[发明专利]一种核电站直流式蒸汽发生器出口温度控制方法

说明书

本发明公开了一种核电站直流式蒸汽发生器出口温度控制方法，包括以下步骤：1)获取蒸汽发生器出口温度设定值，同时获取当前蒸汽发生器出口温度测量值、冷却剂流量测量值及给水流量测量值；2)确定蒸汽发生器出口的冷却剂流量设定值及给水流量设定值；3)得冷却剂泵或风机变频器频率的设定值；4)得给水泵变频器频率的设定值；5)根据冷却剂泵或风机变频器频率的设定值调节冷却剂泵或风机的转速；根据给水泵变频器频率的设定值调节给水泵转速，以控制蒸汽发生器出口蒸汽温度，该方法能够有效提高核电站直流式蒸汽发生器出口温度控制的稳定性和灵活性。

技术领域

本发明属于核能科学与工程领域，涉及一种核电站直流式蒸汽发生器出口温度控制方法。

背景技术

核电站蒸汽发生器出口温度是核电站运行中最主要的控制变量之一。在核电机组启动、正常运行和升降负荷过程中，会有多种因素对蒸汽发生器出口温度造成影响，主要包括：反应堆功率、一回路冷却剂流量、给水温度、给水流量、减温水流量和温度等。核电站直流式蒸汽发生器在运行过程中，二次侧水容量和热容量均很小，缓冲能力非常有限，给水流量的控制是通过维持主蒸汽压力不变来进行调节的。由于主蒸汽温度变化对压力扰动的影响非常敏感，因此，直流蒸汽发生器在动态过程中，要实现动态平衡，对出口蒸汽温度控制系统有很高的要求。如果主蒸汽温度控制不好，长时间高温运行会导致蒸汽发生器传热管损坏，严重情况下引起爆管，在汽机侧会导致汽轮机寿命缩短，汽缸、叶片和高压缸前轴承等部件受到破坏。同样，主蒸汽长时间温度过低也会引起机组安全问题，导致汽轮机部件的热疲劳，汽缸和转子胀差等偏离正常运行工况。

由于蒸汽发生器出口温度控制的复杂性，主蒸汽温度的控制一直是核电站运行过程中的难点。对于采用直流式蒸汽发生器的核电机组，如高温气冷堆、钠冷快堆等，现阶段蒸汽发生器出口温度的控制都是采用调节冷却剂流量的方案来实现。具体的控制原理如下图1所示。现有的蒸汽发生器出口温度控制方案为串级控制，执行器为冷却剂泵或风机。蒸汽发生器出口温度控制系统作为串级控制回路的主回路，冷却剂流量控制系统作为串级控制回路的副回路。对于高温气冷堆而言，冷却剂为一回路氦气；对于钠冷快堆而言，冷却剂为钠。蒸汽发生器出口温度采用串级控制方式，与单回路控制相比，具有能够减小控制变量最大偏差和积分误差的优势，但也至少存在以下技术缺陷：(1)串级控制回路是基于控制变量扰动服从高斯分布的假设条件，其控制精度相对较高，但核电站直流式蒸汽发生器出口温度控制较复杂，其扰动并不完全符合高斯分布，使得单一的串级控制回路灵活性较差。尤其在机组变工况运行时，控制回路难以动态精确跟踪参数变化；(2)当用于控制蒸汽发生器出口温度的冷却剂流量控制系统发生异常故障时，单一的串级控制回路失去控制功能，蒸汽发生器出口温度将急剧变化，易引起反应堆跳堆等异常事件，稳定性较差。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种核电站直流式蒸汽发生器出口温度控制方法，该方法能够有效提高核电站直流式蒸汽发生器出口温度控制的稳定性和灵活性。

为达到上述目的，本发明所述的核电站直流式蒸汽发生器出口温度控制方法包括以下步骤：

1)获取蒸汽发生器出口温度设定值，同时获取当前蒸汽发生器出口温度测量值、冷却剂流量测量值及给水流量测量值；

2)计算蒸汽发生器出口温度设定值与测量得到的蒸汽发生器出口温度测量值之间的温度偏差，然后根据所述温度偏差利用蒸汽发生器出口温度控制器确定蒸汽发生器出口的冷却剂流量设定值及给水流量设定值；

3)计算冷却剂流量测量值与冷却剂流量设定值之间的冷却剂流量偏差，然后将冷却剂流量偏差输入到冷却剂流量控制器中，再将冷却剂流量控制器输出的冷却剂泵或风机的频率信号叠加冷却剂泵或风机的流量-转速前馈信号，得冷却剂泵或风机变频器频率的设定值；

4)根据给水流量设定值与给水流量测量值，计算给水流量偏差，再将给水流量偏差输入到给水流量控制器中，再将给水流量控制器输出的给水泵的频率信号叠加给水泵流量-转速前馈信号，得给水泵变频器频率的设定值；