功率控制要點(diǎn)課件

1、11 反應(yīng)堆功率控制系統(tǒng)負(fù)荷功率與反應(yīng)堆功率平衡電網(wǎng)負(fù)荷發(fā)動(dòng)機(jī)功率反應(yīng)堆功率反應(yīng)堆功率控制過(guò)程參數(shù)控制11.1 壓水堆核電廠功率控制概述包括：反應(yīng)堆功率控制系統(tǒng)反應(yīng)堆冷卻劑平均溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)壓器壓力控制系統(tǒng)穩(wěn)壓器水位控制系統(tǒng)蒸汽發(fā)生器水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)勵(lì)磁和電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)旁路控制系統(tǒng)反應(yīng)堆功率控制冷卻劑的T、P變化反應(yīng)功率間的不平衡TAVG為主被調(diào)量（反應(yīng)堆慣性大）控制棒的升降一回冷卻劑硼酸濃度啟、停、運(yùn)行一、壓水堆核電廠功率控制的功能反應(yīng)堆的啟停、功率升降、維持穩(wěn)態(tài)運(yùn)行負(fù)荷不得超過(guò)100%FP，允許10%FP階躍變化，允許5%FP/min的速率連續(xù)變化實(shí)現(xiàn)功率分布控制抵消反應(yīng)

2、性變化NSSS為保證電網(wǎng)要求，可適應(yīng)一定運(yùn)行暫態(tài)運(yùn)行暫態(tài)或設(shè)備故障，調(diào)節(jié)，保護(hù)不動(dòng)作二、壓水堆核電廠功率控制基本要求一回適應(yīng)二回參數(shù)正常汽輪機(jī)跟蹤電網(wǎng)負(fù)荷需求反應(yīng)堆輸出功率跟蹤電廠總功率變化穩(wěn)定工況：最優(yōu)TAVG變化在限值內(nèi)一回排出液體盡可能少主蒸汽PS在限值內(nèi)控制棒動(dòng)作不能頻繁主蒸汽安全閥不能動(dòng)作11.2 控制棒組件反應(yīng)堆功率由中子注量率決定移動(dòng)控制棒組件調(diào)硼功能1.啟動(dòng)反應(yīng)堆、維持恒定功率水平、升降功率及其停閉反應(yīng)堆；2.調(diào)節(jié)反應(yīng)堆功率使之與負(fù)荷要求一致；3.調(diào)整反應(yīng)堆軸向功率分布；4.補(bǔ)償在功率范圍內(nèi)由于冷卻劑溫度變化引起的反應(yīng)性變化以及補(bǔ)償與功率系數(shù)有關(guān)的反應(yīng)性變化?？刂瓢艚M件結(jié)構(gòu)每個(gè)

3、控制棒組件一般由24根吸收中子的棒組成，每個(gè)棒束組件有一根驅(qū)動(dòng)桿，由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)。在一個(gè)棒束組件移動(dòng)過(guò)程中，這些吸收中子的棒在組件的24根導(dǎo)向管中滑動(dòng)。典型的900MW壓水堆核電站棒束組件共53個(gè)。模式A運(yùn)行的反應(yīng)堆共有32個(gè)調(diào)節(jié)棒束組件和21個(gè)停堆棒束組件；模式G運(yùn)行的反應(yīng)堆有8個(gè)R棒束組件、16個(gè)N棒束組件、12個(gè)G棒束組件和17個(gè)停堆棒束組件。模式A控制棒組件分組和布置模式A共有53束黑棒組件，其中32束調(diào)節(jié)棒分為A、B、C、D四組，每組分為兩個(gè)子組。如下表：類別組子組棒束數(shù)目總吸收棒數(shù)調(diào)節(jié)棒A4、424X53B4、4C4、4D4、4停堆棒4、44、44、1在模式G中，控制棒組件有四組重

4、疊工作的棒束組件： N1、N2、G1、G2 、R。類別組子組棒束數(shù)目總吸收棒數(shù)調(diào)節(jié)棒灰棒G1G14、4（第一循環(huán)）24X49（后續(xù)循環(huán)）24X53G2G21 G224、4N1N11 N124、4N2N21 N224、4黑棒RR1 R24、4停堆棒SASA1 SA24、1SBSB1 SB24、4SCSC4控制棒分布圖功率棒 開(kāi)環(huán) 快 粗調(diào)R棒 閉環(huán) 快 精調(diào)調(diào)硼 閉環(huán) 慢功率調(diào)節(jié)棒棒位整定值與堆功率的關(guān)系控制棒組件移動(dòng)程序插棒順序?yàn)椋篏1G1+G2G2G2+N1N1+N2N2其原則是先插吸收率小的棒組，后插吸收率較大的棒組。最優(yōu)的重疊步數(shù)為：在第一循環(huán)，重疊步數(shù)為90步；第二循環(huán)及以后循環(huán)為：

5、。N2/N1/G2/G1:90/90/100棒組件移動(dòng)重疊程序如下圖所示。11.3 壓水堆功率控制系統(tǒng)核心系統(tǒng)壓水堆核電機(jī)組的功率調(diào)節(jié)裝置包括：發(fā)電機(jī)功率調(diào)節(jié)及所屬的汽輪機(jī)主蒸汽閥開(kāi)度調(diào)節(jié)；反應(yīng)堆冷卻劑平均溫度調(diào)節(jié)及與其相配合動(dòng)作的反應(yīng)堆控制棒組位置調(diào)節(jié)；冷卻劑硼酸濃度調(diào)節(jié)?？刂葡到y(tǒng)的性能衡量指標(biāo)：超調(diào)量；衰減率；調(diào)整時(shí)間。對(duì)壓水堆功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)而言，核功率超調(diào)與冷卻劑平均溫度超調(diào)同樣是衡量控制系統(tǒng)性能的重要指標(biāo)。下表列出了美國(guó)兩座核電站的相關(guān)情況。項(xiàng)目土爾凱核電站薩萊核電站熱工最大超功率%1218核功率保護(hù)定值%106.5111.0額定功率%100100功率超調(diào)量%3.03.0電離室誤差%1.

6、54.0整定值的復(fù)現(xiàn)性及漂移2.04.0由上表可見(jiàn)，正常運(yùn)行時(shí)功率超調(diào)量應(yīng)小于3%FP。冷卻劑平均溫度的超調(diào)量一般不應(yīng)大于2.5，此外還要求過(guò)渡過(guò)程不出現(xiàn)震蕩。由于大亞灣核電站是給廣東電網(wǎng)、香港電網(wǎng)供電，所以采用模式G運(yùn)行，達(dá)到電網(wǎng)調(diào)節(jié)的要求。模式G是負(fù)荷跟蹤運(yùn)行控制方式，是通過(guò)調(diào)節(jié)功率棒喝R棒以及調(diào)節(jié)慢化劑硼酸濃度實(shí)現(xiàn)對(duì)反應(yīng)性進(jìn)行控制的。功率棒是由G棒和N棒組成。壓水堆功率控制原理1、壓水堆核功率傳遞函數(shù)設(shè)N(S)為堆的核功率傳遞函數(shù)：式中 穩(wěn)態(tài)功率水平，lp為中子壽命， 為緩發(fā)中子份額； 為先驅(qū)核衰變常數(shù)。2、模式A功率控制在模式A中，反應(yīng)堆功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)是一個(gè)以平均溫度為主調(diào)節(jié)量的冷卻劑平

7、均溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)。它主要由三通道非線性調(diào)節(jié)器。主通道是平均溫度定值和測(cè)量通道構(gòu)成的閉環(huán)通道。它的組成設(shè)備有：控制棒邏輯控制裝置；大功率可控硅整流裝置和控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)等。反應(yīng)堆功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)有兩個(gè)基本目的：一、能使反應(yīng)堆輸出功率與負(fù)荷需求相適應(yīng)；二、當(dāng)有內(nèi)、外擾動(dòng)加入反應(yīng)堆時(shí)，能夠消除擾動(dòng)的作用。設(shè) -慢化劑溫度系數(shù)產(chǎn)生的反應(yīng)性； -控制棒移動(dòng)產(chǎn)生的反應(yīng)性； -燃料溫度系數(shù)產(chǎn)生的反應(yīng)性； K-汽輪機(jī)蒸汽閥門開(kāi)度。首先假設(shè)負(fù)荷增加，則汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速（或頻率）減小，由于調(diào)速器的作用，加大了汽輪機(jī)蒸汽閥門開(kāi)度K。則有下列調(diào)節(jié)過(guò)程：可見(jiàn)結(jié)果是使反應(yīng)堆輸出功率 跟蹤了負(fù)荷 的需求。當(dāng)外繞反應(yīng)性 加入反應(yīng)堆

8、時(shí)，其調(diào)節(jié)過(guò)程如下：最后的調(diào)節(jié)結(jié)果是使反應(yīng)堆功率恢復(fù)到原有水平。3、模式G功率控制此時(shí)反應(yīng)堆功率控制系統(tǒng)分為兩部分：由汽輪機(jī)負(fù)荷信號(hào)控制的功率控制系統(tǒng)這是一個(gè)開(kāi)環(huán)系統(tǒng)，由控制回路和監(jiān)督回路組成?？刂七^(guò)程是：按一個(gè)基本刻度曲線給出的負(fù)荷功率和功率控制棒的對(duì)應(yīng)位置，來(lái)確定棒組的定位，利用汽機(jī)負(fù)荷信號(hào)與棒位之間的定值關(guān)系，經(jīng)處理與實(shí)測(cè)位置比較，產(chǎn)生控制功率棒組移動(dòng)的方向和速度。11.4 平均溫度控制系統(tǒng)這是一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)，由平均溫度控制回路和功率失配前饋回路組成?；緞?dòng)態(tài)要求是：在額定負(fù)荷10%FP的階躍變化和5%/min的線性變化的瞬變條件下，在15%FP-100%FP范圍內(nèi)，系統(tǒng)能自動(dòng)調(diào)節(jié)平均溫度

9、達(dá)到其定值溫度?？刂七^(guò)程：控制回路產(chǎn)生棒束的速度和方向信號(hào)，汽機(jī)負(fù)荷產(chǎn)生平均溫度參考定值曲線，產(chǎn)生非線性增益及其與核功率的偏差。最后給出棒束驅(qū)動(dòng)的模擬信號(hào)和兩個(gè)方向的邏輯信號(hào)。11.5 控制棒位置監(jiān)視系統(tǒng)線圈（初級(jí)、次級(jí)、同名端）處理電路編碼（葛萊碼）環(huán)境惡劣（放射性）精度低（能滿足要求）可靠性高11.6 硼酸濃度控制對(duì)硼酸進(jìn)行調(diào)節(jié)的好處：減少控制棒數(shù)量改善軸向功率分布簡(jiǎn)化堆芯設(shè)計(jì)增大反應(yīng)堆后備反應(yīng)性一、硼酸調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用為控制反應(yīng)性（化學(xué)補(bǔ)償控制）而調(diào)整反應(yīng)堆冷卻劑的硼濃度；減少反應(yīng)堆冷卻劑中腐蝕產(chǎn)物及裂變產(chǎn)物的濃度；為反應(yīng)堆冷卻劑泵軸封提供高壓軸封水；灌注反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)，在冷態(tài)時(shí)提供將反

10、應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)加壓的高壓水源，當(dāng)反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)為熱態(tài)時(shí)，保持穩(wěn)壓器中的水位。二、硼酸濃度控制方式自動(dòng)方式稀釋方式加硼方式手動(dòng)補(bǔ)給方式改變硼酸濃度時(shí)，要經(jīng)常采樣檢測(cè)其濃度變化和所引起的調(diào)節(jié)棒束的移動(dòng)及其一回路的平均溫度變化。三、硼酸濃度控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)純水制備加硼裝置（泵）回收裝置壓水堆功率控制系統(tǒng)壓水堆功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)是核電站控制的核心系統(tǒng)，它決定了核電站的整個(gè)狀態(tài)。壓水堆核電機(jī)組的功率調(diào)節(jié)裝置包括：發(fā)電機(jī)功率調(diào)節(jié)及所屬的汽輪機(jī)主蒸汽閥開(kāi)度調(diào)節(jié)；反應(yīng)堆冷卻劑平均溫度調(diào)節(jié)及與其相配合動(dòng)作的反應(yīng)堆控制棒組位置調(diào)節(jié)；冷卻劑硼酸濃度調(diào)節(jié)。控制系統(tǒng)的性能衡量指標(biāo)：超調(diào)量；衰減率；調(diào)整時(shí)間。壓水堆功率控制原理1、壓水堆核功率傳遞函數(shù)設(shè)N(S)為堆的核功率傳遞函數(shù)：式中 穩(wěn)態(tài)功率水平，lp為中子壽命， 為緩發(fā)中子份額； 為先驅(qū)核衰變常數(shù)。反應(yīng)堆功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)有兩個(gè)基本目的：一、能使反應(yīng)堆輸出功率與負(fù)荷需求相適應(yīng)；二、當(dāng)有內(nèi)、外擾動(dòng)加入反應(yīng)堆時(shí)，能夠消除擾動(dòng)的作用。設(shè) -慢化劑溫度系數(shù)產(chǎn)生的反應(yīng)性； -控制棒移動(dòng)產(chǎn)生的反應(yīng)性； -燃料溫度系數(shù)產(chǎn)生的反應(yīng)性； K-汽輪機(jī)蒸汽閥門開(kāi)度。首先假設(shè)負(fù)荷增加，則汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速（或頻率）減小，由于調(diào)速器的作用，加大了汽輪機(jī)蒸汽閥門開(kāi)度K。則有下列調(diào)節(jié)過(guò)程：可見(jiàn)結(jié)果是使反應(yīng)堆輸出功率 跟蹤了負(fù)荷 的需求。當(dāng)外繞反應(yīng)性 加入反應(yīng)堆時(shí)，其調(diào)節(jié)過(guò)程如下：最后的調(diào)