蒸汽發(fā)生器水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)

1、2022-7-1蒸汽發(fā)生器水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)n二回路的主要控制系統(tǒng)包括：二回路的主要控制系統(tǒng)包括： 1）蒸汽發(fā)生器水位及給水泵泵速控制系統(tǒng)）蒸汽發(fā)生器水位及給水泵泵速控制系統(tǒng) 2）蒸汽旁排控制系統(tǒng)）蒸汽旁排控制系統(tǒng) 3）汽水分離再加熱控制系統(tǒng)）汽水分離再加熱控制系統(tǒng) 4）冷凝器水位控制系統(tǒng)）冷凝器水位控制系統(tǒng) 5）凝結(jié)水再循環(huán)流量控制系統(tǒng)）凝結(jié)水再循環(huán)流量控制系統(tǒng) 6）除氧器水位和壓力控制系統(tǒng)）除氧器水位和壓力控制系統(tǒng) 7）加熱器的水位控制系統(tǒng)）加熱器的水位控制系統(tǒng)n 蒸汽發(fā)生器是壓水堆核電廠動(dòng)力裝置中主要設(shè)備之一。蒸汽發(fā)生器是壓水堆核電廠動(dòng)力裝置中主要設(shè)備之一。在三條熱工環(huán)路上，分別裝有一臺(tái)蒸汽發(fā)

2、生器。其主要功在三條熱工環(huán)路上，分別裝有一臺(tái)蒸汽發(fā)生器。其主要功能是把一回路冷卻劑從反應(yīng)堆堆芯帶出的熱量經(jīng)蒸汽發(fā)生能是把一回路冷卻劑從反應(yīng)堆堆芯帶出的熱量經(jīng)蒸汽發(fā)生器管壁傳給二回路水，使之產(chǎn)生蒸汽帶動(dòng)汽輪機(jī)作功。同器管壁傳給二回路水，使之產(chǎn)生蒸汽帶動(dòng)汽輪機(jī)作功。同時(shí)，一回路水流經(jīng)堆芯具有放射性，蒸汽發(fā)生器承擔(dān)了防時(shí)，一回路水流經(jīng)堆芯具有放射性，蒸汽發(fā)生器承擔(dān)了防止二回路水被污染的第二道生物防護(hù)屏障。止二回路水被污染的第二道生物防護(hù)屏障。n 在運(yùn)行過程中，如果蒸汽器發(fā)生器在運(yùn)行過程中，如果蒸汽器發(fā)生器液位低液位低，會(huì)有下列危，會(huì)有下列危險(xiǎn)險(xiǎn):引起蒸汽進(jìn)入給水環(huán)，從而將在給水管道中產(chǎn)生危引起蒸汽進(jìn)

3、入給水環(huán)，從而將在給水管道中產(chǎn)生危險(xiǎn)的汽錘險(xiǎn)的汽錘;引起管束傳熱惡化引起管束傳熱惡化;引起蒸汽發(fā)生器的管板引起蒸汽發(fā)生器的管板熱沖擊。如果熱沖擊。如果液位高液位高會(huì)有淹沒人字十燥器的危險(xiǎn)，使蒸汽會(huì)有淹沒人字十燥器的危險(xiǎn)，使蒸汽干度降低而危害汽輪機(jī)葉片。干度降低而危害汽輪機(jī)葉片。一、蒸汽發(fā)生器水位控制概述n 蒸汽發(fā)生器液位控制系統(tǒng)的蒸汽發(fā)生器液位控制系統(tǒng)的任務(wù)任務(wù)是在正常運(yùn)行的各種工是在正常運(yùn)行的各種工況下能維持液位在設(shè)定值的某一偏差范圍內(nèi)況下能維持液位在設(shè)定值的某一偏差范圍內(nèi);在機(jī)組脫扣在機(jī)組脫扣的情況下，通過自動(dòng)或手動(dòng)調(diào)整汽、水流量使液位恢復(fù)到的情況下，通過自動(dòng)或手動(dòng)調(diào)整汽、水流量使液位恢復(fù)

4、到設(shè)定值范圍。設(shè)定值范圍。n 蒸汽發(fā)生器液位控制系統(tǒng)的一般技術(shù)要求蒸汽發(fā)生器液位控制系統(tǒng)的一般技術(shù)要求: （1）在穩(wěn)態(tài)功率運(yùn)行工況下能維持蒸汽發(fā)生器液位在程）在穩(wěn)態(tài)功率運(yùn)行工況下能維持蒸汽發(fā)生器液位在程序設(shè)定值上，穩(wěn)態(tài)偏差要小序設(shè)定值上，穩(wěn)態(tài)偏差要小; （2）在熱態(tài)零功率到滿功率范圍內(nèi)，負(fù)荷以）在熱態(tài)零功率到滿功率范圍內(nèi)，負(fù)荷以5%FP/min線性變化時(shí)，能自動(dòng)跟蹤負(fù)荷的變化，維持液位在預(yù)定的線性變化時(shí)，能自動(dòng)跟蹤負(fù)荷的變化，維持液位在預(yù)定的范圍之內(nèi)范圍之內(nèi); （3）液位控制系統(tǒng)能承受）液位控制系統(tǒng)能承受10%給水流量和蒸汽流量階給水流量和蒸汽流量階躍變化或冷卻劑平均溫度躍變化或冷卻劑平均溫度

5、3的階躍變化。液位最大超的階躍變化。液位最大超調(diào)量在調(diào)量在300mm之內(nèi)，衰減率應(yīng)大于之內(nèi)，衰減率應(yīng)大于0.7; （4）在滿功率運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)能承受一）在滿功率運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)能承受一50%FP負(fù)荷的階躍負(fù)荷的階躍變化（在蒸汽旁通控制系統(tǒng)協(xié)助下），保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行變化（在蒸汽旁通控制系統(tǒng)協(xié)助下），保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。5n 水位測量水位測量 蒸汽發(fā)生器的水位是在蒸汽發(fā)生器筒體和管束外套之蒸汽發(fā)生器的水位是在蒸汽發(fā)生器筒體和管束外套之間的環(huán)形部分測得，即冷柱中的水位。間的環(huán)形部分測得，即冷柱中的水位。每個(gè)蒸汽發(fā)生器包括：每個(gè)蒸汽發(fā)生器包括：1臺(tái)臺(tái)“寬量程寬量程”水位變送器：用于低負(fù)荷以及手動(dòng)控制給水位變送

6、器：用于低負(fù)荷以及手動(dòng)控制給水流量調(diào)節(jié)閥時(shí)顯示蒸汽發(fā)生器水位的變化趨勢。水流量調(diào)節(jié)閥時(shí)顯示蒸汽發(fā)生器水位的變化趨勢。4臺(tái)臺(tái)“窄量程窄量程”水位變送器：用于蒸汽發(fā)生器水位的顯示水位變送器：用于蒸汽發(fā)生器水位的顯示和保護(hù)，其中和保護(hù)，其中2臺(tái)還用于控制。臺(tái)還用于控制。二、蒸汽發(fā)生器水位控制的原理及功能 n 影響水位的因素：影響水位的因素： 給水流量、給水溫度、反應(yīng)堆冷卻劑溫度、蒸汽流給水流量、給水溫度、反應(yīng)堆冷卻劑溫度、蒸汽流量量6n給水流量階躍變化水位的響應(yīng)給水流量階躍變化水位的響應(yīng)211)(dscsbsKsasL050100150200-20246各工況下給水流量階躍增加后水位的變化趨勢 5%

7、15%30%50%100%低負(fù)荷下，水位過渡過程延續(xù)的時(shí)間比較長，需要低負(fù)荷下，水位過渡過程延續(xù)的時(shí)間比較長，需要23min才能恢復(fù)穩(wěn)定；而在高負(fù)荷時(shí)，給水流量變化造成水位變才能恢復(fù)穩(wěn)定；而在高負(fù)荷時(shí)，給水流量變化造成水位變化時(shí)間比較短，只有化時(shí)間比較短，只有4059s。這也是低負(fù)荷下蒸汽發(fā)生器。這也是低負(fù)荷下蒸汽發(fā)生器水位調(diào)節(jié)困難的原因之一。水位調(diào)節(jié)困難的原因之一。7n蒸汽流量階躍變化水位的響應(yīng)蒸汽流量階躍變化水位的響應(yīng)050100150200-15-10-505蒸汽流量階躍增大情況下蒸汽發(fā)生器水位響應(yīng) 5%15%30%50%100%fsesasT1)(若不考慮溫度作用，水位對蒸汽流量階躍變

8、化的響應(yīng)和若不考慮溫度作用，水位對蒸汽流量階躍變化的響應(yīng)和對給水流量階躍變化的響應(yīng)時(shí)相同的。對給水流量階躍變化的響應(yīng)時(shí)相同的。8n反應(yīng)堆冷卻劑平均溫度變化水位的響應(yīng)反應(yīng)堆冷卻劑平均溫度變化水位的響應(yīng)若一回路平均溫度階躍增加，傳到二回路的熱量增加，使若一回路平均溫度階躍增加，傳到二回路的熱量增加，使更多水汽化，在上升通道將產(chǎn)生更多的汽泡，使循環(huán)流動(dòng)更多水汽化，在上升通道將產(chǎn)生更多的汽泡，使循環(huán)流動(dòng)阻力增大，造成在短時(shí)間內(nèi)水位虛假上升，隨后由于蒸汽阻力增大，造成在短時(shí)間內(nèi)水位虛假上升，隨后由于蒸汽產(chǎn)量增大導(dǎo)致給水流量與蒸汽流量不平衡，從而引起水位產(chǎn)量增大導(dǎo)致給水流量與蒸汽流量不平衡，從而引起水位下

9、降。下降。n給水溫度變化對水位的影響給水溫度變化對水位的影響給水溫度降低使下降通道中水的過冷度增加，在上升通道給水溫度降低使下降通道中水的過冷度增加，在上升通道中沸騰區(qū)減小，含汽量減小，導(dǎo)致兩相流流動(dòng)加速，水位中沸騰區(qū)減小，含汽量減小，導(dǎo)致兩相流流動(dòng)加速，水位下降。另外，由于沸騰區(qū)減小，蒸汽流量降低，使帶入再下降。另外，由于沸騰區(qū)減小，蒸汽流量降低，使帶入再循環(huán)的水量也減少，也使水位降低。循環(huán)的水量也減少，也使水位降低。9n水位調(diào)節(jié)方式：通過控制進(jìn)入蒸汽發(fā)生器的給水水位調(diào)節(jié)方式：通過控制進(jìn)入蒸汽發(fā)生器的給水流量來實(shí)現(xiàn)。流量來實(shí)現(xiàn)。n執(zhí)行機(jī)構(gòu)：主給水調(diào)節(jié)閥，旁路給水調(diào)節(jié)閥，兩執(zhí)行機(jī)構(gòu)：主給水調(diào)節(jié)

10、閥，旁路給水調(diào)節(jié)閥，兩臺(tái)汽動(dòng)給水泵臺(tái)汽動(dòng)給水泵n水位控制系統(tǒng)的構(gòu)成水位控制系統(tǒng)的構(gòu)成液位調(diào)節(jié)系統(tǒng)液位調(diào)節(jié)系統(tǒng)給水泵轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)給水泵轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)10n調(diào)節(jié)閥開度階躍變化時(shí)給水流量的響應(yīng)調(diào)節(jié)閥開度階躍變化時(shí)給水流量的響應(yīng)對于微小的閥位變化對于微小的閥位變化在在50%FP時(shí)，一臺(tái)給水泵處于自動(dòng)，另一臺(tái)停運(yùn)的情況時(shí)，一臺(tái)給水泵處于自動(dòng)，另一臺(tái)停運(yùn)的情況下，響應(yīng)最慢，衰減最快：下，響應(yīng)最慢，衰減最快：在在100%FP時(shí)，兩臺(tái)給水泵都處于自動(dòng)的情況下，其傳時(shí)，兩臺(tái)給水泵都處于自動(dòng)的情況下，其傳遞函數(shù)相近似：遞函數(shù)相近似：)()(5 . 0sVesGs22211)(sssV開度%/)31)(121 ()7

11、1 ( 1 . 7)(skgssssG開度%/).)(skgssG5311118s)3.3(1(s)11n綜合綜合evveQsssGQsGQQsGsG1211)()(223021122022-7-1華北電力大學(xué)12三、蒸汽發(fā)生器水位控制系統(tǒng) I13三、液位控制系統(tǒng)n蒸汽發(fā)生器液位控制系統(tǒng)是由蒸汽流量、液位偏蒸汽發(fā)生器液位控制系統(tǒng)是由蒸汽流量、液位偏差和給水流量構(gòu)成的三參量控制系統(tǒng)。通過調(diào)節(jié)差和給水流量構(gòu)成的三參量控制系統(tǒng)。通過調(diào)節(jié)并聯(lián)安裝在每條給水管路上的（蒸汽發(fā)生器入口并聯(lián)安裝在每條給水管路上的（蒸汽發(fā)生器入口側(cè)）兩個(gè)調(diào)節(jié)閥的閥門開度控制給水流量，從而側(cè)）兩個(gè)調(diào)節(jié)閥的閥門開度控制給水流量，從

12、而實(shí)現(xiàn)液位調(diào)節(jié)。兩個(gè)調(diào)節(jié)閥中一個(gè)是主給水調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)液位調(diào)節(jié)。兩個(gè)調(diào)節(jié)閥中一個(gè)是主給水調(diào)節(jié)閥，也稱閥，也稱“高流量閥高流量閥”，用于負(fù)荷在，用于負(fù)荷在18%FP以上的以上的液位調(diào)節(jié)液位調(diào)節(jié);另一個(gè)是旁路給水調(diào)節(jié)閥，也稱另一個(gè)是旁路給水調(diào)節(jié)閥，也稱“低流低流量閥量閥”，用于啟動(dòng)低負(fù)荷時(shí)的液位調(diào)節(jié)，在高負(fù)荷，用于啟動(dòng)低負(fù)荷時(shí)的液位調(diào)節(jié)，在高負(fù)荷時(shí)，保持全開。時(shí)，保持全開。n蒸汽發(fā)生器水位設(shè)定值蒸汽發(fā)生器水位設(shè)定值 蒸汽發(fā)生器的液位設(shè)定值隨負(fù)荷變蒸汽發(fā)生器的液位設(shè)定值隨負(fù)荷變化。負(fù)荷是指蒸汽發(fā)生器總的蒸汽負(fù)化。負(fù)荷是指蒸汽發(fā)生器總的蒸汽負(fù)荷，即汽輪機(jī)進(jìn)汽流量、進(jìn)人除氧器荷，即汽輪機(jī)進(jìn)汽流量、進(jìn)人除氧器的

13、新蒸汽流量的新蒸汽流量(ADG(ADG信號(hào)表示信號(hào)表示) )和排往和排往凝汽器的新蒸汽流量凝汽器的新蒸汽流量(GCTc(GCTc信號(hào)表示信號(hào)表示) )之和。之和。 在低負(fù)荷時(shí)，蒸汽發(fā)生器蒸汽壓在低負(fù)荷時(shí)，蒸汽發(fā)生器蒸汽壓力高，水的密度大，為了防止發(fā)生二力高，水的密度大，為了防止發(fā)生二回路管道斷裂事件時(shí)，向安全殼釋放回路管道斷裂事件時(shí)，向安全殼釋放更多的能量，造成安全殼破壞，采用更多的能量，造成安全殼破壞，采用較低的液位定值以保持蒸汽發(fā)生器中較低的液位定值以保持蒸汽發(fā)生器中的水裝量較小。在的水裝量較小。在20%FP20%FP的負(fù)荷以下，的負(fù)荷以下，蒸汽發(fā)生器的液位設(shè)定值隨負(fù)荷從蒸汽發(fā)生器的液位設(shè)定值隨負(fù)荷從“窄量程窄量程”的的34%34%線性增加到線性增加到50%;50%;在在負(fù)荷高于負(fù)荷高于20%FP20