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核电站一回路稳压器水位测量与计算

发布:2018-12-18 | 点击:人次

摘要:核电站一回路稳压器水位测量与计算资讯由优秀的流量计、流量仪生产报价厂家为您提供。一、稳压器水位控制和保护 核电站稳压器是核反应堆冷却剂系统(RCP)中的重要设备,在稳态运行时其保持正常的RCP压力,在瞬态时其将RCP压力限制在允许值内。此外,稳压器还作为。更多的流量计厂家选型号价格报价欢迎您来电咨询,下面是核电站一回路稳压器水位测量与计算文章详情。

一、稳压器水位控制和保护

核电站稳压器是核反应堆冷却剂系统(RCP)中的重要设备,在稳态运行时其保持正常的RCP压力,在瞬态时其将RCP压力限制在允许值内。此外,稳压器还作为反应堆冷却剂的缓冲水箱,保证一回路处于满水状态。在额定功率下,稳压器内约60环是饱和水,40%为饱和蒸汽,稳压器底部(液体区)通过波动管与RCP一条环路的热管段相连。RCP是一个充满水的系统,稳压器中的压力将传至整个RCP。稳压器水位不能太高或太低,否则会导致压力调节失效或者电加热器裸露烧毁。导致稳压器水位变化的主要因素有:(1)负荷改变使反应堆冷却剂平均温度改变引起冷却剂体积变化;(2)稳压器上充流量与下泄流量不平衡(如打开下泄孔板、冷却剂泄漏和起动第2台上充泵等)。稳压器水位控制保护系统的功能是将稳压器水位调节在整定值附近,确保稳压器运行工况能够满足压力控制的需要,并且保护设备安全。稳压器水位变送器不但起测量与监视水位的作用,而且用于稳压器水位控制和保护。稳压器水位控制保护模拟简图见图1。

从图1可见,稳压器的水位由3个独立的6000系列核级差压水位变送器(0llMN、008MN、007MN)同时测量,其测量信号被分别送至电气间3个独立的SIP保护柜(SIPl组、SIP2组、SIP3组)进行数据转换,(4~20)mA电流信号经转换器(RS)转换为(1~5)VDC电压信号,3路电压信号又各分两路,其中一路去阀值继电器(XU),在逻辑处理单元进行三取二逻辑运算后产生稳压器水位高核反应堆跳闸信号。另外一路去选择开关(444CC),经调节器(404RG)控制上充给水调节阀进行稳压器水位调节。由此可见,3个水位测量信号既参与稳压器水位调节,又参与核反应堆跳闸逻辑保护,因此3个水位变送器的准确测量,对稳压器水位调节和水位保护都起着至关重要的作用。

二、稳压器水位的测量及计算

图2为稳压器水位测量安装图。差压变送器一侧与稳压器下部管嘴相连,反映水位产生的压力,另一侧与一个参考液毛细管相连,参考液毛细管上端通过冷凝罐与稳压器气空间相连,它们中间有一个隔膜把参考液毛细管的水与冷凝罐隔开,以防止稳压器水中分离出来的氢气形成气泡带入参考液毛细管中,影响其测量精度。

在稳压器中,汽、水两相共存,处于饱和状态。以稳压器水位测量变送器为例,计算满功率稳定运行工况下007MN在O和100%水位时所受到的差压值和停堆换料维修时校验007MN所需加给变送器的差压值。假设校验时的环境温度为25℃,根据图2中标示的数据及给定的已知数据可以计算007MN在O和100%水位时的压力值。在满功率稳定运行工况下,稳压器绝对压力为15.5MPa,其对应的饱和温度344℃。稳压器在该压力、温度下的饱和水密度ρ3=0.59395×lO3kg/m3,饱和蒸汽密度ρ3=0.10l9×1O3kg/m3。此外,取压管正、负压侧远离稳压器本体,其取压管实际温度接近环境温度30℃,所以稳压器在绝对压力15.5MPa下,该正、负压侧取压管处末饱和水密度应为ρ1=ρ2=ρ5=1.002×l03。一个大气压满功率工况下007MN在O和100%水位时所受到的差压计算。

在0水位(4mA)时:

△P0=P+-P_=[ρ3g(L3+L4)+ρ5gL5]-(ρ1gL1+ρ2gL2)

式中,P+为007MN正压侧压力,Pa;P_为007MN负压侧压力,Pa;△P0为0水位差压,Pa;g为重力加速度。

△P0=0.10l9×lO3×9.8×(O.013+9.765)十1.0O2×1O3×9.8×1.938-1.0O2×lO3×9.8×0.341

-1.002×1O3×9.8×11.375=-86251.54

在100%水位(2OmA)时:

△P100%=P+-P_=(ρ3gL3十ρ4gL4十ρ5gL5)-(ρ1gL1十ρ2gL2)=0.10l9×lO3×9.8×0.013十0.59395×103×9.8×9.765+1.002×103×9.8×1.938一1.002×1O3×9.8×0,341-1.002×1O3×9.8×11.375=-39163.83

式中△P100%为100%水位差压,Pa。

停堆换料维修时校验007MN在O和100姊水位时加给变送器的差压计算。

因为007MN的负压侧是毛细管,校验时不可拆,所以校验007MN时必须连同负压侧的毛细管一同校验,此时007MN负压侧毛细管产生的静压为:

P_=ρ×g×(L1十L2)而ρ=l000.54-0.0252×t-O.0045×t2

p=1000.54-0.0252×25-0.0045×252=997.0975kg/m3

p_=997.0975×9.8×11.716=114483.554

在0水位(4mA)时:

△Po=P+o-P-

P+o=28232

在100%水位(2OmA)时:

△Pl00%=P+l00%—P—

P+l00%=75315.9

式中,P+0为0水位时007MN正压侧压力;P+100%为100%水位时007MN正压侧压力。

所以,在0和100始007MN正压侧加压值分别为28232Pa、75315.9Pa。

密度是校验压力值计算的关键。满功率时,007MN正、负压侧取压管内介质属于未饱和水(压力高而温度低),密度与稳压器内饱和水密度不同。在换料大修期间,反应堆厂房温度不同,007MN负压侧毛细管内及冷凝水罐中除盐水的密度也会不同。一般情况下,在一个大气压下,2O℃水的密度近似为0.998×

1O3kg/m3,而对在其它温度时水的密度,可以查表或根据经验公式p=l000.54-0.0252×t-O.0045×t2计算。

三、测量误差带来的风险

水位变送器的准确测量是稳压器安全运行的重要条件,而校验变送器所用的校验数据正确是水位变送

器准确测量的前提。由图1可见,如果444CC选择008MN、007MN作为报警、调节控制水位,而007MN校验数据不准确使测量偏低,则在稳压器水位定值不变的条件下,由007MN测量控制调节稳压器水位,稳压器实际水位就会偏高。当另外2个水位变送器008MN和0llMN测得的水位达到高水位定值时,就会造成2/3反应堆跳闸的风险。

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