AP1000稳压器液位控制系统概述.doc

1、1AP1000 稳压器液位控制系统概述摘要：稳压器通过水装量/液位变化响应反应堆冷却剂系统（RCS）冷却剂密度的变化。在热态零功率到满功率期间，RCS 冷却剂温度不断升高，其体积增大。稳压器液位控制程序吸收这种变化。如果液位达到上充设定值，控制系统自动启动化学与容积控制系统（CVS）上充泵向 RCS补水。如果液位达到下泄设定值，控制系统自动打开 CVS系统下泄隔离阀，将冷却剂排放至核岛液体废物系统（WLS） 。稳压器液位控制系统（PLCS）在正常功率运行时完成上述功能。 关键词：稳压器；液位；控制 1、AP1000 稳压器液位控制系统概述 维稳压器液位控制系统（PLCS）是电厂控制系统（PLS

2、）的一个子系统，提供稳压器液位自动控制功能。PLCS 由相应的算法及在稳态运行时维持稳压器程控液位的相关硬件组成。在正常运行瞬态期间，PLCS 维持稳压器液位在运行限值之内，降低稳压器达到水实体状态使堆芯补水箱（CMT）触发的可能性。在主控室有运行状态指示，在系统故障或异常运行状态下为操纵员提供报警及显示。 程序液位是冷却剂平均温度（Tavg）的函数，反应堆功率升高时，Tavg也会升高，导致冷却剂膨胀。程序液位跟随反应堆功率即 Tavg成比例增加。控制系统通过调节化学与容积控制系统（CVS）系统的上充泵及下泄阀控制稳压器液位。 2液位在运行限值之内时，系统不会有动作。PLCS 设置低液位联锁，

3、闭锁自动控制，并关闭下泄隔离阀。在 CMT触发时，系统所有正常控制功能将被闭锁，并启动上充泵维持稳压器液位在可接受的限值内。 2、主要系统部件 稳压器液位变送器（RCS-LT-195A/B/C/D）： 变送器为差压式，下部引压管接在稳压器圆柱段，上部引压管接在稳压器顶部。稳压器液位参考段温度、RCS 压力和稳压器压力都对稳压器液位进行补偿。液位信号的补偿是在反应堆保护与安全监视系统（PMS）进行的，经过隔离装置送到 PLCS。 稳压器液位参考段温度（RCS-TI-193A/B/C/D） 传感器为 PT100热电阻。温度信号用来补偿液位仪表中冷却剂密度的变化。 下泄管线孔板侧隔离阀（CVS-PL

4、-V059） 该阀门为气动阀，是三个用于控制下泄的阀门之一。当达到下泄阀门开启设定值（CVS-Hi_LD）时，这个阀门第一个开启。 下泄管线安全壳内隔离阀（CVS-PL-V045） 该阀门为气动阀，是三个用于控制下泄的阀门之一。当达到下泄阀门开启设定值（CVS-Hi_LD）时，这个阀门第二个开启。 下泄管线安全壳外隔离阀（CVS-PL-V047） 该阀门为气动阀，是三个用于控制下泄的阀门之一。当达到下泄阀门开启设定值（CVS-Hi_LD）时，这个阀门第三个开启。 上充泵（CVS-MP-01A/B） 3上充泵用于在正常功率运行期间维持稳压器液位。两个泵都可以在主控室或远程停堆站通过 PLS手动控

5、制。两个泵不能同时处于自动控制模式，因此需要操纵员手动选择哪一个通过 PLS自动控制。处于自动模式的上充泵将在达到上充泵启动设定值（CVS-Lo-MK）后启动，在达到上充泵停止设定值（CVS-Hi-MK）后停止。 3、系统运行 PLCS 主要控制参数是稳压器测量液位和程序液位的偏差。PLCS 在偏差超过设定值时采取适当措施控制 CVS的响应。在液位超出控制区域上限值后，PLCS 将打开下泄隔离阀，移除冷却剂。在液位测量值回到控制区之后，阀门关闭。在液位下降到控制区下限值后，PLCS 启动上充泵向RCS补水。在液位回到控制区之后，上充泵停运（图 1） 。在 CMT触发后，系统所有正常控制功能将被

6、闭锁，并运行上充泵维持稳压器液位在可接受的限值内。 图 1 上充下泄动作设定值 3.1 稳压器液位控制偏差信号 稳压器液位控制偏差信号用来控制 CVS的上充及下泄。该信号的计算过程如下： 程序液位（Lp）：程序液位 Lp是在 PLCS中产生的，用来提供预期液位。Tavg 是通过隔离放大器从 PMS中得到的。Tavg 信号来自 PMS的 4个通道，经过中值选择被送到程序液位公式，得到程序液位。 经补偿的稳压器实测液位（Lc）： PMS利用压差变送器测量的液位信号及一回路参考段温度传感器来计算得出 Lc。4 个通道彼此隔离，独4立送到信号选择器。信号选择器采取中值选择逻辑得出最终的 Lc。 稳压器

7、液位控制偏差信号（Le）：实测液位与程序液位的差，控制偏差信号决定了 PLCS系统的响应。即： Le=Lc-Lp 3.2 上充和下泄控制 液位控制偏差信号 Le与上充泵启动、上充泵停止、下泄管线阀门开启动作的设定值进行比较。比较结果作为控制信号送到各个设备。CMT 触发的情况下响应会有所不同。 3.2.1 上充泵启动控制 正常功率运行期间，当液位控制偏差信号 Le小于上充泵启动设定值时，产生上充泵启动信号。也就是说，稳压器实际液位低于程序液位设置的目标值。 在 CMT触发时，上充泵启动信号仍可以产生，但是它不是由液位控制偏差与上充泵启动设定值比较得出的，而是由液位实际测量值 Lc与设定值比较直

8、接得出的。 上述两种情况都会产生上充泵启动信号。信号将启动选定的上充泵。操纵员选择 A泵或者 B泵启动。操纵员会尽量让两个泵的运行时间保持一致。如上所述，补水后稳压器液位或者 Le信号将会复位。泵启动后将持续补水至停泵信号产生。上述两种情况产生的补水信号同时也将 MCR中的报警信号复位。 3.2.2 上充泵停止控制 当液位控制偏差信号 Le大于上充泵停止设定值 CVS-Hi -MK时，产5生上充泵停止信号。 在 CMT触发时，上充泵停止信号仍可以产生，但是它不是由液位控制偏差与上充泵停止设定值比较得出的，而是由液位实际测量值 Lc与设定值比较直接得出的。 3.2.3 下泄阀门开启控制 当液位控

9、制偏差信号大于下泄阀门开启信号 CVS-Hi_LD时，下泄阀门开启。PLCS 按照特定的顺序开启 CVS的三个阀门 V059、V045 和V047，使 RCS冷却剂经过 CVS排放到 WLS系统。 3.2.4 下泄阀门关闭控制 下泄流减少了 RCS水装量，降低了稳压器液位。稳压器液位降低的同时，Le 信号也随之降低。当 Le信号低于 CVS-Lo_LD后，下泄阀门按与开启相反的顺序依次关闭。 3.2.5 CMT 触发后的运行 前面已经描述了 CMT触发后每个部件各自的响应，本节描述 PLCS总体上的响应，这样可以更准确的了解系统的响应情况。 如前所述，CMT 触发是由于 LOCA或其他使 RC

10、S水装量减少的事件。PLCS将通过下泄管线隔离阻止冷却剂减少，并启动上充泵来补偿冷却剂的损失。CMT 触发后，PLCS 的动作如下： 闭锁 CVS阀门自动开信号 当稳压器实测液位低于设定值，产生选定的上充泵的启动信号 当稳压器实测液位高于设定值，产生选定的上充泵的停止信号 4、指示、报警及监测 PLCS 在主控室提供如下设备的全开/全关状态指示： 6下泄管线隔离阀 WLS 系统隔离阀 净化管线隔离阀 上充截止阀 辅助喷淋隔离阀 上充隔离阀 PLCS 在主控室提供如下报警及指示： 存在低液位偏差信号，CMT 未触发时启动上充泵 存在高液位偏差信号，CMT 未触发时打开下泄管线隔离阀 存在低液位偏

11、差信号，CMT 触发时启动上充泵 正常运行时在主控室监测下列信号： 经补偿的稳压器液位 冷却剂平均温度 下泄隔离阀的全开指令信号 上充流量控制阀的阀位指令信号 下泄隔离阀的全开位置反馈信号 上充流量控制阀的位置反馈信号 上充泵的开/关指令信号 上充泵的开/关状态信号 5、手动控制 除了自动控制，上充及下泄功能都可以手动控制。手动控制通过在主控室的软控制实现。 76、AP1000 与传统核电站稳压器液位控制的比较 AP1000 作为第三代核电技术的代表，与传统压水堆核电站相比，具有更安全、更环保、更经济的特点，并且采用了全数字化的仪表和控制系统。AP1000 堆型的稳压器液位控制系统有如下特点： AP1000 稳压器容积达到 59m？，比传统压水堆核电站增大 50%，更能吸收瞬态引起的一回路水容积的变化，避免了电站瞬态时可能出现的危险，并减轻操纵员负担。 AP1000 采用屏蔽式主泵，消除了传统轴封泵的泄露，并且实现了不调硼进行负荷跟踪，因此不需要上充泵连续运行来补偿一回路冷却剂的减少。 AP1000 能够实现电站调峰及调频运行，稳压器液位控制系统设置了一个较为宽泛的调节带，并且该调节带的范围可以由操纵员调节，满足功率快速反复变化的要求。 参考文献： 1APP-PLS-J1-171，Rev.1 2APP-PLS-J1-071，Rev. 1