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）凝結水再循環(huán)流量控制系統(tǒng)）凝結水再循環(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力裝置中主要設備之一。蒸汽發(fā)生器是壓水堆核電廠動力裝置中主要設備之一。在三條熱工環(huán)路上，分別裝有一臺蒸汽發(fā)

2、生器。其主要功在三條熱工環(huán)路上，分別裝有一臺蒸汽發(fā)生器。其主要功能是把一回路冷卻劑從反應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)生蒸汽帶動汽輪機作功。同器管壁傳給二回路水，使之產(chǎn)生蒸汽帶動汽輪機作功。同時，一回路水流經(jīng)堆芯具有放射性，蒸汽發(fā)生器承擔了防時，一回路水流經(jīng)堆芯具有放射性，蒸汽發(fā)生器承擔了防止二回路水被污染的第二道生物防護屏障。止二回路水被污染的第二道生物防護屏障。n 在運行過程中，如果蒸汽器發(fā)生器在運行過程中，如果蒸汽器發(fā)生器液位低液位低，會有下列危，會有下列危險險:引起蒸汽進入給水環(huán)，從而將在給水管道中產(chǎn)生危引起蒸汽進

3、入給水環(huán)，從而將在給水管道中產(chǎn)生危險的汽錘險的汽錘;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有淹沒人字十燥器的危險，使蒸汽會有淹沒人字十燥器的危險，使蒸汽干度降低而危害汽輪機葉片。干度降低而危害汽輪機葉片。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)的任務任務是在正常運行的各種工是在正常運行的各種工況下能維持液位在設定值的某一偏差范圍內(nèi)況下能維持液位在設定值的某一偏差范圍內(nèi);在機組脫扣在機組脫扣的情況下，通過自動或手動調(diào)整汽、水流量使液位恢復到的情況下，通過自動或手動調(diào)整汽、水流量使液位恢復

4、到設定值范圍。設定值范圍。n 蒸汽發(fā)生器液位控制系統(tǒng)的一般技術要求蒸汽發(fā)生器液位控制系統(tǒng)的一般技術要求: （1）在穩(wěn)態(tài)功率運行工況下能維持蒸汽發(fā)生器液位在程）在穩(wěn)態(tài)功率運行工況下能維持蒸汽發(fā)生器液位在程序設定值上，穩(wěn)態(tài)偏差要小序設定值上，穩(wěn)態(tài)偏差要小; （2）在熱態(tài)零功率到滿功率范圍內(nèi)，負荷以）在熱態(tài)零功率到滿功率范圍內(nèi)，負荷以5%FP/min線性變化時，能自動跟蹤負荷的變化，維持液位在預定的線性變化時，能自動跟蹤負荷的變化，維持液位在預定的范圍之內(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)，衰減率應大于之內(nèi)，衰減率應大于0.7; （4）在滿功率運行時，系統(tǒng)能承受一）在滿功率運行時，系統(tǒng)能承受一50%FP負荷的階躍負荷的階躍變化（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。每個蒸汽發(fā)生器包括：每個蒸汽發(fā)生器包括：1臺臺“寬量程寬量程”水位變送器：用于低負荷以及手動控制給水位變送

6、器：用于低負荷以及手動控制給水流量調(diào)節(jié)閥時顯示蒸汽發(fā)生器水位的變化趨勢。水流量調(diào)節(jié)閥時顯示蒸汽發(fā)生器水位的變化趨勢。4臺臺“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，其中和保護，其中2臺還用于控制。臺還用于控制。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、反應堆冷卻劑溫度、蒸汽流給水流量、給水溫度、反應堆冷卻劑溫度、蒸汽流量量6n給水流量階躍變化水位的響應給水流量階躍變化水位的響應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%低負荷下，水位過渡過程延續(xù)的時間比較長，需要低負荷下，水位過渡過程延續(xù)的時間比較長，需要23min才能恢復穩(wěn)定；而在高負荷時，給水流量變化造成水位變才能恢復穩(wěn)定；而在高負荷時，給水流量變化造成水位變化時間比較短，只有化時間比較短，只有4059s。這也是低負荷下蒸汽發(fā)生器。這也是低負荷下蒸汽發(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蒸汽流量階躍變化水位的響應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 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、化的響應和若不考慮溫度作用，水位對蒸汽流量階躍變化的響應和對給水流量階躍變化的響應時相同的。對給水流量階躍變化的響應時相同的。8n反應堆冷卻劑平均溫度變化水位的響應反應堆冷卻劑平均溫度變化水位的響應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)流動阻力增大，造成在短時間內(nèi)水位虛假上升，隨后由于蒸汽阻力增大，造成在短時間內(nèi)水位虛假上升，隨后由于蒸汽產(chǎn)量增大導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，導致兩相流流動加速，水位中沸騰區(qū)減小，含汽量減小，導致兩相流流動加速，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：通過控制進入蒸汽發(fā)生器的給水水位調(diào)節(jié)方式：通過控制進入蒸汽發(fā)生器的給水流量來實現(xiàn)。流量來實現(xiàn)。n執(zhí)行機構：主給水調(diào)節(jié)閥，旁路給水調(diào)節(jié)閥，兩執(zhí)行機構：主給水調(diào)節(jié)

10、閥，旁路給水調(diào)節(jié)閥，兩臺汽動給水泵臺汽動給水泵n水位控制系統(tǒng)的構成水位控制系統(tǒng)的構成液位調(diào)節(jié)系統(tǒng)液位調(diào)節(jié)系統(tǒng)給水泵轉速調(diào)節(jié)系統(tǒng)給水泵轉速調(diào)節(jié)系統(tǒng)10n調(diào)節(jié)閥開度階躍變化時給水流量的響應調(diào)節(jié)閥開度階躍變化時給水流量的響應對于微小的閥位變化對于微小的閥位變化在在50%FP時，一臺給水泵處于自動，另一臺停運的情況時，一臺給水泵處于自動，另一臺停運的情況下，響應最慢，衰減最快：下，響應最慢，衰減最快：在在100%FP時，兩臺給水泵都處于自動的情況下，其傳時，兩臺給水泵都處于自動的情況下，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成的三參量控制系統(tǒng)。通過調(diào)節(jié)差和給水流量構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）兩個調(diào)節(jié)閥的閥門開度控制給水流量，從而側）兩個調(diào)節(jié)閥的閥門開度控制給水流量，從

12、而實現(xiàn)液位調(diào)節(jié)。兩個調(diào)節(jié)閥中一個是主給水調(diào)節(jié)實現(xiàn)液位調(diào)節(jié)。兩個調(diào)節(jié)閥中一個是主給水調(diào)節(jié)閥，也稱閥，也稱“高流量閥高流量閥”，用于負荷在，用于負荷在18%FP以上的以上的液位調(diào)節(jié)液位調(diào)節(jié);另一個是旁路給水調(diào)節(jié)閥，也稱另一個是旁路給水調(diào)節(jié)閥，也稱“低流低流量閥量閥”，用于啟動低負荷時的液位調(diào)節(jié)，在高負荷，用于啟動低負荷時的液位調(diào)節(jié)，在高負荷時，保持全開。時，保持全開。n蒸汽發(fā)生器水位設定值蒸汽發(fā)生器水位設定值 蒸汽發(fā)生器的液位設定值隨負荷變蒸汽發(fā)生器的液位設定值隨負荷變化。負荷是指蒸汽發(fā)生器總的蒸汽負化。負荷是指蒸汽發(fā)生器總的蒸汽負荷，即汽輪機進汽流量、進人除氧器荷，即汽輪機進汽流量、進人除氧器的

13、新蒸汽流量的新蒸汽流量(ADG(ADG信號表示信號表示) )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信號表示信號表示) )之和。之和。 在低負荷時，蒸汽發(fā)生器蒸汽壓在低負荷時，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，向安全殼釋放回路管道斷裂事件時，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的負荷以下，的負荷以下，蒸汽發(fā)生器的液位設定值隨負荷從蒸汽發(fā)生器的液位設定值隨負荷從“窄量程窄量程”的的34%34%線性增加到線性增加到50%;50%;在在負荷高于負荷高于20%FP20