壓水堆核電廠汽輪機(jī)進(jìn)汽壓力控制的研究

曹祥暉

摘要：在核電廠當(dāng)中，最為重要的部分之一就是反應(yīng)堆。在核電廠的運(yùn)行過程中，為了確保核安全，對(duì)于反應(yīng)堆的運(yùn)行工況要求，汽輪機(jī)應(yīng)當(dāng)予以充分的滿足。而汽輪機(jī)進(jìn)汽壓力控制就是為了確保反應(yīng)堆的正常功率。在實(shí)際工作中，主要分為正常壓力控制模式、反應(yīng)堆壓力控制模式等，這在核電廠的堆機(jī)協(xié)調(diào)控制當(dāng)中，是十分重要的組成部分。

關(guān)鍵詞：壓水堆核電廠；汽輪機(jī)；進(jìn)汽壓力控制

0前言

在核電廠中，發(fā)電的能量來自于核裂變反應(yīng)。在蒸汽發(fā)生器中，反應(yīng)堆冷卻劑對(duì)二回路的給水進(jìn)行加入，形成飽和的蒸汽，輸送到汽輪機(jī)當(dāng)中。對(duì)于電網(wǎng)需求的變化，通常采用堆跟機(jī)的模式，來控制核功率的變化。不過，核電廠中的反應(yīng)堆具有獨(dú)特的特性，因此要對(duì)其進(jìn)行充分的考慮，確保其穩(wěn)定、安全的運(yùn)行。對(duì)其，在堆機(jī)協(xié)調(diào)控制中，設(shè)置了反應(yīng)堆壓力模式。

1壓水堆核電廠的運(yùn)行模式

在壓水堆核電廠的運(yùn)行當(dāng)中，主要由基本負(fù)荷、負(fù)荷跟蹤等不同的運(yùn)行方式。其中，基本負(fù)荷運(yùn)行方式指的是在運(yùn)行過程中，反應(yīng)堆的功率決定了汽輪機(jī)的負(fù)荷。在基本負(fù)荷運(yùn)行方式之下，在電力系統(tǒng)和反應(yīng)堆功率之間，并不存在直接的控制反饋回路。同時(shí)，該運(yùn)行模式之下的功率控制系統(tǒng)十分簡(jiǎn)單，其主要作用是抑制反應(yīng)堆功率的不良波動(dòng)、在一定水平上維持反應(yīng)堆的功率，以及反應(yīng)堆的啟動(dòng)和停堆等。

在電力系統(tǒng)當(dāng)中，隨著核電所占的比例越來越高，在電網(wǎng)調(diào)峰工作當(dāng)中，核電廠的參與越來越頻繁，為電網(wǎng)電力需求的滿足做出了巨大的貢獻(xiàn)。這種隨著電網(wǎng)需求的變化，來調(diào)整核電廠核功率的運(yùn)行方式，就稱之為負(fù)荷跟蹤運(yùn)行方式。該運(yùn)行方式是一種典型的堆跟機(jī)運(yùn)行方式，在核電廠的諸多運(yùn)行方式當(dāng)中，其具有最高的靈活性[1]。在汽輪機(jī)控制系統(tǒng)的作用下，電網(wǎng)需求的變化能夠通過蒸汽流量的變化進(jìn)行直接的反映。對(duì)此，針對(duì)負(fù)荷的變化，反應(yīng)堆的控制系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)能夠及時(shí)做出響應(yīng)，從而滿足電網(wǎng)需求的變化。

2進(jìn)汽壓力控制

在汽輪機(jī)的進(jìn)汽過程中，應(yīng)當(dāng)對(duì)進(jìn)汽壓力進(jìn)行控制，從而高壓缸入口對(duì)蒸汽壓力的增長(zhǎng)速度、壓力最大值等參數(shù)進(jìn)行控制，從而限制蒸汽的需求，以此來達(dá)到對(duì)汽輪機(jī)負(fù)荷的限制作用。在進(jìn)汽壓力控制的過程中當(dāng)中，主要包括正常模式和反應(yīng)堆模式。

2.1正常模式

在核電廠的運(yùn)行過程中，如果在某一個(gè)限定值的范圍內(nèi)，對(duì)于機(jī)組的出力，電網(wǎng)或機(jī)組自身提出了相應(yīng)的要求，就需要對(duì)壓力控制功能進(jìn)行利用，從而施加一個(gè)限定值給機(jī)組出力。給定的壓力設(shè)定值與機(jī)組出力限值相當(dāng)，然后將壓力控制投入。此時(shí)，如果機(jī)組處理超出了限定值的范圍，壓力控制就會(huì)自動(dòng)入列運(yùn)行，將蒸汽的需求逐漸降低，從而控制實(shí)際壓力值，使其達(dá)到參考?jí)毫χ?。在機(jī)組出力下降到限定值范圍內(nèi)的時(shí)候，壓力控制則會(huì)自動(dòng)出列停止運(yùn)行。在實(shí)際操作過程中，通過人機(jī)界面，就能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)定參考?jí)毫Φ牟僮鳌?/p>

2.2反應(yīng)堆模式

在反應(yīng)堆模式下，其主要的目的是為了對(duì)反應(yīng)堆的功率進(jìn)行控制，避免其出現(xiàn)超調(diào)的情況。如果反應(yīng)堆的實(shí)際運(yùn)行功率達(dá)到額定功率的96%，核功率測(cè)量系統(tǒng)就會(huì)相應(yīng)的指令，命令汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)對(duì)壓力進(jìn)行控制。汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)在受到指令之后，會(huì)在第一時(shí)間對(duì)壓力參考值進(jìn)行整定，使其達(dá)到汽輪機(jī)的實(shí)際進(jìn)汽壓力[2]。通過這種方式，阻止負(fù)荷的進(jìn)一步提升，進(jìn)而避免反應(yīng)堆的功率持續(xù)升高。在穩(wěn)定了反應(yīng)隊(duì)功率之后，工作人員通過人機(jī)界面，對(duì)其進(jìn)行釋放操作。此時(shí)，汽輪機(jī)的參考?jí)毫?huì)逐漸緩慢的升高，一直達(dá)到汽輪機(jī)的進(jìn)汽壓力參考值，上升速率應(yīng)當(dāng)控制在每分鐘0.3%以下。同時(shí)，反應(yīng)堆功率、汽輪機(jī)負(fù)荷等也逐漸緩慢的升高，從而避免在接近滿功率的時(shí)候，反應(yīng)堆發(fā)生參數(shù)超調(diào)的情況。

3進(jìn)汽壓力控制的基本原理

在進(jìn)汽壓力控制過程當(dāng)中，主要會(huì)涉及到預(yù)先設(shè)置的進(jìn)汽允許壓力、壓力測(cè)量值、工作人員設(shè)定的壓力限制、壓力設(shè)定值等相關(guān)參數(shù)。而在正常運(yùn)行的過程中，進(jìn)汽壓力模式將不會(huì)發(fā)生作用。在正常壓力模式下，如果工作人員設(shè)定的壓力限制低于標(biāo)準(zhǔn)差，壓力設(shè)定值就會(huì)以工作人員的設(shè)定為準(zhǔn)，此時(shí)壓力設(shè)定值大于壓力測(cè)量值。利用PI調(diào)節(jié)器對(duì)二者的差值進(jìn)行調(diào)節(jié)，在工作人員設(shè)定的壓力限制所對(duì)應(yīng)的功率平臺(tái)下，對(duì)汽輪機(jī)的功率進(jìn)行維持，使汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)在正常壓力模式下運(yùn)行[3]。如果工作人員設(shè)定的壓力限制發(fā)生變化，汽輪機(jī)也能夠在相對(duì)應(yīng)的功率平臺(tái)下運(yùn)行。在反應(yīng)堆模式下，如果反應(yīng)堆的實(shí)際功率在96%以下，當(dāng)其上升到96%的時(shí)候，壓力設(shè)定值與工作人員設(shè)定的壓力限制相等。此時(shí)，核功率測(cè)量系統(tǒng)將會(huì)發(fā)出邏輯信號(hào)給汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。在接收到這一信號(hào)之后，汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)切換到反應(yīng)堆壓力控制模式。

4結(jié)論

在當(dāng)前的社會(huì)中，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市建設(shè)速度的不斷加快，對(duì)于電力能源的需求量也在快速的增長(zhǎng)。緊靠傳統(tǒng)的發(fā)電供電模式，已經(jīng)難以滿足社會(huì)中的實(shí)際需求。在這樣的情況下，很多新型的發(fā)電方式逐漸出現(xiàn)，而核能發(fā)電就是其中一個(gè)重要的方式。在核能發(fā)電廠當(dāng)中，反應(yīng)堆是最為重要的部分。因此，在壓水堆核電廠的運(yùn)行當(dāng)中，為了確保其運(yùn)行安全和穩(wěn)定，應(yīng)當(dāng)對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)汽壓力進(jìn)行良好的控制，從而確保核電廠發(fā)電的穩(wěn)定安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]王寶生,王冬青,張建民,邱建文,王建. 壓水堆核電廠蒸汽排放控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)仿真研究[J].核動(dòng)力工程,2011(05):38-44.

[2]曾彬,孫興東,展曉磊,尹剛.壓水堆核電廠汽輪機(jī)進(jìn)汽壓力控制的研究[J].核科學(xué)與工程,2011,S2:83-88.

[3]黃學(xué)孔,馬愛萍,孫奇,隋海明,楊洪.超臨界核電廠汽輪機(jī)和熱力系統(tǒng)的研究[J].核動(dòng)力工程,2013(01):75-77+96.endprint