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摘要：稳压器压力控制系统（PPCS）是电厂控制系统(PLS)的一个重要子系统，提供稳压器压力保护及自动控制。其功能是在稳态工况下的所有运行功率水平下都保持一个固定的系统压力，在正常电厂瞬态过程中使系统压力保持在技术要求的允许范围内。稳压器的作用是维持核电机组反应堆冷却剂的压力处于设定的安全范围内。稳压器的压力控制系统是保证核动力装置安全、可靠运行、提高机组的可利用率的重要系统。
关键词：稳压器；压力控制
1概述
稳态运行时，压力波动限制在±0.2MPa 内；变工况运行时，压力波动±1.0MPa或更小的允许范围内；在事故工况时，针对系统压力急剧变化超出允许范围时，稳压器安全阀和自动卸压系统将保证堆芯和其它设备的安全[1]。若稳压器压力控制系统低压保护失效，压力过低，堆芯将超过热工安全设计准则，存在堆芯产生偏离泡核沸腾的风险；若稳压器压力控制系统高压保护失效，存在一回路压力超出设计的机械强度，触发安全阀减压。在稳压器压力超出高、低设定值时均将触发反应堆的自动停堆，影响机组的可利用率。稳压器的压力控制系统通过喷淋或加热等手段，保证压力不过度偏离设计值，保证机组可安全、稳定、持续运行，避免核电厂严重安全事故的发生。
本论文只对机组自动稳态运行期间稳压器压力控制系统的控制策略、动态响应等方面进行深入分析研究，总结系统调试的经验反馈，对稳压器压力控制系统整体性能进行评估及优化，保障机组的安全稳定运行，提高机组的可利用率。
2机组正常运行期间的压力控制策略
为提高二回路系统的效率，反应堆冷却剂系统（RCS）在高温下运行。为防止冷却剂产生大气泡，RCS维持的压力值需大于冷却剂临界沸腾压力[2]。稳压器在RCS中为此压力控制提供了一个控制点。稳压器压力控制系统（PPCS）在运行过程中对RCS压力进行精确调节，防止压力升高到需要专设安全设施驱动来防止超过压力边界的程度或下降到需要专设安全设施驱动来防止发生偏离泡核沸腾的可能。通过调节供给稳压器中的一组比例加热器的功率将压力精密控制到期望的整定值。启动备用加热器组并且利用稳压器中水的固有闪蒸（处于饱和）来适应压力的显著下降。通过驱动稳压器喷淋来凝结蒸汽，对压力的显著上升进行控制。在正常功率运行过程中，用 PPCS调节这些功能。
2.1 压力控制逻辑
通过四个相同的压力变送器监测稳压器压力。这四个仪表的信号由保护和安全监测系统（PMS）处理，然后将信号通过隔离器发送到PLS[3]。PPCS中主要控制的参数是系统测量压力与其额定值之差，此差值用于调节比例加热器和喷淋阀。一共有五组加热器：一个比例组和四个备用组。一共有两个相同的喷淋阀，为并联布置，使RCS冷却剂从回路1冷段流向稳压器汽空间。备用加热器以开关方式运行，而比例加热器和喷淋阀可进行调节。
2.2比例加热器响应
稳压器压力的测量值由四个压力变送器（RCS-PT191A~D）提供。PLS采用中值选择算法来选择稳压器压力信号。Pref的额定值为（15.4 MPa），但可通过主控室（MCR）中的软操来手动改变整定值。通过调节比例加热器控制来调节压力的微小变化，作用在比例加热器上的功率值是压力偏差信号（实际压力与整定值之差）的函数[4]。压力偏差越大，作用在比例加热器上的功率就越大。比例加热器对补偿Perror信号的响应为：当压力偏差<-0.103MPa，比例电加热器开度为100%，当压力偏差>+0.103MPa时比例电加热器输出为0，在-0.103MPa~0.103MPa之间时比例电加热器线性调节。如果偏差<-0.172MPa时，稳压器压力控制系统将自动启动备用加热器。
2.3备用加热器响应
在正常运行过程中，当仅靠比例加热器就能够恢复压力时，备用加热器失电。但是当压力下降到（15.24 MPa）以下时，备用加热器将通电，以升高压力。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆有四组备用加热器在稳压器压力下降到整定值以下时，用来升高稳压器压力。在自动运行过程中，这四组加热器以开关方式一起驱动。A组和B组的加热能力小于C组和D组。此外，A组和B组能够由柴油发电机供电，并且能够从一个就地控制站手动操作。如果偏差<-0.172MPa时，稳压器压力控制系统将自动启动备用加热器。一旦得电，备用加热器将保持工作，直到压力偏差>-0.138MPa。
2.4喷淋阀响应
喷淋阀将冷段冷却剂喷入稳压器上汽腔中的汽空间将蒸汽凝结来降低系统压力。如前所述，在正常稳压运行期间，喷淋阀关闭，喷淋旁通阀打开，使少量连续的稳压器喷淋流通过。发生导致浪涌进入稳压器的瞬态工况时，稳压器顶部的蒸汽泡被压缩[5]。这种压缩使得稳压器压力升高。当压力偏差>+0.172MPa时，喷淋阀开始打开，在压力偏差达到+0.517MPa时，喷淋阀开度将达到100%。这使得冷段冷却剂被喷入稳压器的汽空间，喷淋将把其中一些蒸汽凝结成液体，从而减小压力。
3稳压器压力控制系统的动态响应
为验证稳压器压力控制系统控制策略和控制参数设置的合理性[6]，现场进行了稳压器喷淋控制效率试验，试验分为喷淋阀阶跃开启和喷淋阀全开两种工况。
3.1喷淋阀阶跃开启系统响应
试验初期稳压器压力稳定在15.41MPa，稳压器压力由比例电加热器投入运行状态（MCR面板按钮Enabl），喷淋阀自动控制，备用电加热器04A/B置为手动运行状态，04C为手动停运模式，备用电加热器04D切为自动停运状态，稳压器喷淋阀开度保持在9%左右。试验开始后操作员在主控室通过软手操（稳压器压力控制按钮）手动增加稳压器喷淋阀A和喷淋阀B的开度至18%并维持5分钟，随后将喷淋阀A和喷淋阀B关闭并设为自动控制方式，稳压器压力通过控制系统进行自动调节。通过试验验证稳压器备用电加热器及喷淋阀根据稳压器压力值自动开启和关闭，稳压器压力能自动被调节到试验前的压力设定值。
3.2喷淋阀全开系统响应
试验初期稳压器压力稳定在15.41MPa，稳压器比例电加热器处于自动调节状态，备用电加热器A/B/D处于自动停运模式，备用电加热器C处于手动停运模式，喷淋阀置于自动控制模式，比例电加热器运行，备用电加热器和喷淋阀未投入。试验开始后操作员在主控室通过软手操手动全开稳压器喷淋阀A和喷淋阀B，持续喷淋直到比例电加热器开度达到100%，随后将喷淋阀A和喷淋阀B恢复为自动控制模式，稳压器压力通过控制系统进行自动调节。通过试验验证稳压器喷淋阀自动关闭，稳压器备用电加热器自动开启，稳压器压力自动被调节到试验前的设定值。
4结束语
本文对三代核电机组稳压器压力控制策略及动态响应进行了介绍，结合动态试验效果进一步优化稳压器电加热器和喷淋阀PID参数和其他重要的控制参数（设备动作设定值及控制死区等），以使稳压器电加热器和喷淋阀协调动作，保证反应堆冷却剂系统压力在机组正常运行和机组瞬态工况下维持反应堆主冷却剂系统压力在允许范围内，保障机组的安全稳定运行。
参考文献：
[1] 顾军．AP1000核电厂系统与设备[M]．北京：原子能出版社，2010．
[2] 俞金波．核电站数字化仪控系统的特点[J]．日科苑，2008，（22）．
[3]马进 刘长良等. 稳压器压力水位控制系统建模与仿真 [J]. 核科学与工程，2010，30（1）：9－14.
[4] 张淑慧 任永忠AP1000核电厂仪控系统介绍[J].自动化仪表.2010.31(10)：48-56.
[5]武万强. 核电站稳压器压力及液位控制系统研究 [J]. 热力发电，2016，45（10）：115－120．
[6]刘杰等. 基于系统理论的稳压器压力控制器安全性分析 [J].信息技术，2016，（2）：31－34．
论文作者:李欢
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第34期
论文发表时间:2019/4/4
标签：稳压器论文; 压力论文; 喷淋论文; 加热器论文; 控制系统论文; 冷却剂论文; 比例论文; 《建筑学研究前沿》2018年第34期论文;