一种钠冷快堆低功率下主给水自动控制系统和方法与流程

本发明涉及核电厂主给水自动控制，特别是涉及一种钠冷快堆低功率下主给水自动控制系统和方法。

背景技术：

1、钠冷快中子核反应堆(以下简称“钠冷快堆”)采用的是直流蒸汽发生器，直流蒸汽发生器给水容积小，水汽两相状态下会引起管道振动，因此要求主给水系统流量控制精度高，同时主给水系统还承担着控制蒸汽发生器出口钠温的重要功能，增加了钠冷快堆主给水系统流量实现自动控制的难度。

2、钠冷快堆在运行功率大于等于28％额定功率下能够实现主给水自动控制，在运行功率小于28％额定功率下需要操作员手动调节控制主给水。这种手动调节控制方式增加了操纵员的操作难度，而且无法保证主给水控制的调节精度和细度。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，提供一种钠冷快堆低功率下主给水自动控制系统，实现钠冷快堆全过程的主给水系统流量自动控制，以精准控制钠冷快堆二回路导热剂液态金属钠的温度，保证钠冷快堆的安全稳定运行。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种钠冷快堆低功率下主给水自动控制系统，包括：

4、pid控制器a，用于钠冷快堆水-汽转换或汽-水转换顺序控制时，接收钠冷快堆蒸汽发生器主给水流量偏差值，通过pid运算得到钠冷快堆蒸汽发生器主给水旁路调节阀阀门开度指令信号并发送钠冷快堆蒸汽发生器主给水旁路调节阀；

5、pid控制器b，用于钠冷快堆水-汽转换或汽-水转换顺序控制时，接收钠冷快堆蒸汽发生器出口压力偏差值，通过pid运算得到钠冷快堆启动扩容器入口调节阀阀门开度指令信号并发送钠冷快堆启动扩容器入口调节阀；

6、pid控制器c，用于钠冷快堆紧急停堆或升降功率时，接收钠冷快堆蒸汽发生器出口钠温偏差值，通过pid运算得到钠冷快堆蒸汽发生器主给水旁路调节阀阀门开度指令信号并发送钠冷快堆蒸汽发生器主给水旁路调节阀；

7、钠冷快堆蒸汽发生器主给水旁路调节阀，用于接收pid控制器a和pid控制器c的阀门开度指令信号，输出与阀门开度指令信号成正比的阀门开度，进而控制进入钠冷快堆蒸汽发生器的主给水流量，维持钠冷快堆蒸汽发生器出口钠温与钠冷快堆功率匹配；

8、钠冷快堆启动扩容器入口调节阀，用于接收pid控制器b的阀门开度指令信号，输出与阀门开度指令信号成正比的阀门开度，进而控制进入钠冷快堆启动扩容器的水或汽的流量，调节钠冷快堆蒸汽发生器出口水或汽的压力；

9、pid控制器a、pid控制器b和pid控制器c之间通讯连接。

10、进一步地，pid控制器a在钠冷快堆水-汽转换或汽-水转换顺序控制时，接收钠冷快堆顺序控制系统发送的钠冷快堆蒸汽发生器主给水流量偏差值；

11、钠冷快堆顺序控制系统执行以下步骤计算得到钠冷快堆蒸汽发生器主给水流量偏差值并发送pid控制器a：

12、获取钠冷快堆蒸汽发生器主给水流量反馈值；

13、根据钠冷快堆当前工况给出钠冷快堆蒸汽发生器主给水流量目标值；

14、将钠冷快堆蒸汽发生器主给水流量目标值减去钠冷快堆蒸汽发生器主给水流量反馈值，得到钠冷快堆蒸汽发生器主给水流量偏差值。

15、进一步地，pid控制器b在钠冷快堆水-汽转换或汽-水转换顺序控制时，接收钠冷快堆顺序控制系统发送的钠冷快堆蒸汽发生器出口压力偏差值；

16、钠冷快堆顺序控制系统执行以下步骤计算得到钠冷快堆蒸汽发生器出口压力偏差值并发送pid控制器b：

17、获取钠冷快堆蒸汽发生器出口压力反馈值；

18、根据钠冷快堆当前工况给出钠冷快堆蒸汽发生器出口压力目标值；

19、将钠冷快堆蒸汽发生器出口压力目标值减去钠冷快堆蒸汽发生器出口压力反馈值，得到钠冷快堆蒸汽发生器出口压力偏差值。

20、进一步地，所述钠冷快堆低功率下主给水自动控制系统，还包括：函数变换器，用于钠冷快堆紧急停堆或升降功率时，执行以下步骤：

21、获取钠冷快堆功率信号和钠冷快堆蒸汽发生器出口钠温反馈值；

22、根据钠冷快堆功率信号，通过钠冷快堆功率与钠冷快堆蒸汽发生器出口钠温目标值之间的函数关系式计算得到钠冷快堆蒸汽发生器出口钠温目标值；

23、将钠冷快堆蒸汽发生器出口钠温目标值减去钠冷快堆蒸汽发生器出口钠温反馈值，计算得到钠冷快堆蒸汽发生器出口钠温偏差值并发送pid控制器c。

24、进一步地，钠冷快堆功率与钠冷快堆蒸汽发生器出口钠温目标值之间的函数关系式是以钠冷快堆功率为自变量，以钠冷快堆蒸汽发生器出口钠温目标值为因变量，通过离散型数据连接形成的折线函数。

25、本发明还提供一种钠冷快堆低功率下主给水自动控制方法，包括如下步骤：

26、步骤1、当钠冷快堆启动，未到水-汽转换时，即钠冷快堆升功率时，pid控制器c接收蒸汽发生器出口钠温偏差值，通过pid运算得到钠冷快堆蒸汽发生器主给水旁路调节阀阀门开度指令信号并发送钠冷快堆蒸汽发生器主给水旁路调节阀；

27、钠冷快堆蒸汽发生器主给水旁路调节阀接收pid控制器c的阀门开度指令信号，输出与阀门开度指令信号成正比的阀门开度，进而控制进入钠冷快堆蒸汽发生器的主给水流量，维持钠冷快堆蒸汽发生器出口钠温在285℃；

28、步骤2、当钠冷快堆功率达到7％额定功率，开始进行水-汽转换时，钠冷快堆顺序控制系统启动水-汽转换，当钠冷快堆蒸汽发生器主给水流量由开环控制转为pid调节时，pid控制器a接收钠冷快堆蒸汽发生器主给水流量偏差值，通过pid运算得到钠冷快堆蒸汽发生器主给水旁路调节阀阀门开度指令信号并发送钠冷快堆蒸汽发生器主给水旁路调节阀；

29、当钠冷快堆蒸汽发生器出口压力由开环控制转为pid调节时，pid控制器b接收钠冷快堆蒸汽发生器出口压力偏差值，通过pid运算得到钠冷快堆启动扩容器入口调节阀阀门开度指令信号并发送钠冷快堆启动扩容器入口调节阀；

30、钠冷快堆蒸汽发生器主给水旁路调节阀接收pid控制器a的阀门开度指令信号，输出与阀门开度指令信号成正比的阀门开度，进而控制进入钠冷快堆蒸汽发生器的主给水流量；

31、钠冷快堆启动扩容器入口调节阀接收pid控制器b的阀门开度指令信号，输出与阀门开度指令信号成正比的阀门开度，进而控制进入钠冷快堆启动扩容器的水或汽的流量，调节钠冷快堆蒸汽发生器出口水或汽的压力；

32、步骤3、当钠冷快堆水-汽转换完成，钠冷快堆顺序控制系统反馈顺序控制完成信息给操纵员；

33、步骤4、当钠冷快堆紧急停堆时，pid控制器c接收蒸汽发生器出口钠温偏差值，通过pid运算得到钠冷快堆蒸汽发生器主给水旁路调节阀阀门开度指令信号并发送钠冷快堆蒸汽发生器主给水旁路调节阀；

34、钠冷快堆蒸汽发生器主给水旁路调节阀接收pid控制器c的阀门开度指令信号，输出与阀门开度指令信号成正比的阀门开度，进而控制进入钠冷快堆蒸汽发生器的主给水流量；

35、步骤5、当钠冷快堆功率降至7％，开始进行汽-水转换时，钠冷快堆顺序控制系统启动汽-水转换，当钠冷快堆蒸汽发生器主给水流量由开环控制转为pid调节时，pid控制器a接收钠冷快堆蒸汽发生器主给水流量偏差值，通过pid运算得到钠冷快堆蒸汽发生器主给水旁路调节阀阀门开度指令信号并发送钠冷快堆蒸汽发生器主给水旁路调节阀；

36、当钠冷快堆蒸汽发生器出口压力由开环控制转为pid调节时，pid控制器b接收钠冷快堆蒸汽发生器出口压力偏差值，通过pid运算得到钠冷快堆启动扩容器入口调节阀阀门开度指令信号并发送钠冷快堆启动扩容器入口调节阀；

37、钠冷快堆蒸汽发生器主给水旁路调节阀接收pid控制器a的阀门开度指令信号，输出与阀门开度指令信号成正比的阀门开度，进而控制进入钠冷快堆蒸汽发生器的主给水流量；

38、钠冷快堆启动扩容器入口调节阀接收pid控制器b的阀门开度指令信号，输出与阀门开度指令信号成正比的阀门开度，进而控制进入钠冷快堆启动扩容器的水或汽的流量，调节钠冷快堆蒸汽发生器出口水或汽的压力。

39、进一步地，步骤1中，当钠冷快堆启动，未到水-汽转换时，即钠冷快堆升功率时，pid控制器c接收函数变换器发送的蒸汽发生器出口钠温偏差值。

40、进一步地，步骤2中，当钠冷快堆功率达到7％额定功率，开始进行水-汽转换时，钠冷快堆顺序控制系统启动水-汽转换时，并执行以下步骤：

41、钠冷快堆蒸汽发生器主给水旁路调节阀开度以每秒1％的速率往40％下降；

42、在此过程中，如果钠冷快堆蒸汽发生器主给水流量值下降，则钠冷快堆启动扩容器入口调节阀开度以每秒2.5％的速率往80％上升；如果钠冷快堆蒸汽发生器主给水流量值停止下降，则钠冷快堆启动扩容器入口调节阀开度保持在当前位置；

43、当钠冷快堆蒸汽发生器主给水流量下降至大于额定值7.0％且小于额定值9.0％时，钠冷快堆蒸汽发生器主给水流量由开环控制转为pid调节，调节的目标定值为钠冷快堆蒸汽发生器主给水流量额定值的8.08％；

44、当钠冷快堆蒸汽发生器出口压力值大于6.5mpa且小于7.5mpa时，钠冷快堆蒸汽发生器出口压力由开环控制转为pid调节，调节的目标定值为钠冷快堆蒸汽发生器出口压力值为6.9mpa。

45、进一步地，步骤4中，当钠冷快堆紧急停堆时，pid控制器c接收函数变换器发送的蒸汽发生器出口钠温偏差值。

46、进一步地，函数变换器通过执行以下步骤计算得到钠冷快堆蒸汽发生器出口钠温偏差值并发送pid控制器c：

47、获取钠冷快堆功率信号和钠冷快堆蒸汽发生器出口钠温反馈值；

48、根据钠冷快堆功率信号，通过钠冷快堆功率与钠冷快堆蒸汽发生器出口钠温目标值之间的函数关系式计算得到钠冷快堆蒸汽发生器出口钠温目标值；

49、将钠冷快堆蒸汽发生器出口钠温目标值减去钠冷快堆蒸汽发生器出口钠温反馈值，计算得到钠冷快堆蒸汽发生器出口钠温偏差值并发送pid控制器c。

50、进一步地，步骤5中，当钠冷快堆功率降至7％，开始进行汽-水转换时，钠冷快堆顺序控制系统启动汽-水转换，并执行以下步骤：

51、钠冷快堆蒸汽发生器主给水旁路调节阀开度以每秒1％的速率往100％上升；

52、在此过程中，如果钠冷快堆蒸汽发生器主给水流量值上升，则将钠冷快堆启动扩容器入口调节阀开度以每秒2.5％的速率往10％下降；如果钠冷快堆蒸汽发生器主给水流量值下降，则保持钠冷快堆启动扩容器入口调节阀开度在当前位置；

53、当钠冷快堆蒸汽发生器主给水流量值上升至大于额定值的24％且小于额定值的30％时，钠冷快堆蒸汽发生器主给水流量由开环控制转为pid调节，pid调节的目标定值为钠冷快堆蒸汽发生器主给水流量额定值的27.93％；

54、当钠冷快堆蒸汽发生器出口压力值大于9.5mpa且小于10.5mpa时，钠冷快堆蒸汽发生器出口压力由开环控制转为pid调节，pid调节钠冷快堆蒸汽发生器出口压力目标值为9.9mpa。

55、进一步地，钠冷快堆顺序控制系统通过执行以下步骤计算得到钠冷快堆蒸汽发生器主给水流量偏差值：

56、获取钠冷快堆蒸汽发生器给水流量反馈值；

57、根据钠冷快堆当前工况给出钠冷快堆蒸汽发生器主给水流量目标值；

58、将钠冷快堆蒸汽发生器主给水流量目标值减去钠冷快堆蒸汽发生器主给水流量反馈值，计算得到钠冷快堆蒸汽发生器主给水流量偏差值。

59、进一步地，钠冷快堆顺序控制系统通过执行以下步骤计算得到钠冷快堆蒸汽发生器出口压力偏差值：

60、获取钠冷快堆蒸汽发生器出口压力反馈值；

61、根据钠冷快堆当前工况给出钠冷快堆蒸汽发生器出口压力目标值；

62、将钠冷快堆蒸汽发生器出口压力目标值减去钠冷快堆蒸汽发生器出口压力反馈值，计算得到钠冷快堆蒸汽发生器出口压力偏差值。

63、本发明的有益技术效果：

64、本发明的钠冷快堆低功率下主给水自动控制系统和方法，实现钠冷快堆低功率下的主给水自动控制，以精准控制钠冷快堆二回路导热剂液态金属钠的温度，保证核反应堆的安全稳定运行；增加核电站的可靠性和自动化程度，减少运行操纵人员负担。