
公開日2013年6月19日 申請日期2012年8月13日
發明者宋明俊, 鄭時採, 樸贊億, 李周澣, 孫鍾柱 申請人:韓國電力技術株式會社導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan