蒸汽发生器水位调节系统

1、2022-7-1蒸汽发生器水位调节系统n二回路的主要控制系统包括：二回路的主要控制系统包括： 1）蒸汽发生器水位及给水泵泵速控制系统）蒸汽发生器水位及给水泵泵速控制系统 2）蒸汽旁排控制系统）蒸汽旁排控制系统 3）汽水分离再加热控制系统）汽水分离再加热控制系统 4）冷凝器水位控制系统）冷凝器水位控制系统 5）凝结水再循环流量控制系统）凝结水再循环流量控制系统 6）除氧器水位和压力控制系统）除氧器水位和压力控制系统 7）加热器的水位控制系统）加热器的水位控制系统n 蒸汽发生器是压水堆核电厂动力装置中主要设备之一。蒸汽发生器是压水堆核电厂动力装置中主要设备之一。在三条热工环路上，分别装有一台蒸汽发

2、生器。其主要功在三条热工环路上，分别装有一台蒸汽发生器。其主要功能是把一回路冷却剂从反应堆堆芯带出的热量经蒸汽发生能是把一回路冷却剂从反应堆堆芯带出的热量经蒸汽发生器管壁传给二回路水，使之产生蒸汽带动汽轮机作功。同器管壁传给二回路水，使之产生蒸汽带动汽轮机作功。同时，一回路水流经堆芯具有放射性，蒸汽发生器承担了防时，一回路水流经堆芯具有放射性，蒸汽发生器承担了防止二回路水被污染的第二道生物防护屏障。止二回路水被污染的第二道生物防护屏障。n 在运行过程中，如果蒸汽器发生器在运行过程中，如果蒸汽器发生器液位低液位低，会有下列危，会有下列危险险:引起蒸汽进入给水环，从而将在给水管道中产生危引起蒸汽进

3、入给水环，从而将在给水管道中产生危险的汽锤险的汽锤;引起管束传热恶化引起管束传热恶化;引起蒸汽发生器的管板引起蒸汽发生器的管板热冲击。如果热冲击。如果液位高液位高会有淹没人字十燥器的危险，使蒸汽会有淹没人字十燥器的危险，使蒸汽干度降低而危害汽轮机叶片。干度降低而危害汽轮机叶片。一、蒸汽发生器水位控制概述n 蒸汽发生器液位控制系统的蒸汽发生器液位控制系统的任务任务是在正常运行的各种工是在正常运行的各种工况下能维持液位在设定值的某一偏差范围内况下能维持液位在设定值的某一偏差范围内;在机组脱扣在机组脱扣的情况下，通过自动或手动调整汽、水流量使液位恢复到的情况下，通过自动或手动调整汽、水流量使液位恢复

4、到设定值范围。设定值范围。n 蒸汽发生器液位控制系统的一般技术要求蒸汽发生器液位控制系统的一般技术要求: （1）在稳态功率运行工况下能维持蒸汽发生器液位在程）在稳态功率运行工况下能维持蒸汽发生器液位在程序设定值上，稳态偏差要小序设定值上，稳态偏差要小; （2）在热态零功率到满功率范围内，负荷以）在热态零功率到满功率范围内，负荷以5%FP/min线性变化时，能自动跟踪负荷的变化，维持液位在预定的线性变化时，能自动跟踪负荷的变化，维持液位在预定的范围之内范围之内; （3）液位控制系统能承受）液位控制系统能承受10%给水流量和蒸汽流量阶给水流量和蒸汽流量阶跃变化或冷却剂平均温度跃变化或冷却剂平均温度

5、3的阶跃变化。液位最大超的阶跃变化。液位最大超调量在调量在300mm之内，衰减率应大于之内，衰减率应大于0.7; （4）在满功率运行时，系统能承受一）在满功率运行时，系统能承受一50%FP负荷的阶跃负荷的阶跃变化（在蒸汽旁通控制系统协助下），保证系统稳定运行变化（在蒸汽旁通控制系统协助下），保证系统稳定运行。5n 水位测量水位测量 蒸汽发生器的水位是在蒸汽发生器筒体和管束外套之蒸汽发生器的水位是在蒸汽发生器筒体和管束外套之间的环形部分测得，即冷柱中的水位。间的环形部分测得，即冷柱中的水位。每个蒸汽发生器包括：每个蒸汽发生器包括：1台台“宽量程宽量程”水位变送器：用于低负荷以及手动控制给水位变送

6、器：用于低负荷以及手动控制给水流量调节阀时显示蒸汽发生器水位的变化趋势。水流量调节阀时显示蒸汽发生器水位的变化趋势。4台台“窄量程窄量程”水位变送器：用于蒸汽发生器水位的显示水位变送器：用于蒸汽发生器水位的显示和保护，其中和保护，其中2台还用于控制。台还用于控制。二、蒸汽发生器水位控制的原理及功能 n 影响水位的因素：影响水位的因素： 给水流量、给水温度、反应堆冷却剂温度、蒸汽流给水流量、给水温度、反应堆冷却剂温度、蒸汽流量量6n给水流量阶跃变化水位的响应给水流量阶跃变化水位的响应211)(dscsbsKsasL050100150200-20246各工况下给水流量阶跃增加后水位的变化趋势 5%

7、15%30%50%100%低负荷下，水位过渡过程延续的时间比较长，需要低负荷下，水位过渡过程延续的时间比较长，需要23min才能恢复稳定；而在高负荷时，给水流量变化造成水位变才能恢复稳定；而在高负荷时，给水流量变化造成水位变化时间比较短，只有化时间比较短，只有4059s。这也是低负荷下蒸汽发生器。这也是低负荷下蒸汽发生器水位调节困难的原因之一。水位调节困难的原因之一。7n蒸汽流量阶跃变化水位的响应蒸汽流量阶跃变化水位的响应050100150200-15-10-505蒸汽流量阶跃增大情况下蒸汽发生器水位响应 5%15%30%50%100%fsesasT1)(若不考虑温度作用，水位对蒸汽流量阶跃变

8、化的响应和若不考虑温度作用，水位对蒸汽流量阶跃变化的响应和对给水流量阶跃变化的响应时相同的。对给水流量阶跃变化的响应时相同的。8n反应堆冷却剂平均温度变化水位的响应反应堆冷却剂平均温度变化水位的响应若一回路平均温度阶跃增加，传到二回路的热量增加，使若一回路平均温度阶跃增加，传到二回路的热量增加，使更多水汽化，在上升通道将产生更多的汽泡，使循环流动更多水汽化，在上升通道将产生更多的汽泡，使循环流动阻力增大，造成在短时间内水位虚假上升，随后由于蒸汽阻力增大，造成在短时间内水位虚假上升，随后由于蒸汽产量增大导致给水流量与蒸汽流量不平衡，从而引起水位产量增大导致给水流量与蒸汽流量不平衡，从而引起水位下

9、降。下降。n给水温度变化对水位的影响给水温度变化对水位的影响给水温度降低使下降通道中水的过冷度增加，在上升通道给水温度降低使下降通道中水的过冷度增加，在上升通道中沸腾区减小，含汽量减小，导致两相流流动加速，水位中沸腾区减小，含汽量减小，导致两相流流动加速，水位下降。另外，由于沸腾区减小，蒸汽流量降低，使带入再下降。另外，由于沸腾区减小，蒸汽流量降低，使带入再循环的水量也减少，也使水位降低。循环的水量也减少，也使水位降低。9n水位调节方式：通过控制进入蒸汽发生器的给水水位调节方式：通过控制进入蒸汽发生器的给水流量来实现。流量来实现。n执行机构：主给水调节阀，旁路给水调节阀，两执行机构：主给水调节

10、阀，旁路给水调节阀，两台汽动给水泵台汽动给水泵n水位控制系统的构成水位控制系统的构成液位调节系统液位调节系统给水泵转速调节系统给水泵转速调节系统10n调节阀开度阶跃变化时给水流量的响应调节阀开度阶跃变化时给水流量的响应对于微小的阀位变化对于微小的阀位变化在在50%FP时，一台给水泵处于自动，另一台停运的情况时，一台给水泵处于自动，另一台停运的情况下，响应最慢，衰减最快：下，响应最慢，衰减最快：在在100%FP时，两台给水泵都处于自动的情况下，其传时，两台给水泵都处于自动的情况下，其传递函数相近似：递函数相近似：)()(5 . 0sVesGs22211)(sssV开度%/)31)(121 ()7

11、1 ( 1 . 7)(skgssssG开度%/).)(skgssG5311118s)3.3(1(s)11n综合综合evveQsssGQsGQQsGsG1211)()(223021122022-7-1华北电力大学12三、蒸汽发生器水位控制系统 I13三、液位控制系统n蒸汽发生器液位控制系统是由蒸汽流量、液位偏蒸汽发生器液位控制系统是由蒸汽流量、液位偏差和给水流量构成的三参量控制系统。通过调节差和给水流量构成的三参量控制系统。通过调节并联安装在每条给水管路上的（蒸汽发生器入口并联安装在每条给水管路上的（蒸汽发生器入口侧）两个调节阀的阀门开度控制给水流量，从而侧）两个调节阀的阀门开度控制给水流量，从

12、而实现液位调节。两个调节阀中一个是主给水调节实现液位调节。两个调节阀中一个是主给水调节阀，也称阀，也称“高流量阀高流量阀”，用于负荷在，用于负荷在18%FP以上的以上的液位调节液位调节;另一个是旁路给水调节阀，也称另一个是旁路给水调节阀，也称“低流低流量阀量阀”，用于启动低负荷时的液位调节，在高负荷，用于启动低负荷时的液位调节，在高负荷时，保持全开。时，保持全开。n蒸汽发生器水位设定值蒸汽发生器水位设定值 蒸汽发生器的液位设定值随负荷变蒸汽发生器的液位设定值随负荷变化。负荷是指蒸汽发生器总的蒸汽负化。负荷是指蒸汽发生器总的蒸汽负荷，即汽轮机进汽流量、进人除氧器荷，即汽轮机进汽流量、进人除氧器的

13、新蒸汽流量的新蒸汽流量(ADG(ADG信号表示信号表示) )和排往和排往凝汽器的新蒸汽流量凝汽器的新蒸汽流量(GCTc(GCTc信号表示信号表示) )之和。之和。 在低负荷时，蒸汽发生器蒸汽压在低负荷时，蒸汽发生器蒸汽压力高，水的密度大，为了防止发生二力高，水的密度大，为了防止发生二回路管道断裂事件时，向安全壳释放回路管道断裂事件时，向安全壳释放更多的能量，造成安全壳破坏，采用更多的能量，造成安全壳破坏，采用较低的液位定值以保持蒸汽发生器中较低的液位定值以保持蒸汽发生器中的水装量较小。在的水装量较小。在20%FP20%FP的负荷以下，的负荷以下，蒸汽发生器的液位设定值随负荷从蒸汽发生器的液位设定值随负荷从“窄量程窄量程”的的34%34%线性增加到线性增加到50%;50%;在在负荷高于负荷高于20%FP20