專利名稱：用于增壓水反應(yīng)器蒸汽發(fā)生器的全范圍給水控制系統(tǒng)的制作方法
現(xiàn)有的80+系統(tǒng)給水控制系統(tǒng)(FWCS)在5％至100％功率范圍內(nèi)自動(dòng)控制蒸汽發(fā)生器的給水流量。但是，低于5％功率時(shí)手工操作控制給水?，F(xiàn)有的給水控制系統(tǒng)(FWCS)利用蒸汽流量輸入信號(hào)、給水流量輸入信號(hào)和蒸汽發(fā)生器功率級(jí)輸入信號(hào)產(chǎn)生輸出信號(hào)，該輸出信號(hào)控制給水閥門的位置和給水泵的轉(zhuǎn)速。
系統(tǒng)中有大的節(jié)流器給水閥門，小的排水管給水閥門和非常小的啟動(dòng)給水閥門。啟動(dòng)給水控制閥處于與排水管給水閥門并聯(lián)的位置。大的節(jié)流器給水控制閥在20％至100％功率范圍內(nèi)由上述給水控制系統(tǒng)的三個(gè)信號(hào)自動(dòng)控制。而小的排水管給水閥門在5％至20％功率范圍內(nèi)僅由給水控制系統(tǒng)的蒸汽發(fā)生器功率級(jí)信號(hào)自動(dòng)控制。此外，當(dāng)功率級(jí)在0％至5％之間時(shí)，由操作人員手工控制非常小的啟動(dòng)給水閥門。
本發(fā)明的一個(gè)目的是簡(jiǎn)化給水控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，使得系統(tǒng)更可靠，并減小它的主要操作費(fèi)用，在現(xiàn)有給水控制系統(tǒng)中，根據(jù)所處的功率級(jí)，有兩個(gè)自動(dòng)操作系統(tǒng)和一個(gè)人工操作系統(tǒng)。本發(fā)明的另一目的是通過擴(kuò)大現(xiàn)有的小排水管閥門和大節(jié)流器給水閥門的工作范圍，提供比現(xiàn)有技術(shù)特別是80+系統(tǒng)的給水控制系統(tǒng)更可靠的給水系統(tǒng)。本發(fā)明的再一目的是增加自動(dòng)控制給水工作范圍到0％功率級(jí)，由此解放在功率級(jí)小于5％工作時(shí)監(jiān)視和操作給水控制系統(tǒng)的操作人員。
上述要求和其它要求可由增壓水蒸汽發(fā)生系統(tǒng)的給水控制系統(tǒng)來滿足，該給水控制系統(tǒng)包括蒸汽發(fā)生器，至少一個(gè)接收給水控制系統(tǒng)輸出信號(hào)的給水泵，節(jié)流器給水控制閥和排水管給水控制閥，該節(jié)流器給水控制閥接收輸出信號(hào)并且當(dāng)給水控制系統(tǒng)的功率級(jí)在第一預(yù)定范圍時(shí)自動(dòng)控制蒸汽發(fā)生器的給水流量，該第一預(yù)定范圍優(yōu)選為大約10％至100％之間，該排水管給水控制閥接收輸出信號(hào)并且當(dāng)功率級(jí)在第二預(yù)定范圍時(shí)自動(dòng)控制蒸汽發(fā)生器的給水流量，該第二預(yù)定范圍優(yōu)選為0至大約10％之間。各節(jié)流器給水控制閥和排水管給水控制閥的最大閥門調(diào)節(jié)率為50。
給水控制系統(tǒng)還包括第一輸入信號(hào)，第二輸入信號(hào)和第三輸入信號(hào)，該第一輸入信號(hào)由蒸汽發(fā)生器的給水流量確定，該第二輸入信號(hào)由蒸汽發(fā)生器的蒸汽流量確定，該第三輸入信號(hào)由蒸汽發(fā)生器的功率級(jí)確定。第一，第二和第三信號(hào)結(jié)合起來確定第一預(yù)定功率級(jí)范圍內(nèi)的輸出信號(hào)，而在第二預(yù)定功率級(jí)范圍內(nèi)則由第三輸入信號(hào)單獨(dú)確定輸出信號(hào)。
本發(fā)明的給水控制系統(tǒng)的一個(gè)好處是能夠自動(dòng)從結(jié)合第一、第二和第三輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換到僅僅由第三輸入信號(hào)來確定在預(yù)定功率級(jí)，即在大約10％功率時(shí)的輸出信號(hào)。本發(fā)明的另一好處是使用的閥門更少。
上述要求和其它要求也可由控制增壓水反應(yīng)器中蒸汽發(fā)生器的給水供給的方法來滿足，該方法包括以下步驟將給水控制系統(tǒng)的輸出信號(hào)提供給至少一個(gè)給水泵、節(jié)流器給水控制閥和排水管給水控制閥；當(dāng)給水控制系統(tǒng)的功率級(jí)在第一預(yù)定范圍時(shí)自動(dòng)控制從給水泵供給蒸汽發(fā)生器的給水流量，該第一預(yù)定范圍優(yōu)選為大約10％至100％之間；以及當(dāng)功率級(jí)在第二預(yù)定范圍時(shí)自動(dòng)控制從排水管給水控制閥供給蒸汽發(fā)生器的給水流量，該第二預(yù)定范圍優(yōu)選為0至大約10％之間。此方法中，各節(jié)流器給水控制閥和排水管給水控制閥的最大閥門調(diào)節(jié)率為50。
本方法還包括以下步驟提供由蒸汽發(fā)生器的給水流量確定的第一輸入信號(hào)，提供由蒸汽發(fā)生器的蒸汽流量確定的第二輸入信號(hào)，提供由蒸汽發(fā)生器功率級(jí)確定的第三輸入信號(hào)，在第一預(yù)定功率級(jí)范圍內(nèi)結(jié)合第一，第二和第三輸入信號(hào)來確定輸出信號(hào)，以及在第二預(yù)定功率級(jí)范圍內(nèi)僅由第三輸入信號(hào)確定輸出信號(hào)。
本方法還包括這一步驟自動(dòng)從在第一預(yù)定功率級(jí)范圍內(nèi)結(jié)合第一、第二和第三輸入信號(hào)來確定輸出信號(hào)的步驟轉(zhuǎn)換到在第二預(yù)定功率級(jí)范圍內(nèi)僅僅由第三輸入信號(hào)來確定輸出信號(hào)的步驟。


圖1所示為根據(jù)本發(fā)明原理，擴(kuò)大工作范圍的自動(dòng)給水控制的工作結(jié)構(gòu)圖。
圖2所示為根據(jù)本發(fā)明原理的給水控制系統(tǒng)的電路圖。
這樣的系統(tǒng)可以滿足上述要求，該系統(tǒng)能夠在反應(yīng)器功率從0到100％的全范圍內(nèi)自動(dòng)控制供給增壓水反應(yīng)器(PWR)蒸汽發(fā)生器的給水量。
蒸汽供給系統(tǒng)，例如ABB核能燃燒工(Combustion EngineeringNuclear Power)(ABB-CENP)核能蒸汽供給系統(tǒng)，有兩個(gè)基本相同的給水控制系統(tǒng)，一個(gè)供給蒸汽發(fā)生器A10，一個(gè)供給蒸汽發(fā)生器B11，如圖1所示。圖2為各給水控制系統(tǒng)的控制邏輯(control logic)的實(shí)例。
給水控制系統(tǒng)通過處理傳感器發(fā)出的信號(hào)并控制泵和閥門來控制給水流量，如圖1所示。首先，各給水控制系統(tǒng)接收不同信號(hào)源的輸入信號(hào)，該信號(hào)在圖2中用數(shù)字表示。這些信號(hào)傳送的數(shù)據(jù)包括蒸汽發(fā)生器給水流量13，蒸汽發(fā)生器蒸汽流量12和蒸汽發(fā)生器功率級(jí)14。蒸汽發(fā)生器功率級(jí)14由功率級(jí)傳感器22提供并在信號(hào)處理單元16中進(jìn)行處理。給水流量信號(hào)由總給水流量傳感器23提供。蒸汽發(fā)生器蒸汽流量信號(hào)12由蒸汽流量傳感器24提供。給水流量信號(hào)13和蒸汽流量信號(hào)12信號(hào)在處理單元15中結(jié)合并進(jìn)行處理。當(dāng)反應(yīng)器功率級(jí)大于10％時(shí)，給水流量信號(hào)和蒸汽流量信號(hào)12，13的結(jié)合信號(hào)再與蒸汽發(fā)生器的功率級(jí)信號(hào)結(jié)合。
接收和處理這些信號(hào)后，控制器17產(chǎn)生輸出的流量需求(FD)信號(hào)18。FD信號(hào)18再被處理成輸出信號(hào)，該輸出信號(hào)分別由給水泵19a，節(jié)流器給水控制閥20和排水管給水控制閥21接收。
當(dāng)給水泵工作時(shí)各給水控制系統(tǒng)可以處于自動(dòng)模式，控制閥能夠控制給水流量，這樣就可以保持穩(wěn)定的SG水位。不過，在已有的給水控制系統(tǒng)中，如ABB-CENP FWCS，反應(yīng)器功率級(jí)和蒸汽負(fù)荷必須近似為5％或者更高才能建立這種自動(dòng)控制模式，通常是15％到20％。
為了在反應(yīng)器功率級(jí)和蒸汽負(fù)荷小于5％時(shí)對(duì)SG水位自動(dòng)控制，去掉了存在于現(xiàn)有發(fā)生器中的啟動(dòng)給水控制閥。從0％功率到大約10％功率時(shí)，根據(jù)SG水位自動(dòng)控制排水管給水控制閥以取代啟動(dòng)給水控制閥。
在0％功率時(shí)，確定為工作中的零功率狀態(tài)，四個(gè)主給水反應(yīng)器冷卻泵19a(各蒸汽發(fā)生器只表示了一個(gè))都工作。反應(yīng)器冷卻泵產(chǎn)生17MWt的泵熱(即全功率工作的0.4％)。全功率工作時(shí)產(chǎn)生相當(dāng)于3931MWt的熱量。
假定通過給水流量控制閥的額定壓降為40磅/平方英寸(psi)，并采用零功率工作條件下為了除去17MWt的泵熱所需的給水流量，利用標(biāo)準(zhǔn)的工程方法，很容易計(jì)算出所需的閥門流量系數(shù)(Cv)為每個(gè)蒸汽發(fā)生器8.2。排水管給水控制閥21在其控制的最大功率狀態(tài)需要流過10％功率級(jí)的流量，利用相同的流動(dòng)條件，排水管給水控制閥21所需的Cv為305。這樣，排水管閥門的調(diào)節(jié)率為305/8.2＝37。閥門調(diào)節(jié)率是標(biāo)準(zhǔn)工程術(shù)語，定義為最大流量條件時(shí)的Cv除以最小流量條件時(shí)的Cv。目前用于給水流量控制的閥門調(diào)節(jié)率可達(dá)到為50。因此排水管閥門調(diào)節(jié)率為37是合理的。
節(jié)流器閥門所需的流量范圍要求由10％功率流量條件和全功率流量條件下的節(jié)流器閥門開啟度來確定。采用上述同樣的工程方法，系統(tǒng)80+的全功率Cv要求大約為2750，10％功率時(shí)Cv為194。因此導(dǎo)致調(diào)節(jié)率為14，這非常合理。額外的調(diào)節(jié)余量允許兩個(gè)閥門在10％功率點(diǎn)時(shí)同時(shí)打開，此時(shí)節(jié)流器閥門打開，排水管閥門仍然打開。在10％功率這一過渡點(diǎn)上，排水管閥門自動(dòng)部分關(guān)閉，以使得這一功率級(jí)所需的給水流量的大部分流過節(jié)流器閥門。
人工操作的啟動(dòng)給水閥門是用于在冷停車(cold shutdown)過程中不能用自動(dòng)給水控制系統(tǒng)時(shí)提供供給蒸汽發(fā)生器的能力，而根據(jù)本發(fā)明的原理，去掉了該啟動(dòng)給水閥門。本發(fā)明中，新的排水管閥門能夠以每個(gè)蒸汽發(fā)生器大約300加侖/分鐘的流量來供給蒸汽發(fā)生器。這個(gè)流量適于供給蒸汽發(fā)生器。在這一流量下需要供給每個(gè)蒸汽發(fā)生器大約三個(gè)小時(shí)。因此，在冷停車狀態(tài)下，本發(fā)明也有供給蒸汽發(fā)生器的工作能力。
因此，本發(fā)明包括通過擴(kuò)大當(dāng)前系統(tǒng)80+設(shè)計(jì)中已有的排水管閥門和節(jié)流器給水閥門的工作范圍來省略小型的人工操作的啟動(dòng)給水閥門。同時(shí)，本發(fā)明還包括從0到100％的功率范圍內(nèi)對(duì)蒸汽發(fā)生器給水自動(dòng)控制。因此，這一改進(jìn)簡(jiǎn)化了給水控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，提供了更可靠的系統(tǒng)，增加了自動(dòng)給水控制的工作范圍，同時(shí)減小了給水控制系統(tǒng)的主要費(fèi)用。
通過對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的描述，應(yīng)當(dāng)知道本發(fā)明并不拘泥于這里所描述的實(shí)施例的限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員實(shí)施的各種變化和改進(jìn)都沒有脫離由附加的權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于增壓水蒸汽發(fā)生系統(tǒng)的給水控制系統(tǒng)，包括一個(gè)蒸汽發(fā)生器；至少一個(gè)給水泵，該給水泵接收所述給水控制系統(tǒng)的輸出信號(hào)；一個(gè)節(jié)流器給水控制閥，該節(jié)流器給水控制閥接收所述輸出信號(hào)并且當(dāng)所述給水控制系統(tǒng)的功率級(jí)在第一預(yù)定范圍時(shí)自動(dòng)控制所述蒸汽發(fā)生器的給水流量；以及一排水管給水控制閥，該排水管給水控制閥接收所述輸出信號(hào)并且當(dāng)所述功率級(jí)在第二預(yù)定范圍時(shí)自動(dòng)控制所述蒸汽發(fā)生器的給水流量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的給水控制系統(tǒng)，其中各所述節(jié)流器給水控制閥和所述排水管給水控制閥的最大閥門調(diào)節(jié)率為50。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的給水控制系統(tǒng)，其中所述第一預(yù)定功率級(jí)范圍為大約10％至100％之間，所述第二預(yù)定功率級(jí)范圍為0至大約10％之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的給水控制系統(tǒng)，還包括第一輸入信號(hào)，該第一輸入信號(hào)由所述蒸汽發(fā)生器的給水流量確定；第二輸入信號(hào)，該第二輸入信號(hào)由所述蒸汽發(fā)生器的蒸汽流量確定；以及第三輸入信號(hào)，該第三輸入信號(hào)由所述蒸汽發(fā)生器的功率級(jí)確定，其中在所述第一預(yù)定功率級(jí)范圍內(nèi)，所述第一，第二和第三信號(hào)結(jié)合起來確定所述輸出信號(hào)，和在所述第二預(yù)定功率級(jí)范圍內(nèi)，僅由所述第三輸入信號(hào)確定所述輸出信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的給水控制系統(tǒng)，其中所述第一預(yù)定功率級(jí)范圍為大約10％至100％之間，所述第二預(yù)定功率級(jí)范圍為0至大約10％之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的給水控制系統(tǒng)，還包括從結(jié)合所述第一、第二和第三輸入信號(hào)來確定所述輸出信號(hào)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換到僅僅由所述第三輸入信號(hào)來確定所述輸出信號(hào)的裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的給水控制系統(tǒng)，其中所述排水管給水控制閥能夠以每分鐘大約300加侖的流量供給所述蒸汽發(fā)生器。
8.一種控制向增壓水反應(yīng)器中蒸汽發(fā)生器給水供給的方法，包括將給水控制系統(tǒng)的輸出信號(hào)提供給至少一個(gè)給水泵、一節(jié)流器給水控制閥和排水管給水控制閥；當(dāng)所述給水控制系統(tǒng)的功率級(jí)在第一預(yù)定范圍內(nèi)時(shí)，自動(dòng)控制從所述至少一個(gè)給水泵供給所述蒸汽發(fā)生器的給水流量；以及當(dāng)所述功率級(jí)在第二預(yù)定范圍內(nèi)時(shí)，自動(dòng)控制從所述排水管給水控制閥供給所述蒸汽發(fā)生器的給水流量。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的給水供給控制方法，其中各所述節(jié)流器給水控制閥和所述排水管給水控制閥的最大閥門調(diào)節(jié)率為50。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的給水供給控制方法，其中所述第一預(yù)定功率級(jí)范圍為大約10％至100％之間，所述第二預(yù)定功率級(jí)范圍為0至大約10％之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的給水供給控制方法，還包括提供第一輸入信號(hào)，該第一輸入信號(hào)由所述蒸汽發(fā)生器的給水流量確定；提供第二輸入信號(hào)，該第二輸入信號(hào)由所述蒸汽發(fā)生器的蒸汽流量確定；提供第三輸入信號(hào)，該第三輸入信號(hào)由所述蒸汽發(fā)生器功率級(jí)確定；在所述第一預(yù)定功率級(jí)范圍內(nèi)，結(jié)合所述第一，第二和第三輸入信號(hào)來確定所述輸出信號(hào)；以及在所述第二預(yù)定功率級(jí)范圍內(nèi)，僅由所述第三輸入信號(hào)確定所述輸出信號(hào)。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的給水供給控制方法，其中所述第一預(yù)定功率級(jí)范圍為大約10％至100％之間，所述第二預(yù)定功率級(jí)范圍為0至大約10％之間。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的給水供給控制方法，還包括自動(dòng)從在所述第一預(yù)定功率級(jí)范圍內(nèi)結(jié)合所述第一、第二和第三輸入信號(hào)來確定所述輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換到在所述第二預(yù)定功率級(jí)范圍內(nèi)僅僅由所述第三輸入信號(hào)來確定所述輸出信號(hào)。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的給水供給控制方法，其中所述排水管給水控制閥能夠以每分鐘大約300加侖的流量供給所述蒸汽發(fā)生器。
全文摘要
一種用于增壓水蒸汽發(fā)生系統(tǒng)的給水控制系統(tǒng),以及使用該給水控制系統(tǒng)的方法,該增壓水蒸氣發(fā)生系統(tǒng)包括蒸汽發(fā)生器,至少一個(gè)接收給水控制系統(tǒng)輸出信號(hào)的給水泵,節(jié)流器給水控制閥和排水管給水控制閥,該節(jié)流器給水控制閥接收輸出信號(hào)并且當(dāng)給水控制系統(tǒng)的功率級(jí)在第一預(yù)定范圍時(shí)自動(dòng)控制蒸汽發(fā)生器的給水流量,該排水管給水控制閥接收輸出信號(hào)并且當(dāng)功率級(jí)在第二預(yù)定范圍時(shí)自動(dòng)控制蒸汽發(fā)生器的給水流量。
文檔編號(hào)F22B35/00GK1257174SQ99126738
公開日2000年6月21日 申請(qǐng)日期1999年12月14日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月14日
發(fā)明者L·P·西蒙尼 申請(qǐng)人:Abb燃燒工程核力公司