久久久91-久久久91精品国产一区二区-久久久91精品国产一区二区三区-久久久999国产精品-久久久999久久久精品

    張煥欣（1974—）
江蘇宜興人，碩士，（大亞灣核電站，廣東  深圳  518124）2006年畢業(yè)于清華大學(xué)計(jì)算機(jī)應(yīng)用工程專業(yè)，1997年7月至今分別于廣東核電集團(tuán)運(yùn)營(yíng)公司儀表計(jì)算機(jī)處和設(shè)計(jì)公司儀控所工作。

摘要：核電站熱功率監(jiān)視是核電站安全運(yùn)行的重要手段，是反應(yīng)堆安全運(yùn)行的重要保證，同時(shí)也是核電站實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的有效措施。本文分析了核電站熱功率產(chǎn)生的原理，建立數(shù)學(xué)模型，進(jìn)而對(duì)目前核電站熱功率監(jiān)視存在的問(wèn)題進(jìn)行了分析，提出了新的監(jiān)視方案，并應(yīng)用到實(shí)際的生產(chǎn)和維修活動(dòng)中，收到了很好效果和實(shí)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：大亞灣核電站；熱功率監(jiān)視

Abstract: Thermal power surveillance is one of the vital methods to keep the safety and reliability during nuclear power plant operation. This article analyzes the principles of thermal power generation in nuclear power plant, math modeling, existing problems in respect of thermal power supervision in nuclear power plant and comes up with new supervision solution which is applied to real production and maintenance activities and is proven to have sound effect and practical value.

Key words: Dayabay nuclear power plant; Thermal power surveillance

    從安全運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的角度出發(fā)，在正常運(yùn)行過(guò)程中要求對(duì)核電站進(jìn)行實(shí)時(shí)、穩(wěn)定、連續(xù)、精確的功率監(jiān)視，長(zhǎng)期以來(lái)，大亞灣核電站的功率監(jiān)視通過(guò)KIT計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。KIT作為廠級(jí)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的功能和要求而言，適合于實(shí)時(shí)性不高，精度要求一般的大范圍數(shù)據(jù)采集。由于KIT系統(tǒng)自身的局限性，依托于該系統(tǒng)的功率監(jiān)視波動(dòng)達(dá)到20MW左右。無(wú)法滿足核電站安全發(fā)電和經(jīng)濟(jì)發(fā)電的要求。

1　現(xiàn)有功率測(cè)量監(jiān)視系統(tǒng)的問(wèn)題

    基于KIT系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功率測(cè)量系統(tǒng)，主要存在以下幾方面的問(wèn)題:

    （1）熱功率監(jiān)視不準(zhǔn)確

    實(shí)時(shí)性低，精度差，功率波動(dòng)達(dá)到20MW，無(wú)法實(shí)現(xiàn)機(jī)組設(shè)計(jì)的滿發(fā)能力，影響了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性，而且由于功率監(jiān)視的波動(dòng)較大，操作員頻繁的進(jìn)行功率調(diào)節(jié)，影響了核電機(jī)組的安全性。

    （2）系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性達(dá)不到要求

    KIT系統(tǒng)采用上世紀(jì)80年代的計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)，無(wú)論是技術(shù)成熟度，可靠性還是技術(shù)的先進(jìn)性，均相對(duì)落后，備品備件質(zhì)量不穩(wěn)定，系統(tǒng)自身的可靠性低，無(wú)法滿足長(zhǎng)時(shí)間實(shí)時(shí)監(jiān)視的需求。

    （3）系統(tǒng)容量有限，無(wú)法實(shí)現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)分析

    核電站的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)上趨于保守設(shè)計(jì)的原則，也限于70年代的計(jì)算機(jī)技術(shù)水平。隨著運(yùn)行年限的增加和技術(shù)的發(fā)展，在日常維護(hù)、狀態(tài)跟蹤、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)分析方面對(duì)歷史數(shù)據(jù)的要求越來(lái)越高。

2　熱功率監(jiān)視方案需求及設(shè)計(jì)

    針對(duì)上述不足以及功能擴(kuò)展上的需要，核電站熱功率監(jiān)視的總體設(shè)計(jì)原則中需要關(guān)注以下幾點(diǎn)。

    （1）為實(shí)現(xiàn)更高的實(shí)時(shí)監(jiān)視，采樣速率要求模擬量25ms，開(kāi)關(guān)量1ms；

    （2）要求采集精度優(yōu)于0.05%，以滿足熱功率監(jiān)視對(duì)模擬量通道的精度要求；

    （3）通道設(shè)置上必須有固定通道和可配置通道，以滿足試驗(yàn)的要求，臨時(shí)信號(hào)接入與取消要求簡(jiǎn)單易行；

    （4）軟件上要求方便地在線添加和生成數(shù)據(jù)庫(kù)，配合第3項(xiàng)要求的配置變更。

    由于本系統(tǒng)是作為KIT系統(tǒng)的輔助采集監(jiān)視系統(tǒng)，對(duì)采集點(diǎn)需求僅為：模擬量和開(kāi)關(guān)量各100個(gè)物理點(diǎn)，這樣的精簡(jiǎn)需求也便于將系統(tǒng)設(shè)計(jì)成高速度、高精度、小范圍的連續(xù)監(jiān)視的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集監(jiān)視系統(tǒng)。

    從以上功能需求出發(fā)，發(fā)現(xiàn)北京和利時(shí)系統(tǒng)工程股份有限公司為大亞灣核電站開(kāi)發(fā)的KDO系統(tǒng)符合核電站熱功率監(jiān)視的要求，但KDO系統(tǒng)本身沒(méi)有熱功率監(jiān)視的功能，所以決定在KDO系統(tǒng)上進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，從而實(shí)現(xiàn)精確的熱功率監(jiān)視功能。

3　系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

    依據(jù)核電站熱功率監(jiān)視的需求，實(shí)現(xiàn)方案如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

    現(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)經(jīng)過(guò)端子柜后，直接進(jìn)入KDO系統(tǒng)的采集模塊，并通過(guò)CAN總線上報(bào)給各機(jī)組的采集計(jì)算機(jī)，該層次的通訊構(gòu)成數(shù)據(jù)采集網(wǎng)。為提高系統(tǒng)的可靠性及網(wǎng)絡(luò)吞吐能力，數(shù)據(jù)處理網(wǎng)絡(luò)采用EtherNet網(wǎng)，并由冗余的光纖環(huán)網(wǎng)搭建，數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、數(shù)據(jù)分析工作站及打印機(jī)等，均掛接在該網(wǎng)絡(luò)上。需要說(shuō)明的是，系統(tǒng)可以通過(guò)一臺(tái)WEB服務(wù)器，直接將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到KDC數(shù)據(jù)網(wǎng)上，處理全廠范圍內(nèi)對(duì)本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)查詢請(qǐng)求。

4　功率監(jiān)視的數(shù)學(xué)模型建立及誤差分析

    4.1　數(shù)學(xué)模型的建立

    核電站的熱功率計(jì)算公式：

　　W=(Q/3600)(Ωi/Ω0)ρ(T)[Hh(T)-Hf(T)]/1000 （1）

    式中，Q(m3/h)為環(huán)路流量；Ω(r/min)為主泵轉(zhuǎn)速；ρ為水密度；Hh為熱段焓；Hf為冷段焓；Th(℃)為熱段溫度；Tf(℃)為冷段溫度。
在核電站的熱功率計(jì)算中，主要的參數(shù)如下：

    / 1RCP009VE ---THERMO  POWER 

    / 1RCP001CST---LOOP1  FLOW  RATE

    / 1RCP002CST---LOOP2  FLOW  RATE

    / 1RCP003CST---LOOP3  FLOW  RATE

    / 1RCP004CST---PRIMARY PUMPS THEORETICAL RATE 

    / 1RCP032MT---LOOP1 HOT LEG THERMO

    / 1RCP035MT---LOOP1 COLD LEG THERMO

    / 1RCP047MT---LOOP2 HOT LEG THERMO

    / 1RCP050MT---LOOP2 COLD LEG THERMO

    / 1RCP059MT---LOOP3 HOT LEG THERMO

    / 1RCP062MT---LOOP3 COLD LEG THERMO

    / 1RCP140MC---PRIMARY 001PUMP SPEED

    / 1RCP240MC--- PRIMARY 002PUMP SPEED

    / 1RCP340MC--- PRIMARY 003PUMP SPEED

    1RCP009VE=1RCP010VE.A+1RCP011VE.A+1RCP012VE.A

    / 1環(huán)路，根據(jù)以上分析可以得到：

    1RCP010VE=((1RCP001CST.A/3600)*(1RCP140MC.A/1RCP004CST.A)*(1RCP107VE.A)*(RCP113VE.A-1RCP110VE.A))/1000                 （2）

    1RCP001CST=常數(shù)  1RCP004CST=1485.00

    1RCP107VE=-8.24347E-03*(1RCP014VE.A**2)+2.88364*(1RCP014VE.A)+6.03511E+02              （3）

    1RCP014VE=SLIDAVE(1RCP035MT.A,10,2)

    1RCP113VE=1.75E-02*(1RCP013VE.A**2)-5.075*(1RCP013VE.A)+1.2853E+03               （4）

    1RCP013VE=SLIDAVE(1RCP032MT.A,10,2)

    1RCP110VE=9.5E-03*(1RCP014VE.A**2)-2.55E-01*(1RCP014VE.A)+5.593E+02               （5）

    設(shè)冷端溫度1RCP483CA(035MT)＝t

    設(shè)熱端溫度1RCP485CA(032MT)＝T

    流量常數(shù)1RCP001CST＝24987

    泵的轉(zhuǎn)速1RCP140MC＝PS

    將以上參數(shù)分別代入（3）（4）（5）得到

    1RCP107VE=－0.00824347 t2＋2.88364t＋603.511                    （6）

    1RCP113VE=0.0175T2－5.075T+1285.3            （7）

    1RCP110VE=0.0095 t2－0.255t＋559.3            （8）

    將（6）（7）（8）代入（2），可將上述熱功率計(jì)算公式整理為：

    1RCP010VE＝0.00000467396×PS×(－0.00824347t2＋2.88364t＋603.511)×(0.0175T2－5.075T－0.0095t2＋0.255t＋726)                  （9）

    4.2　數(shù)學(xué)模型誤差分析

    在不考慮PS影響的情況下(令PS＝1485rpm)，從上述公式可以看出，最終產(chǎn)生主要影響的因素是冷端溫度t和熱端溫度T,計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

表1  溫度影響熱功率情況表：

表2  轉(zhuǎn)速影響熱功率情況表：

    本方案實(shí)施后，熱功率波動(dòng)情況大致如圖4所示，圖中示出了實(shí)時(shí)熱功率波動(dòng)和滑動(dòng)平均之后的熱功率波動(dòng)曲線，可以看出，經(jīng)過(guò)處理后的曲線平滑許多，波動(dòng)范圍最大值為6MW。

    現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際運(yùn)行結(jié)果還證明了2893±12MW判斷條件，對(duì)于滿足熱功率超限時(shí)的實(shí)時(shí)響應(yīng)是合理且成功的。

5　熱功率監(jiān)視的效果和意義

    熱功率監(jiān)視是核電站安全運(yùn)行的重要手段，也是反應(yīng)堆安全運(yùn)行的重要保證，同時(shí)核電站實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的有效措施。反應(yīng)堆熱功率監(jiān)視的波動(dòng)過(guò)大，導(dǎo)致反應(yīng)堆經(jīng)常處于調(diào)峰狀態(tài)，不能實(shí)現(xiàn)安全可靠運(yùn)行，更不能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，大量的發(fā)電潛力和剩余功率被浪費(fèi)。該熱功率監(jiān)視成功實(shí)施，在大亞灣核電站取得了如下成績(jī)：

    （1）提高了機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，挖掘了核電站的發(fā)電潛能。理論上每臺(tái)機(jī)組平均可以提高9MW的熱功率，即約可以提高3MW的電功率。以每個(gè)機(jī)組平均每年連續(xù)運(yùn)行天數(shù)為330天廣核4臺(tái)機(jī)組每年增發(fā)接近1億度電。

    （2）提高了核電站運(yùn)行的安全性。將虛假的尖峰信息處理以后，可以實(shí)時(shí)地監(jiān)視功率波動(dòng)的真實(shí)情況，并在安全的2905MW線以下運(yùn)行發(fā)電。

    （3）提高了核電站運(yùn)行的可靠性。使得電廠不再因?yàn)楣β什▌?dòng)而不斷調(diào)整核功率，使核電站能以安全可靠運(yùn)行，并保持相對(duì)穩(wěn)定的功率輸出。
目前該熱功率監(jiān)視已經(jīng)應(yīng)用到實(shí)際的生產(chǎn)和維修活動(dòng)中，收到了很好效果和實(shí)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

    [1] 陳濟(jì)東. 大亞灣核電站系統(tǒng)及運(yùn)行[M]. 北京: 原子能出版社，1995.

    [2] 王常力,羅安. 分布式控制系統(tǒng)（DCS）設(shè)計(jì)與應(yīng)用實(shí)例[M]. 北京:電子工業(yè)出版社.

    [3] Karl J.Astrom, B.Wittenmark.COMPUTER-CONTROLLED SYSTEMS THEORY AND DESIGN.

    [4] KIT/KPS SYSTEM MANUAL, GNPJVC.