放射性廢樹脂貯槽的超壓聯鎖保護系統及控制方法與流程

本發明涉及核電廠、核設施廢物處理技術領域，具體涉及放射性廢樹脂貯槽的超壓聯鎖保護系統及控制方法。

背景技術：

目前，核設施產生的放射性廢液，主要采用蒸發和離子交換凈化技術。放射性廢液經過蒸發系統后進入離子交換系統，和交換柱內的陰樹脂或陽樹脂進行離子交換。交換后的廢樹脂帶有大量的放射性。工程上采用廢樹脂貯槽來接收、貯存、轉運廢樹脂。因此廢樹脂貯槽是廢樹脂接收與轉運系統的關鍵設備。它的主要功能是用于接收、貯存來自廢樹脂轉運罐和離子交換系統產生的放射性廢樹脂，再轉運至廢樹脂計量槽進行水泥固化，形成穩定的固化體，便于以后的暫存、運輸及處置。

廢樹脂貯槽為常壓設備，設置了進料口、用于攪拌的壓空口、排氣口、溢流水口等管口和液位、樹脂界面測量儀表。由于廢樹脂貯槽操作壓力為常壓，而且操作過程中排氣閥都是處于打開狀態，往往在設備設計時不考慮超壓。但實際的生產運行反饋，廢樹脂貯槽在接收、壓空攪拌、轉運廢樹脂的實施過程中，系統壓力必須能快速、完全的釋放，確保廢樹脂貯槽維持在常壓使用狀態。如果系統設備出現排氣不暢的情況，廢樹脂貯槽可能因超壓而導致設備安全事故和工藝安全事故。設備安全事故即廢樹脂貯槽憋壓、變形；工藝安全事故即廢樹脂貯槽內水和廢樹脂在壓力較大的情況下進入排氣管或壓空管，造成放射性物質擴散，難于清理。

傳統的廢樹脂貯槽基本都是維修維護、運行操作方面去解決設備超壓帶來的設備變形及安全問題，這種解決方法成本大、耗時間長、維修頻繁，人員受輻射劑量照射多。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供放射性廢樹脂貯槽的超壓聯鎖保護系統，解決放射性廢樹脂貯槽在接收、攪拌、轉運廢樹脂時，由于超壓引起的設備變形及工藝安全的問題，提高放射性廢樹脂貯槽設備的可靠性及操作運行穩定性，充分保證放射性廢樹脂處理過程中的安全性。

此外，本發明還提供放射性廢樹脂貯槽的超壓聯鎖保護系統的控制方法。

本發明通過下述技術方案實現：

放射性廢樹脂貯槽的超壓聯鎖保護系統及控制方法，包括

放射性廢樹脂貯槽的超壓聯鎖保護系統，包括廢樹脂貯槽，廢樹脂貯槽連接有進料管、壓空管、排氣管、溢流水管和排液管，所述進料管上設置有進料閥，壓空管上設置有壓空閥，還包括第一聯鎖控制回路，所述第一聯鎖控制回路包括設置在廢樹脂貯槽內的壓力傳感器、進料閥和壓空閥，所述壓力傳感器、進料閥和壓空閥與PLC控制系統通信連接。

現有的廢樹脂貯槽只是簡單的設置有進料管、排液管和排氣管，依靠排氣管實現廢樹脂貯槽泄壓，但在實際的操作中，進入廢樹脂貯槽內的壓空沒作調節，壓空進入量要么過多或過少；壓空量過多，若排氣閥排氣不暢，就會引起設備超壓，造成設備變形或廢樹脂被壓入排氣管道等安全問題；壓空量過小，壓空攪拌不能使廢樹脂和水混合均勻，引起廢樹脂下料不暢和堵塞。這樣的方式不僅不能確保廢樹脂貯槽的壓空攪拌所需壓力，易導致廢樹脂貯槽超壓，而且無法實時檢測廢樹脂貯槽的壓力，超壓不僅會導致廢樹脂貯槽的變形，而且會造成放射性物質的擴散。

本發明所述壓力傳感器為現有技術，用于實時采集廢樹脂貯槽的內壓，并將采集到的內壓信號傳遞給PLC控制系統，由PLC控制系統分析判斷，當廢樹脂貯槽的內壓低于設定的上限值時，繼續加料和壓空，當廢樹脂貯槽的內壓達到上限時，由PLC控制系統發出指令關閉進料閥和壓控閥，避免由PLC控制系統內部出現超壓的問題。

本發明通過在現有的廢樹脂貯槽增設第一聯鎖控制回路，將廢樹脂貯槽的內壓控制在一定范圍內，確保廢樹脂貯槽不會出現超壓的情況，進而避免了廢樹脂貯槽因內部超壓導致的變形和放射性物質擴散的問題。

進一步地，還包括第二聯鎖控制回路，所述第二聯鎖控制回路包括進料閥和設置在排氣管上的排氣閥，所述進料閥和排氣閥與PLC控制系統通信連接。

先檢查排氣閥是否處于全開狀態，若排氣閥全開了，才能打開進料閥，防止操作失誤造成設備憋壓。

排氣閥與PLC控制系統通信連接，當排氣閥開啟時，由PLC控制系統發出指令先開啟排氣閥然后再開啟進料閥。

本發明通過設置第二聯鎖控制回路，避免了廢樹脂貯槽在不通氣的情況下直接進料導致的超壓的問題。

進一步地，還包括第三聯鎖控制回路，所述第三聯鎖控制回路包括壓空閥和排氣閥，所述壓空閥和排氣閥與PLC控制系統通信連接。

壓空閥必須滿足排氣閥處于全開狀態的條件時，才能被開啟，保證排氣通暢。

排氣閥與PLC控制系統通信連接，由PLC控制系統發出指令先開啟排氣閥然后再開啟壓空閥。

本發明通過設置第三聯鎖控制回路避免了廢樹脂貯槽因不通氣導致的超壓問題。

進一步地，還包括第一級保護系統，所述第一級保護系統包括與廢樹脂貯槽連接的排氣管Ⅰ，所述排氣管Ⅰ上設置有呼吸式安全閥和安全閥。

所述呼吸式安全閥和安全閥為現有技術，當廢樹脂貯槽處于常壓狀態時，呼吸式安全閥和呼吸閥均處于關閉狀態。當廢樹脂貯槽內負壓達到設定值時，呼吸閥自動開啟向廢樹脂貯槽內補氣，當廢樹脂貯槽內正壓達到設定值時，自動開啟呼吸閥自動開啟向外排氣，保證廢樹脂貯槽的安全，呼吸式安全閥壓力設定值略高于呼吸閥，與呼吸閥工作原理相同，呼吸式安全閥和呼吸閥在較低的壓力下，即能夠對廢樹脂貯槽進行排氣卸壓，使其處于常壓狀態工作，能夠很好的保證廢樹脂貯槽的安全。

本發明通過在現有的廢樹脂貯槽上增設排氣管Ⅰ，并且在排氣管Ⅰ上設置有用于調節廢樹脂貯槽內部壓力的呼吸式安全閥和安全閥，確保廢樹脂貯槽的內壓恒定在一定范圍內，避免出現超壓或壓力過低的問題。

進一步地，排氣管Ⅰ上還設置有就地壓力表和遠傳壓力變送器，所述遠傳壓力變送器與PLC控制系統通信連接。

所述就地壓力表和遠傳壓力變送器為現有技術，用于監測廢樹脂貯槽內的壓力，遠傳壓力變送器將信號傳到PLC控制系統，實現遠程監控，就地壓力表實現就地觀察。

進一步地，就地壓力表和遠傳壓力變送器設置在安全閥的前端，所述呼吸式安全閥設置在安全閥的出口端。

所述安全閥的前端具體是指排氣是氣流先經過的位置，如此設置在測量廢樹脂貯槽的壓力時沒有壓力損失。

進一步地，還包括第二級保護系統，所述第二級保護系統包括設置在壓空管上的減壓閥，在減壓閥的后端設置一個就地壓力表Ⅰ。

所述減壓閥為現有技術，所述減壓閥的后端具體是指氣流后經過的位置，減壓閥能夠對壓空管的空壓進行調節，當廢樹脂貯槽內的壓力過大時，由PLC控制系統發出指令開啟減壓閥對進入到廢樹脂貯槽內的空壓進行調節，避免空壓過大導致的廢樹脂貯槽內超壓的問題。

進一步地，所述減壓閥設置在壓空閥入口的前端。

如此設置便于調節壓力。

放射性廢樹脂貯槽的超壓聯鎖保護系統的控制方法，包括以下步驟：

1）、檢查排氣閥是否處于全開狀態，若排氣閥全開，才能打開進料閥；

2）、在排氣閥全開的狀態下由進料管接收廢樹脂至廢樹脂貯槽；

3）、檢查排氣閥是否處于全開狀態，若排氣閥全開，打開壓空閥；

4）、廢樹脂貯槽內的壓力傳感器實時感應到廢樹脂貯槽的內部壓力，并將信號傳遞給PLC控制系統，當廢樹脂貯槽內的負壓達到設定值時，呼吸閥向廢樹脂貯槽內補氣，當廢樹脂貯槽內正壓達到設定值時，呼吸閥向外排氣；

5）、廢樹脂貯槽內的壓力傳感器實時感應到廢樹脂貯槽的內部壓力，并將信號傳遞給PLC控制系統，當廢樹脂貯槽內的壓力達到設定的上限值時，PLC控制系統進行聲光報警并自動關閉進料閥和壓空閥，防止壓力超限。

采用本發明所示控制方法能夠很好對控制廢樹脂貯槽的內壓，能夠有效避免出現超壓的問題。

本發明與現有技術相比，具有如下的優點和有益效果：

1、本發明所述的硬件均屬于通用設備，采購成本低，而且聯鎖控制回路不復雜，軟件上易于實現，適合用于工程推廣。

2、本發明通過設置第一級保護系統和第一級保護系統，雙重保護對廢樹脂貯槽的壓力進行調節，將廢樹脂貯槽的壓力控制在穩定的常壓范圍內，避免廢樹脂貯槽內出現超壓的問題。

3、本發明通過軟件編程實現三個聯鎖控制回路，保證了設備安全，在控制室可遠程監控設備的壓力，以及進料閥、排氣閥、壓空閥的狀態，不需要人工現場干預，可自動實現聯鎖回路控制，自動化程度高。

4、樹脂貯槽增設三個聯鎖控制回路，可操作性高，運行穩定，維修量小，而且維護方便，減少了工作人員受輻射的劑量，保證了輻射安全。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發明實施例的進一步理解，構成本申請的一部分，并不構成對本發明實施例的限定。在附圖中：

圖1是超壓聯鎖保護系統的結構示意圖。

附圖中標記及對應的零部件名稱：

1-進料閥，2-壓空閥，3-排氣閥，4-溢流閥，5-排液閥，6-呼吸式安全閥，7-安全閥，8-就地壓力表，9-遠傳壓力變送器，10-減壓閥，110-進料管，111-壓空管，112-排氣管，113-溢流水管，114-排液管，115-排氣管Ⅰ，100-廢樹脂貯槽，200-溢流水貯槽，300-廢樹脂計量槽。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下面結合實施例和附圖，對本發明作進一步的詳細說明，本發明的示意性實施方式及其說明僅用于解釋本發明，并不作為對本發明的限定。

實施例1：

如圖1所示，放射性廢樹脂貯槽的超壓聯鎖保護系統，包括廢樹脂貯槽100，廢樹脂貯槽100連接有進料管110、壓空管111、排氣管112、溢流水管113和排液管114，所述進料管110上設置有進料閥1，壓空管111上設置有壓空閥2，還包括第一聯鎖控制回路，所述第一聯鎖控制回路包括設置在廢樹脂貯槽100內的壓力傳感器、進料閥1和壓空閥2，所述壓力傳感器、進料閥1和壓空閥2與PLC控制系統通信連接；還包括第二聯鎖控制回路，所述第二聯鎖控制回路包括進料閥1和設置在排氣管112上的排氣閥3，所述進料閥1和排氣閥3與PLC控制系統通信連接；還包括第三聯鎖控制回路，所述第三聯鎖控制回路包括壓空閥2和排氣閥3，所述壓空閥2和排氣閥3與PLC控制系統通信連接。

實施例2：

如圖1所示，本實施例基于實施例1，還包括第一級保護系統，所述第一級保護系統包括與廢樹脂貯槽100連接的排氣管Ⅰ115，所述排氣管Ⅰ115上設置有呼吸式安全閥6和安全閥7；還包括第二級保護系統，所述第二級保護系統包括設置在壓空管111上的減壓閥10，在減壓閥10的后端設置一個就地壓力表Ⅰ。

實施例3：

如圖1所示，本實施例基于實施例2，所述排氣管Ⅰ115上還設置有就地壓力表8和遠傳壓力變送器9，所述遠傳壓力變送器9與PLC控制系統通信連接；所述就地壓力表8和遠傳壓力變送器9設置在安全閥7的前端，所述呼吸式安全閥6設置在安全閥7的出口端；所述減壓閥10設置在壓空閥2入口的前端。

放射性廢樹脂貯槽的超壓聯鎖保護系統的控制方法，包括以下步驟：

1）、檢查排氣閥3是否處于全開狀態，若排氣閥3全開，才能打開進料閥1；

2）、在排氣閥3全開的狀態下由進料管110接收廢樹脂至廢樹脂貯槽100；

3）、檢查排氣閥3是否處于全開狀態，若排氣閥3全開，打開壓空閥2；

4）、廢樹脂貯槽100內的壓力傳感器實時感應到廢樹脂貯槽100的內部壓力，并將信號傳遞給PLC控制系統，當廢樹脂貯槽100內的負壓達到設定值時，呼吸閥7向廢樹脂貯槽100內補氣，當廢樹脂貯槽100內正壓達到設定值時，呼吸閥7向外排氣；

5）、廢樹脂貯槽100內的壓力傳感器實時感應到廢樹脂貯槽100的內部壓力，并將信號傳遞給PLC控制系統，當廢樹脂貯槽100內的壓力達到設定的上限值時，PLC控制系統進行聲光報警并自動關閉進料閥1和壓空閥2，防止壓力超限。

本發明的工作原理：廢樹脂貯槽100接收來自離子交換系統的廢樹脂，廢樹脂和水的混合物在重力輸送下通過進料管110進入廢樹脂貯槽100，下料前先關閉壓空閥2，再打開排氣閥3，使廢樹脂貯槽100處于常壓狀態，廢樹脂貯槽100內的廢樹脂需轉運到后續系統進行計量、固化處理，轉運前先進行壓空攪拌，待廢樹脂和水攪拌均勻后，打開排液閥5，再通過排液管114輸送到廢樹脂計量槽300內，整個轉運過程中排氣閥3一直處于打開狀態，防止設備憋壓。在壓空攪拌過程中，減壓閥10調節壓空進入量來限制貯槽內壓力超限，當廢樹脂貯槽100內廢液過多時，打開溢流閥4，溢流水經過溢流水管113進入到溢流水貯槽200內。當廢樹脂貯槽100處于常壓狀態時，呼吸式安全閥6和呼吸閥7均處于關閉狀態。當廢樹脂貯槽100內負壓達到設定值時，開啟呼吸閥7向廢樹脂貯槽100內補氣，當廢樹脂貯槽100內正壓達到設定值時，開啟呼吸閥7向外排氣，保證廢樹脂貯槽100的安全，呼吸式安全閥6壓力設定值略高于呼吸閥7，與呼吸閥7工作原理相同，呼吸式安全閥6和呼吸閥7在較低的壓力下，即能夠對廢樹脂貯槽100進行排氣卸壓，使其處于常壓狀態工作，能夠很好的保證廢樹脂貯槽100的安全。

以上所述的具體實施方式，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施方式而已，并不用于限定本發明的保護范圍，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。