压水堆核电厂汽轮机进汽压力控制的研究

曹祥晖

摘要：在核电厂当中，最为重要的部分之一就是反应堆。在核电厂的运行过程中，为了确保核安全，对于反应堆的运行工况要求，汽轮机应当予以充分的满足。而汽轮机进汽压力控制就是为了确保反应堆的正常功率。在实际工作中，主要分为正常压力控制模式、反应堆压力控制模式等，这在核电厂的堆机协调控制当中，是十分重要的组成部分。

关键词：压水堆核电厂；汽轮机；进汽压力控制

0前言

在核电厂中，发电的能量来自于核裂变反应。在蒸汽发生器中，反应堆冷却剂对二回路的给水进行加入，形成饱和的蒸汽，输送到汽轮机当中。对于电网需求的变化，通常采用堆跟机的模式，来控制核功率的变化。不过，核电厂中的反应堆具有独特的特性，因此要对其进行充分的考虑，确保其稳定、安全的运行。对其，在堆机协调控制中，设置了反应堆压力模式。

1压水堆核电厂的运行模式

在压水堆核电厂的运行当中，主要由基本负荷、负荷跟踪等不同的运行方式。其中，基本负荷运行方式指的是在运行过程中，反应堆的功率决定了汽轮机的负荷。在基本负荷运行方式之下，在电力系统和反应堆功率之间，并不存在直接的控制反馈回路。同时，该运行模式之下的功率控制系统十分简单，其主要作用是抑制反应堆功率的不良波动、在一定水平上维持反应堆的功率，以及反应堆的启动和停堆等。

在电力系统当中，随着核电所占的比例越来越高，在电网调峰工作当中，核电厂的参与越来越频繁，为电网电力需求的满足做出了巨大的贡献。这种随着电网需求的变化，来调整核电厂核功率的运行方式，就称之为负荷跟踪运行方式。该运行方式是一种典型的堆跟机运行方式，在核电厂的诸多运行方式当中，其具有最高的灵活性[1]。在汽轮机控制系统的作用下，电网需求的变化能够通过蒸汽流量的变化进行直接的反映。对此，针对负荷的变化，反应堆的控制系统应当能够及时做出响应，从而满足电网需求的变化。

2进汽压力控制

在汽轮机的进汽过程中，应当对进汽压力进行控制，从而高压缸入口对蒸汽压力的增长速度、压力最大值等参数进行控制，从而限制蒸汽的需求，以此来达到对汽轮机负荷的限制作用。在进汽压力控制的过程中当中，主要包括正常模式和反应堆模式。

2.1正常模式

在核电厂的运行过程中，如果在某一个限定值的范围内，对于机组的出力，电网或机组自身提出了相应的要求，就需要对压力控制功能进行利用，从而施加一个限定值给机组出力。给定的压力设定值与机组出力限值相当，然后将压力控制投入。此时，如果机组处理超出了限定值的范围，压力控制就会自动入列运行，将蒸汽的需求逐渐降低，从而控制实际压力值，使其达到参考压力之下。在机组出力下降到限定值范围内的时候，压力控制则会自动出列停止运行。在实际操作过程中，通过人机界面，就能够实现设定参考压力的操作。

2.2反应堆模式

在反应堆模式下，其主要的目的是为了对反应堆的功率进行控制，避免其出现超调的情况。如果反应堆的实际运行功率达到额定功率的96%，核功率测量系统就会相应的指令，命令汽轮机调节系统对压力进行控制。汽轮机调节系统在受到指令之后，会在第一时间对压力参考值进行整定，使其达到汽轮机的实际进汽压力[2]。通过这种方式，阻止负荷的进一步提升，进而避免反应堆的功率持续升高。在稳定了反应队功率之后，工作人员通过人机界面，对其进行释放操作。此时，汽轮机的参考压力将会逐渐缓慢的升高，一直达到汽轮机的进汽压力参考值，上升速率应当控制在每分钟0.3%以下。同时，反应堆功率、汽轮机负荷等也逐渐缓慢的升高，从而避免在接近满功率的时候，反应堆发生参数超调的情况。

3进汽压力控制的基本原理

在进汽压力控制过程当中，主要会涉及到预先设置的进汽允许压力、压力测量值、工作人员设定的压力限制、压力设定值等相关参数。而在正常运行的过程中，进汽压力模式将不会发生作用。在正常压力模式下，如果工作人员设定的压力限制低于标准差，压力设定值就会以工作人员的设定为准，此时压力设定值大于压力测量值。利用PI调节器对二者的差值进行调节，在工作人员设定的压力限制所对应的功率平台下，对汽轮机的功率进行维持，使汽轮机调节系统在正常压力模式下运行[3]。如果工作人员设定的压力限制发生变化，汽轮机也能够在相对应的功率平台下运行。在反应堆模式下，如果反应堆的实际功率在96%以下，当其上升到96%的时候，压力设定值与工作人员设定的压力限制相等。此时，核功率测量系统将会发出逻辑信号给汽轮机调节系统。在接收到这一信号之后，汽轮机调节系统就会自动切换到反应堆压力控制模式。

4结论

在当前的社会中，随着经济发展和城市建设速度的不断加快，对于电力能源的需求量也在快速的增长。紧靠传统的发电供电模式，已经难以满足社会中的实际需求。在这样的情况下，很多新型的发电方式逐渐出现，而核能发电就是其中一个重要的方式。在核能发电厂当中，反应堆是最为重要的部分。因此，在压水堆核电厂的运行当中，为了确保其运行安全和稳定，应当对汽轮机进汽压力进行良好的控制，从而确保核电厂发电的稳定安全。

参考文献：

[1]王宝生,王冬青,张建民,邱建文,王建. 压水堆核电厂蒸汽排放控制系统实时仿真研究[J].核动力工程,2011(05):38-44.

[2]曾彬,孙兴东,展晓磊,尹刚.压水堆核电厂汽轮机进汽压力控制的研究[J].核科学与工程,2011,S2:83-88.

[3]黄学孔,马爱萍,孙奇,隋海明,杨洪.超临界核电厂汽轮机和热力系统的研究[J].核动力工程,2013(01):75-77+96.endprint