[發(fā)明專利]核電站泵組壓力控制方法及裝置

有效

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• 申請日: 2012-11-30
• 公開（公告）號: CN102966578A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 惠瓏偉;李西安
• 申請（專利權(quán)）人: 中廣核工程有限公司;中國廣東核電集團有限公司
• 主分類號: F04D15/00
• 分類號: F04D15/00
• 代理公司: 深圳市順天達(dá)專利商標(biāo)代理有限公司 44217
• 代理人: 蔡曉紅;易釗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及核電技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種核電站泵組壓力控制方法及裝置。

背景技術(shù)

核電站的大型泵組啟動時，需要對泵入口壓力參數(shù)加強監(jiān)視，通常需要保證泵入口壓力參數(shù)不能低于某一定值，而泵入口壓力參數(shù)通常由于以下原因?qū)е卤萌肟趬毫档停?/p>

1、泵入口濾網(wǎng)密度細(xì)致，流量流通面積減小，當(dāng)管路流量增大時，導(dǎo)致泵入口壓力降低。

2、泵入口閥門沒有全開，導(dǎo)致系統(tǒng)管阻增大，管路介質(zhì)的局部損失增大。

3、泵入口介質(zhì)吸入高度不夠。

水泵工作時，葉輪入口處的壓力最低，如果葉輪入口處壓力低于飽和蒸汽壓力Pn（水開始汽化的壓力）時，水就開始汽化，同時溶解在水中的氣體也從水中逸出，形成許多蒸汽與氣體混合的小氣泡，這些小氣泡隨著水流進入葉輪內(nèi)，壓力超過飽和蒸汽壓力Pn的區(qū)域時，氣泡中的蒸汽又突然凝結(jié)成水，結(jié)果在氣泡消失處形成空洞，周圍的水急速沖入空洞，造成極大的水力沖擊。由于氣泡不斷的形成與凝結(jié)，強大的水擊壓力以極高的頻率反復(fù)地作用在葉輪上，時間長了，就會使金屬表面逐漸的因疲勞而破壞，通常稱這種破壞為剝蝕。在所產(chǎn)生的氣泡中還夾雜有一些活潑的氣體（氧氣），借助水蒸氣凝結(jié)時所釋放出的熱量對金屬起化學(xué)腐蝕作用，化學(xué)腐蝕與機械剝蝕的共同作用使金屬表面很快出現(xiàn)了蜂窩狀的麻點，并逐漸形成空洞，形成汽蝕現(xiàn)象。

水泵發(fā)生汽蝕時，水泵內(nèi)就會發(fā)出噪音和振動，同時因為在水流中有大量的氣泡，破壞了水流的連續(xù)性，阻塞流道，增大流動阻力，使水泵流量、揚程、功率和效率顯著下降，隨著汽蝕程度的加強，氣泡大量產(chǎn)生，最后造成了斷流。

大型泵組首次啟動及系統(tǒng)運行期間，泵組保護都是通過軟件即修改DCS（分布式控制系統(tǒng)Distributed?Control?System）組態(tài)的方式來實現(xiàn)的。而從DCS系統(tǒng)供貨、安裝、調(diào)試的進度來考慮，DCS系統(tǒng)無法滿足現(xiàn)場系統(tǒng)調(diào)試及機組運行需求，尤其是大型泵組啟動時的壓力保護需求。而一旦失去了保護，將會直接影響泵組首次啟動時的設(shè)備安全及核電站的安全運行狀態(tài)。

DCS系統(tǒng)的保護可以通過設(shè)計組態(tài)的方式來實現(xiàn)。而此項目主要難點在于重新進行保護方案策劃、成品設(shè)計、制造、及現(xiàn)場驗證工作。同時該系統(tǒng)需要考慮運行時的安全可靠性（例如供電）及穩(wěn)定性（例如參數(shù)波動不會導(dǎo)致保護誤動作或者拒動）等。該系統(tǒng)從核電站設(shè)備安全、進度控制方面來考慮是必須的。

現(xiàn)有技術(shù)方案主要是修改DCS系統(tǒng)的邏輯組態(tài)的方式來實現(xiàn)異常情況下泵組的停運，將泵入口壓力信號通過修改組態(tài)傳遞到停泵模塊上，詳細(xì)地講：當(dāng)泵入口壓力開關(guān)探測到壓力低于設(shè)定值時，泵入口壓力開關(guān)便會閉合，壓力信號便會傳遞至DCS邏輯處理模塊，經(jīng)過DCS邏輯處理模塊判斷后，將停泵指令傳遞給泵供電盤柜，以斷開泵組動力電源，從而達(dá)到停泵的目的。設(shè)計延時是為了防止壓力瞬態(tài)波動時產(chǎn)生停泵信號。

但DCS系統(tǒng)存在以下缺陷：

受制于供貨、安裝、調(diào)試等進度，在設(shè)備調(diào)試時，DCS不具備可用條件，不能滿足泵組啟動時的保護需求；

對原有的邏輯組態(tài)進行了修改，導(dǎo)致系統(tǒng)控制方式的變更，帶來其它不可控的風(fēng)險；

核島大多數(shù)設(shè)備屬于核安全級設(shè)備，保護屬于核安全級系統(tǒng)，設(shè)備調(diào)試時的儀控調(diào)試及維修人員沒有權(quán)限對邏輯組態(tài)進行修改（例如日本三菱DCS控制系統(tǒng)），此時需要向控制系統(tǒng)供應(yīng)商提出控制變更方案，設(shè)備調(diào)試顯得繁瑣、費事，這延長了設(shè)備調(diào)試的周期，而當(dāng)DCS升版或者系統(tǒng)改造時，會將原有變更覆蓋掉；

系統(tǒng)瞬態(tài)運行期間，設(shè)備有誤啟動的風(fēng)險存在；

每次啟動設(shè)備前，需要儀控人員配合工藝人員確認(rèn)DCS邏輯組態(tài)；

現(xiàn)場出現(xiàn)事故時，不能立即停運運行中的設(shè)備。

另外，泵組首次啟動還可通過LSA（試驗回路系統(tǒng)Test?Loops）系統(tǒng)來實現(xiàn)就地啟停控制，但LSA系統(tǒng)受制于各種條件均無法按時實現(xiàn)可用。當(dāng)泵組出現(xiàn)其他意外事故時，不能立即停運運行中的泵。

本發(fā)明正是基于以上背景，旨在研究應(yīng)對在DCS及LSA不可用的情況下的泵組保護裝置，保證泵組在異常工況下(例如泵入口壓力低)通過自動或者手動的方式迅速停止泵組的運行，保證設(shè)備的安全，從而節(jié)約建造工期及成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題之一在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種核電站泵組壓力控制方法。

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題之二在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種核電站泵組壓力控制裝置。