核電站主回路的超壓保護的控制方法及系統的制作方法
【專利摘要】一種核電站主回路的超壓保護的控制方法及系統，該方法包括在實時溫度低于第一預設溫度T1時，余熱排出系統安全閥進入超壓保護狀態，穩壓器安全閥進入第一超壓保護狀態；實時溫度高于第一預設溫度T1時，余熱排出系統安全閥進入隔離狀態，穩壓器安全閥自動取消第一超壓保護狀態并進入第二超壓保護狀態。穩壓器安全閥的第二超壓保護狀態能夠對高溫超壓進行保護，且其第一超壓保護狀態與余熱排出系統安全閥的超壓保護狀態共同實現低溫時的超壓保護，正常情況下系統低溫超壓保護由余熱排出系統安全閥的開啟實現，余熱排出系統被隔離時，第一超壓保護狀態對系統的低溫超壓進行保護，加強了低溫工況下的超壓保護，顯著降低反應堆壓力容器脆性斷裂風險。
【專利說明】核電站主回路的超壓保護的控制方法及系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及壓水堆核電站的設計和建造中的反應堆壓力容器的保護，尤其涉及一種在余熱排出系統因為事故被隔離的情況下，實現簡單、有效的主回路冷態超壓防護的核電站主回路的超壓保護的控制方法及系統。
【背景技術】
[0002]反應堆壓力容器的材料為不銹鋼，在低溫工況下存在冷脆現象，尤其是經過長期輻照后，材料斷裂韌性會進一步降低。因此，低溫工況下，反應堆壓力容器脆性斷裂風險高，參見圖2是主回路壓力容器的溫度-極限承受壓力曲線示意圖，曲線Cl表示壓力容器在隨著溫度變化所能承受的極限壓力，曲線Cl的上方區域即為壓力容器脆性斷裂風險高的情況，反應堆冷卻劑系統運行壓力必須被限制在可接受的水平。
[0003]反應堆冷卻劑系統設置了穩壓器安全閥，用于執行功率運行期間主回路的超壓保護功能，但由于其開啟壓力較高，不能用作低溫工況下的超壓保護。
[0004]在啟、停堆期間，當系統溫度較低時，通常由余熱排出系統安全閥(開啟壓力定值:Pl)來防止主回路超壓。參照圖2，余熱排出系統安全閥投入保護狀態的條件是主回路溫度低于溫度Tl，在這種低溫狀態下，一旦主回路壓力到達壓力P1，余熱排出系統安全閥自動開啟進行卸壓。一旦余熱排出系統出現破口，該系統將被隔離，主回路只能依靠穩壓器上的安全閥(開啟壓力定值:P3)來執行超壓保護，由于穩壓器安全閥的自動開啟壓力太高，在溫度低于Tl的情況下不能保護壓力容器。
[0005]因此現有技術的上述低溫超壓保護完全依賴于余熱排出系統，導致主回路的低溫超壓保護比較脆弱。
【發明內容】
[0006]本發明要解決的技術問題在于，針對現有技術的上述低溫超壓保護完全依賴于余熱排出系統的保護脆弱的缺陷，提供一種在余熱排出系統因為事故被隔離的情況下，實現簡單、有效的主回路冷態超壓防護的核電站主回路的超壓保護的控制方法及系統。
[0007]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:構造一種核電站主回路的超壓保護的控制方法，所述方法包括以下步驟:
[0008]S1、檢測主回路的實時溫度和實時壓力并判斷主回路的實時溫度是否低于第一預設溫度Tl，如果是，轉步驟S2，否則，轉步驟S3 ；
[0009]S2、余熱排出系統安全閥進入超壓保護狀態，穩壓器安全閥進入第一超壓保護狀態；
[0010]S3、所述余熱排出系統安全閥進入隔離狀態，所述穩壓器安全閥自動取消所述第一超壓保護狀態并進入第二超壓保護狀態。
[0011]在本發明所述的核電站主回路的超壓保護的控制方法中，所述步驟S2具體包括:
[0012]在所述余熱排出系統安全閥處于正常狀態時，當所述主回路的壓力達到第一開啟壓力P1，所述余熱排出系統安全閥自動開啟，實現降低所述主回路的壓力；
[0013]在所述余熱排出系統安全閥失效時，當所述主回路的壓力達到第二開啟壓力P2，控制所述穩壓器安全閥的電磁閥自動帶電，以強制打開所述穩壓器安全閥，實現降低所述主回路的壓力。
[0014]在本發明所述的核電站主回路的超壓保護的控制方法中，所述步驟S3中，當所述主回路的壓力達到第三開啟壓力P3，所述穩壓器安全閥自動開啟，實現降低所述主回路的壓力。
[0015]在本發明所述的核電站主回路的超壓保護的控制方法中，所述第二開啟壓力P2大于所述第一開啟壓力P1。
[0016]在本發明所述的核電站主回路的超壓保護的控制方法中，所述第三開啟壓力P3大于所述第二開啟壓力P2。
[0017]在本發明所述的核電站主回路的超壓保護的控制方法中，所述步驟S2中的所述穩壓器安全閥投入第一超壓保護狀態必須由操作人員手動確認生效。
[0018]在本發明所述的核電站主回路的超壓保護的控制方法中，操作人員手動確認生效的條件是所述主回路的溫度小于所述第二預設溫度T2且所述主回路的壓力小于預設壓力P4。
[0019]在本發明所述的核電站主回路的超壓保護的控制方法中，所述預設壓力P4小于所述第一開啟壓力P1，所述第二預設溫度T2大于所述第一預設溫度Tl。
[0020]本發明還公開了一種核電站主回路的超壓保護的控制系統，所述系統包括主控系統、檢測系統、余熱排出系統和主回路系統；
[0021]所述主控系統分別與所述檢測系統、余熱排出系統和主回路系統相連接，所述檢測系統還分別與所述余熱排出系統和主回路系統相連接；
[0022]所述檢測系統用于檢測主回路的實時溫度和實時壓力并將結果輸送至所述主控系統；
[0023]所述主控系統用于判斷所述實時溫度是否低于第一預設溫度Tl，并在所述實時溫度低于第一預設溫度Tl時控制所述余熱排出系統的余熱排出系統安全閥進入超壓保護狀態以及主回路系統的穩壓器安全閥進入第一超壓保護狀態，所述主控系統還用于在所述實時溫度不低于所述第一預設溫度Tl時，控制所述余熱排出系統的余熱排出系統安全閥進入隔離狀態以及所述主回路系統的所述穩壓器安全閥自動取消所述第一超壓保護狀態并進入第二超壓保護狀態。
[0024]在本發明所述的核電站主回路的超壓保護的控制系統中，所述主控系統用于在所述余熱排出系統安全閥失效且所述主回路的壓力達到第二開啟壓力P2時，控制所述穩壓器安全閥的電磁閥自動帶電，以強制打開所述穩壓器安全閥，進而實現降低所述主回路的壓力。
[0025]實施本發明的核電站主回路的超壓保護的控制方法及系統，具有以下有益效果:本發明將穩壓器安全閥設置為可以處于第一超壓保護狀態和第二超壓保護狀態，其中第一超壓保護狀態與余熱排出系統安全閥的超壓保護狀態共同實現低溫時的超壓保護，正常情況下系統的低溫超壓保護首先由余熱排出系統安全閥的開啟進行保護，由于穩壓器安全閥完全獨立于余熱排出系統，因此在余熱排出系統出現狀況被隔離時，系統依賴于穩壓器安全閥的第一超壓保護狀態，第一超壓保護狀態同樣可以對系統的低溫超壓進行保護，且在高溫超壓時，穩壓器安全閥又可投入第二超壓保護狀態，第二超壓保護狀態用于系統高溫時的超壓保護，如此本發明在不影響原有的主回路超壓保護功能的前提下，加強了低溫工況下的主回路超壓保護，可以顯著降低反應堆壓力容器的脆性斷裂風險，而且本發明在不必增加額外的保護系統，實施成本低。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中:
[0027]圖1是本發明核電站主回路的超壓保護的控制系統的結構示意圖；
[0028]圖2是主回路壓力容器的溫度-極限承受壓力曲線示意圖；
[0029]圖3是本發明核電站主回路的超壓保護的控制方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0030]為了對本發明的技術特征、目的和效果有更加清楚的理解，現對照附圖詳細說明本發明的【具體實施方式】。
[0031]為了解決現有技術的低溫超壓保護完全依賴于余熱排出系統的保護脆弱的缺陷，本發明提供一種在余熱排出系統因為事故被隔離的情況下，實現簡單、有效的主回路冷態超壓防護的核電站主回路的超壓保護的控制方法及系統。
[0032]參考圖1是本發明核電站主回路的超壓保護的控制系統的結構示意圖；
[0033]核電站主回路的超壓保護的控制系統包括主控系統100、檢測系統200、余熱排出系統300和主回路系統400 ；
[0034]主控系統100分別與檢測系統200、余熱排出系統300和主回路系統400相連接，檢測系統200還分別與余熱排出系統300和主回路系統400相連接；
[0035]檢測系統200用于檢測主回路的實時溫度和實時壓力并將結果輸送至主控系統100 ；
[0036]主控系統100用于判斷實時溫度是否低于第一預設溫度Tl，并在實時溫度低于第一預設溫度Tl時控制余熱排出系統300的余熱排出系統安全閥進入超壓保護狀態以及主回路系統400的穩壓器安全閥進入第一超壓保護狀態，主控系統100還用于在實時溫度不低于第一預設溫度Tl時，控制余熱排出系統300的余熱排出系統安全閥進入隔離狀態以及主回路系統400的穩壓器安全閥自動取消第一超壓保護狀態并進入第二超壓保護狀態。
[0037]在余熱排出系統安全閥處于正常狀態時，當檢測系統200檢測到的主回路的壓力達到第一開啟壓力P1，余熱排出系統300內的余熱排出系統安全閥自動開啟，實現降低主回路的壓力；
[0038]在余熱排出系統安全閥失效時，當檢測系統200檢測到的主回路的壓力達到第二開啟壓力P2，主控系統100控制穩壓器安全閥的電磁閥自動帶電，以強制打開穩壓器安全閥，實現降低主回路的壓力。
[0039]參考圖3是本發明核電站主回路的超壓保護的控制方法的流程圖。
[0040]S1、檢測主回路的實時溫度和實時壓力；判斷主回路的實時溫度是否低于第一預設溫度Tl，是，轉步驟S2，否則轉步驟S3 ；
[0041]其中，步驟S2為針對主回路處于低溫時的超壓保護，步驟S3為針對主回路處于高溫時的超壓保護。
[0042]S2、余熱排出系統安全閥進入超壓保護狀態，穩壓器安全閥進入第一超壓保護狀態，具體執行步驟S21至S24 ；
[0043]本實施例中Tl優選的180攝氏度。
[0044]S21、如果主回路的反應堆壓力容器內的實時壓力沒有到達第一開啟壓力P1，則轉步驟SI繼續檢測實時溫度和實時壓力；如果達到，轉步驟S22 ；
[0045]S22、若余熱排出系統安全閥處于正常狀態未被隔離，則余熱排出系統安全閥自動開啟，實現降低主回路的壓力，在系統壓力降低到安全范圍內時，關閉余熱排出系統安全閥，轉步驟SI，繼續系統的超壓保護；若余熱排出系統安全閥被隔離，則轉S23 ；
[0046]S23、如果檢測到的反應堆壓力容器內的實時壓力沒有到達第二開啟壓力P2，轉步驟SI繼續檢測實時溫度和實時壓力；如果達到，轉步驟S24 ；
[0047]S24、穩壓器安全閥開啟，此處的開啟并不是依靠穩壓器安全閥感受壓力實現的自動開啟，而是控制穩壓器安全閥的電磁閥自動帶電，以強制打開穩壓器安全閥，實現主回路卸壓。由于主回路可能是滿水狀態，一旦發生冷態超壓事故，壓力上升非常快，為了有效保護壓力容器，穩壓器安全閥的開啟必須是自動的，在系統壓力降低到安全范圍內時，關閉穩壓器安全閥，轉步驟Si，繼續系統的超壓保護。
[0048]S3、余熱排出系統進入隔離狀態，穩壓器安全閥進入第二超壓保護狀態，第一超壓保護狀態自動失效。具體執行步驟S31至S32 ；
[0049]S31、如果主回路的實時壓力沒有到達第三開啟壓力P3，轉步驟SI繼續檢測實時溫度和實時壓力；如果到達，轉步驟S32 ；
[0050]S32、穩壓器安全閥自動開啟，實現降低主回路的壓力。此時穩壓器安全閥的開啟是完全通過感受壓力實現的自動開啟，在系統壓力降低到安全范圍內時，關閉穩壓器安全閥，轉步驟SI，繼續系統的超壓保護。
[0051]關于上述第一超壓保護狀態和第二超壓保護狀態:在主回路的溫度高于第一預設溫度Tl時，穩壓器安全閥自動進入第二超壓保護狀態后，第一超壓保護自動自動取消；在主回路的溫度低于第一預設溫度Tl時，穩壓器安全閥自動進入第一超壓保護狀態后，第二超壓保護不用控制其是否取消，因為如【背景技術】中已經提到，正是因為第二超壓保護的開啟壓力很高，所以不能用于低溫時的超壓保護。
[0052]其中，第二開啟壓力P2是依據壓力容器脆性斷裂風險來確定，且新增的第一超壓保護狀態投入后，為了不影響穩壓器安全閥現有的功率運行期間的超壓保護功能，第二開啟壓力P2應大于第一開啟壓力P1，這樣在原有的余熱排出系統正常工作時，低溫時的超壓保護依舊由余熱排出系統安全閥的開啟實現卸壓，只有在余熱排出系統出現狀況被隔離時，才由穩壓器安全閥執行低溫時的超壓保護，且第二開啟壓力P2與第一開啟壓力Pl不能太接近，否則會導致在壓力變化太快時余熱排出系統安全閥和穩壓器安全閥都開啟。
[0053]另外，第三開啟壓力P3大于第二開啟壓力P2。高溫時的超壓值比低溫時的超壓值高很多。
[0054]優選的，為了不影響穩壓器安全閥現有的功率運行期間的超壓保護功能，新增的第一超壓保護狀態是否能夠投入使用是需要由操作員手動確認生效的。且考慮到反應堆壓力容器內壓力的上升是非常快的，因此手動確認生效時主回路的壓力小于預設壓力P4，且為了避免影響高溫時穩壓器安全閥的工作，手動確認生效時主回路的溫度應低于第二預設溫度T2。
[0055]關于上述第二預設溫度T2和預設壓力P4:由于穩壓器安全閥增加的第一超壓保護狀態就是為了在余熱排出系統被隔離時對反應堆壓力容器的超壓進行保護，因此，在可能出現低溫時超壓的狀況之前必須手動確認穩壓器安全閥增加的第一超壓保護生效，且同樣的因為反應堆壓力容器的壓力變化太快，確認生效的操作要盡可能的提前，因此預設壓力P4應小于第一開啟壓力Pl，同樣的溫度方面，第二預設溫度T2應高于第一預設溫度Tl。
[0056]參考圖2，例如，用虛線C2表示反應堆啟堆或者停堆的過程，用虛線C3表示溫度低于Tl時的系統超壓過程。在溫度低于第二預設溫度T2且壓力小于預設壓力P4的時候，操作人員手動確認穩壓器的第一保護狀態可以生效。
[0057]關于低溫時的超壓保護，下面舉例以停堆的過程中的低溫超壓保護進行詳細闡述:停堆的過程中，溫度逐漸降低，當溫度低于第一預設溫度Tl時，余熱排出系統安全閥進入超壓保護狀態，同時穩壓器安全閥自動啟動第一超壓保護狀態。進入超壓保護狀態的余熱排出系統安全閥的開啟壓力為第一開啟壓力P1，進入第一超壓保護狀態的穩壓器安全閥的開啟壓力為第二開啟壓力P2，隨著壓力的不斷增加，一旦壓力到達第一開啟壓力P1，余熱排出系統安全閥自動開啟，實現主回路卸壓；如果余熱排出系統出現狀況，被隔離失效了，此時系統壓力得不到釋放繼續增加，當壓力到達第二開啟壓力P2時，控制穩壓器安全閥的電磁閥自動帶電，以強制打開穩壓器安全閥，實現主回路卸壓。如此實現低溫時的雙重超壓保護。
[0058]關于高溫時的超壓保護，下面舉例以啟堆的過程中的高溫超壓保護進行詳細闡述:在啟堆的過程中，溫度逐漸升高，當溫度高于第一預設溫度Tl時，余熱排出系統安全閥進入隔離狀態，同時穩壓器安全閥的第一超壓保護狀態自動取消并啟動第二超壓保護狀態。進入第二超壓保護狀態的穩壓器安全閥的開啟壓力為第三開啟壓力P3，隨著壓力的不斷增加，一旦壓力到達第三開啟壓力P3，穩壓器安全閥自動開啟，實現主回路卸壓。如此實現高溫時的雙重超壓保護。
[0059]上述僅僅是就低溫和高溫時的超壓保護選擇兩種情況進行闡述，并非限于上述情況，無論是啟堆還是停堆，實際上都涉及到上述低溫時的超壓保護和高溫時的超壓保護。
[0060]本發明將穩壓器安全閥設定為可以處于兩種狀態:第一超壓保護狀態和第二超壓保護狀態，其中第一超壓保護狀態與余熱排出系統安全閥的超壓保護狀態共同實現低溫時的超壓保護，正常情況下系統的低溫超壓保護首先由余熱排出系統安全閥的開啟進行保護，由于穩壓器安全閥完全獨立于余熱排出系統，因此在余熱排出系統出現狀況被隔離時，系統依賴于穩壓器安全閥的第一超壓保護狀態，第一超壓保護狀態同樣可以對系統的低溫超壓進行保護，且在高溫超壓時，穩壓器安全閥又可轉入第二超壓保護狀態，第二超壓保護狀態其實就是用于系統高溫時的超壓保護，如此本發明在不影響原有的主回路超壓保護功能的前提下，加強了低溫工況下的主回路超壓保護，可以顯著降低反應堆壓力容器的脆性斷裂風險，而且本發明在不必增加額外的保護系統，實施成本低。
[0061]上面結合附圖對本發明的實施例進行了描述，但是本發明并不局限于上述的【具體實施方式】，上述的【具體實施方式】僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通技術人員在本發明的啟示下，在不脫離本發明宗旨和權利要求所保護的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本發明的保護之內。
【權利要求】
1.一種核電站主回路的超壓保護的控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: 51、檢測主回路的實時溫度和實時壓力并判斷主回路的實時溫度是否低于第一預設溫度Tl，如果是，轉步驟S2，否則，轉步驟S3 ； 52、余熱排出系統安全閥進入超壓保護狀態，穩壓器安全閥進入第一超壓保護狀態； 53、所述余熱排出系統安全閥進入隔離狀態，所述穩壓器安全閥自動取消所述第一超壓保護狀態并進入第二超壓保護狀態。
2.根據權利要求1所述的核電站主回路的超壓保護的控制方法，其特征在于，所述步驟S2具體包括: 在所述余熱排出系統安全閥處于正常狀態時，當所述主回路的壓力達到第一開啟壓力P1，所述余熱排出系統安全閥自動開啟，實現降低所述主回路的壓力； 在所述余熱排出系統安全閥失效時，當所述主回路的壓力達到第二開啟壓力P2，控制所述穩壓器安全閥的電磁閥自動帶電，以強制打開所述穩壓器安全閥，實現降低所述主回路的壓力。
3.根據權利要求2所述的核電站主回路的超壓保護的控制方法，其特征在于，所述步驟S3中，當所述主回路的壓力達到第三開啟壓力P3，所述穩壓器安全閥自動開啟，實現降低所述主回路的壓力。
4.根據權利要求2所述的核電站主回路的超壓保護的控制方法，其特征在于，所述第二開啟壓力P2大于所述第一開啟壓力P1。
5.根據權利要求3所述的核電站主回路的超壓保護的控制方法，其特征在于，所述第三開啟壓力P3大于所述第二開啟壓力P2。
6.根據權利要求2所述的核電站主回路的超壓保護的控制方法，其特征在于，所述步驟S2中的所述穩壓器安全閥投入第一超壓保護狀態必須由操作人員手動確認生效。
7.根據權利要求6所述的核電站主回路的超壓保護的控制方法，其特征在于，操作人員手動確認生效的條件是所述主回路的溫度小于所述第二預設溫度T2且所述主回路的壓力小于預設壓力P4。
8.根據權利要求7所述的核電站主回路的超壓保護的控制方法，其特征在于，所述預設壓力P4小于所述第一開啟壓力P1，所述第二預設溫度T2大于所述第一預設溫度Tl。
9.一種核電站主回路的超壓保護的控制系統，其特征在于，所述系統包括主控系統(100)、檢測系統(200)、余熱排出系統(300)和主回路系統(400)； 所述主控系統(100 )分別與所述檢測系統(200 )、余熱排出系統(300 )和主回路系統(400)相連接，所述檢測系統(200)還分別與所述余熱排出系統(300)和主回路系統(400)相連接； 所述檢測系統(200)用于檢測主回路的實時溫度和實時壓力并將結果輸送至所述主控系統(100)； 所述主控系統(100)用于判斷所述實時溫度是否低于第一預設溫度Tl，并在所述實時溫度低于第一預設溫度Tl時控制所述余熱排出系統(300)的余熱排出系統安全閥進入超壓保護狀態以及主回路系統(400)的穩壓器安全閥進入第一超壓保護狀態，所述主控系統(100)還用于在所述實時溫度不低于所述第一預設溫度Tl時，控制所述余熱排出系統(300)的余熱排出系統安全閥進入隔離狀態以及所述主回路系統(400)的所述穩壓器安全閥自動取消所述第一超壓保護狀態并進入第二超壓保護狀態。
10.根據權利要求9所述的核電站主回路的超壓保護的控制系統，其特征在于，所述主控系統(100)用于在所述余熱排出系統安全閥失效且所述主回路的壓力達到第二開啟壓力P2時，控制所述穩壓器安全閥的電磁閥自動帶電，以強制打開所述穩壓器安全閥，進而實現降低所述主回路的壓力。
【文檔編號】G05D16/20GK104425043SQ201310379110
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年8月27日 優先權日:2013年8月27日
【發明者】張波, 劉競, 劉喜超, 高亞甫, 宮愛成 申請人:中廣核工程有限公司, 中國廣核集團有限公司