大亚湾核电站蒸汽发生器水位调节分析

蒸汽发生器水位控制原则及操作要点总结分析摘要：福清核电机组属于M310型，其蒸汽发生器采用立式蒸汽发生器（目前国内只有田湾核电采用卧式蒸汽发生器），立式蒸汽发生器的水位可控制范围裕度小，相对来说，其水位控制是运行操作的难点也是关键点，目前机组停机停堆原因分析中蒸汽发生器的水位可控制异常占了很大比例，因此对于蒸汽发生器水位控制对于运行人员来说就显得尤为重要了，蒸汽发生器水位控制随机性很大，难度也很大，但对于蒸汽发生器水位控制也是有其原则及操作要点的，这篇文章主要内容就是分析和总结蒸汽发生器水位控制的原则及操作要点。

关键字：蒸汽发生器；水位控制；原理；操作要点；总结引言相福清核电厂1、2号机采用M310机组，其核岛蒸汽发生器为立式蒸汽发生器，立式蒸汽发生器的特点是宽窄量程范围内的水装量很小，导致其水位调节裕量减少，运行人员对蒸汽发生器的这一特点要有所了解，只有对立式蒸汽发生器的结构特点了解了，运行人员在蒸汽发生器水位实际控制过程中才能够做到心中有数，蒸汽发生器水位控制是运行业内的难点也是日常工作的重点，我们运行人员能否对控水位调节的操作要点，以及水位控制的一些基本原则熟知，显得尤为重要，该文主要为大家介绍了蒸汽发生器的结构特点，蒸汽发生器水位控制原则以及操作要点的总结，目的就是能够在日后的运行活动中，有能力，有依据在异常瞬态时完成蒸汽发生器水位的控制，确保机组的稳定运行。

1.蒸汽发生器基本结构及参数特点1.1蒸汽发生器基本结构福清核电机组属于M310型，其蒸汽发生器采用立式蒸汽发生器（目前国内只有田湾核电采用卧式蒸汽发生器），为了便于数据分析及其根据其内部结构，可将蒸汽发生器分为上段、过渡段、下段三部分，具体见下图：上段由于安装有汽水分离器而导致横向截面积相对较大；下段位于U形传热管处，截面积很小；过渡管处于上段和下段之间，形状如锥形。

从结构上可以看出，蒸汽发生器正常运行液位范围处于截面积相对较大的上段区域内。

蒸汽发生器液位异常波动的诊断及处理
蒸汽发生器是核电站中非常重要的设备之一，其中液位控制是影响蒸汽发生器安全运
行的关键因素之一。

液位异常波动问题是蒸汽发生器运行过程中经常出现的问题之一，这
种现象不仅会导致设备的运行不稳定，而且可能会影响设备的安全性，因此，对液位异常
波动现象进行诊断与处理显得非常重要。

一、异常波动原因
1、蒸汽生成速率大而系统出口蒸汽流量小。

这种情况下，蒸汽发生器液位急速上升，可能触发液位过高保护动作，导致蒸汽发生器停机。

3、系统出口蒸汽流量的急变或波动，可能导致蒸汽发生器液位出现急速变化。

4、调节阀故障或调节阀控制回路出现问题，使系统出口蒸汽流量出现异常波动。

二、处理方法
1、定期检查调节阀的工作状态，必要时进行清洗和更换零部件。

2、检查调节阀控制回路中的各个元件，确保各部件工作正常。

3、监控蒸汽发生器运行状态，发现液位异常波动现象时，必要时通过调整调节阀或
调整系统出口蒸汽流量等手段对液位进行控制。

4、增加或减少燃料投入量，改变蒸汽发生速率，以达到调节液位的目的。

6、提高蒸汽发生器的水质，降低水位波动，改善液位的控制效果。

7、在液位出现异常波动时，及时触发自动保护装置，防止发生安全事故。

1背景介绍CPR1000核电机组核反应堆中产生的热能，通过蒸汽发生器传热管进行热交换，将蒸汽发生器二次侧的水加热并产生饱和蒸汽，所产生的蒸汽用于驱动主汽轮发电机，通过这一过程完成了核能向电能的转换。

设置蒸汽发生器二次侧水位调节，使蒸汽器的二次侧能维持一个合适的水位，确保蒸汽发生器一二次侧的能量能够安全、顺利的传输，以便能保证CPR1000核电机组的安全稳定的运行。

2CPR1000核电机组蒸汽发生器水位调节的目的一般而言每台CPR1000核电机组会设置有3台蒸汽发生器，每台蒸汽发生器都设有独立的水位调节系统，设置水位调节的目的，就是为了维持蒸汽发生器二次侧的水位在需求的整定值上。

水位不能太高，否则将造成蒸汽发生器出口蒸汽含水量超标，加剧汽轮机的冲蚀现象，影响机组的寿命甚至使机组损坏。

而且水位过高还会使得蒸汽发生器内的水装量增加，在蒸汽管道破裂的事故工况下，对堆芯产生过大的冷却而导致反应性事故的发生。

如果破裂事故发生在安全壳内，大量的蒸汽将会导致安全壳的压力、温度快速上升，危害安全壳的密封性。

同样水位也不能过低，否则将会导致蒸汽发生器倒J 形给水管口裸露，可能导致给水管线出现水锤现象，这样堆芯余热的导出功能将恶化。

为了实现以上的功能设置蒸汽发生器水位调节系统和给水泵转速调节系统。

3CPR1000核电机组蒸汽发生器的水位控制系统CPR1000核电机组每台蒸汽发生器都拥有各自独立的水位调节系统，通过改变给水调节阀的开度以改变给水流量从而达到控制水位的目的。

对于每台蒸汽发生器而言，其水位的调节是通过控制进入该蒸汽发生器的给水流量来完成的。

每台蒸汽发生器的正常给水回路设置有两条并列的管线：主给水管线调节阀用于高负荷工况下的水位调节，旁路管线调节阀用于低负荷及机组起停阶段的工况，下面以某核电厂一号机一号蒸汽发生器为例讲述其调节过程，其调节原理图如下图1。

以汽轮机高压缸进汽压力GRE023/024MP 为代表的汽轮机进汽流量，以给水除氧器（ADG ）调节信号为代表的进入给水除氧器（ADG ）的新蒸汽流量，以汽轮机蒸汽旁路系统（GCTc ）的调节信号为代表的排往冷凝器的新蒸汽流量，以上三部分代表二回路的负荷，经函数发生器产生水位整定值，与实测水位的偏差经一个变增益环节后输入到水位调节器，产生给水流量整定值。

压水堆核电站蒸汽发生器水位控制潘竟斌，石舒健，尤志芳（中广核（北京）仿真技术有限公司，北京100094）摘要：本文论述了压水堆核电站的蒸汽发生器水位控制的原因、水位测量的方法、影响水位变化的因素以及水位控制的方法。

Abstract: This article discusses the steam-generator level adjustment of pressurized water reactor from the aim of adjustment, the measurement of water level, the reasons of level changing, and methods of level adjustment.关键词：压水反应堆，蒸汽发生器，测量，调节Key words: Pressurized Water Reactor, Steam-generator, Measure, Adjustment引言：压水堆核电站的蒸汽发生器工作原理是把反应堆产生的热量传给二回路的水，使水蒸发产生的饱和蒸汽，进入到汽机高压缸做功。

蒸汽发生器水位是电站运行的重要监视参数之一，水位控制的好坏直接影响电站的安全运行和蒸汽的品质。

一、水位控制原因蒸汽发生器水位调节系统的目的，就是为了维持蒸汽发生器二次侧的水位在需求的整定值上。

水位不能过高，否则将造成出口蒸汽含水量超标，加剧汽轮机的冲蚀现象，影响机组的寿命甚至使机组损坏。

而且，水位过高还会使得蒸汽发生器内水的质量装量增加，在蒸汽管道破裂的事故工况下，对堆芯产生对大的冷却而导致反应性事故的发生。

同样地，水位也不能太低，否则，将会导致U型管顶部暴露，甚至可能导致给水管线出现水锤现象。

这样，堆芯余热的导出功能恶化。

因此，加强对蒸汽发生器和汽包的水位的监视和调整是至关重要的。

二、水位测量通常，蒸汽发生器水位测量设置于下降通道环形空间，上引压管连接到一个冷凝罐上，以便得到一个稳定的参考液柱，参考液柱与差压传感器左侧相连，下引压管接到右侧。

146理论前沿0.引言蒸汽发生器（下文称为蒸发器）是核电厂运行时，将一回路热量传递给二回路，并产生推动汽轮发电机组转动的重要设备。

在正常运行时，其二次侧水位通过调节系统控制在需求的整定值上。

本文将通过分析控制给水调节阀的水位控制系统的原理，对蒸发器水位控制提出建议，以便更有效的调节蒸发器水位。

1.水位控制回路某核电厂蒸发器水位控制原理如图1所示。

每台蒸发器的水位控制系统包括一个闭环通道和两个开环通道，闭环通道的调节器采用PID 控制器，控制量为蒸发器水位，称为水位控制器（RG1）。

某核电厂蒸汽发生器水位控制分析孟祥杰 郭广军（中国核电工程有限公司华东分公司 浙江 海盐 314300）摘要：利用蒸汽发生器水位控制原理图对高、低负荷时水位控制过程进行了详细分析，并通过研究系统功能图、厂家文件和试验趋势图等文件，对蒸汽发生器水位控制过程中的细节进行了详细说明。

本文以蒸汽发生器水位控制为实例，对机组运行期间的水位控制提出建议。

关键词：蒸汽发生器；水位控制器；流量控制器；无扰切换两个开环通道，分别采用PI 控制器和P 控制器，称为流量控制器（RG2\RG3）。

由水位控制器与PI 流量控制器串联形成的控制回路用于高负荷工况下的水位调节，其控制对象为主给水流量调节阀（下文称为大阀）。

由水位控制器与P 流量控制器串联形成的控制回路用于低负荷以及启动、停运阶段的运行工况，其控制对象为旁路给水流量调节阀（下文称为小阀）。

2.高负荷时水位的控制大阀的控制采用了PID 水位控制器与PI 流量控制器串联形成的控制回路。

该回路是一个三通量调节回路，使用蒸发器水位、蒸汽流量、给水流量三个参数进行控制。

2.1闭环控制通道水位作为控制量，其整定值通过二回路负荷经函数GD1进行整定。

GD1函数是一个随负荷变化的折线，0-20%负荷对应水位34%-50%，20%负荷以后，水位维持50%。

二回路负荷代表着蒸发器总的蒸汽负荷Qb，包括三个部分：汽轮机高压缸进汽压力代表的汽轮机进汽流量、第四组旁路排放阀的蒸汽流量和有效的冷凝器旁路排放蒸汽流量。

大亚湾核电站蒸汽发生器水位调节分析【摘要】大亚湾核电站的蒸汽发生器的水位调节和控制是一个重点和难点，也是每一位主控操纵员必须熟练掌握的内容。

本文着重从蒸汽发生器水位的调节原理、瞬态过程中的蒸汽发生器水位控制策略这两方面对其水位调节进行详尽的阐述。

【关键词】蒸汽发生器；水位调节；调节分析1 蒸汽发生器水位的调节原理蒸汽发生器水位需维持在需求的整定值上。

水位不能过高，否则将造成出口蒸汽含水量超标，加剧汽轮机的冲蚀现象，影响机组的寿命甚至使机组损坏。

而且，水位过高还会使得蒸汽发生器内水的质量装量增加，在蒸汽管道破裂的事故工况下，对堆芯产生过大的冷却而导致反应性事故的发生。

水位也不能过低，否则，将会导致u型管顶部裸露，甚至可能导致给水管线出现水锤现象。

这样，堆芯余热的导出功能将恶化。

对于每台蒸汽发生器而言，其水位的调节是通过控制进入该蒸汽发生器的给水流量来完成的。

每台蒸汽发生器的正常给水回路设置有两条并列的管线：主管线上的主给水调节阀用于高负荷运行工况下的水位调节，旁路管线上的旁路调节阀则是应用于低负荷及启、停阶段的运行工况，其调节原理如图1所示。

1.1 主给水调节回路主给水调节阀的调节包括一个闭环调节通道和一个开环调节通道。

1.1.1 水位整定值蒸汽发生器水位定值随负荷而变，负荷是指蒸汽发生器总的蒸汽负荷，它包括三部分：1）以汽轮机高压缸进汽压力为代表的汽轮机进汽流量；2）adg调节信号代表的进入adg的新蒸汽流量；3）gct-c的调节信号代表的排往冷凝器的新蒸汽流量。

在20%负荷以下，水位定值随负荷增加而提高。

这是因为在负荷减小时，由于蒸汽发生器中汽泡数目减少，使蒸汽发生器中水的密度增加（降低比容），为了使水位不下降到低水位保护动作，水位随负荷增加而线性增加。

在20%-100%负荷时，水位定值维持在50%水位不变。

图1 蒸汽发生器水位调节原理图1.1.2 开环调节通道在开环调节回路中，实测给水流量与经过校正后的蒸汽流量相比较，给出汽水失配信号。

压水堆核电站蒸汽发生器水位控制浅析核能将是我国21世纪的主要能源，压水堆核电站中蒸汽发生器的水位控制是主控室操纵员的核心工作。

本文重点分析主控室操纵员手动干预蒸汽发生器水位控制的方法。

标签：蒸汽发生器；手动干预；水位控制0 引言蒸汽发生器是压水堆核电站主控室操纵员在生产活动中重点关注的设备。

蒸汽发生器既是一回路的组成部分，又属于二回路组成部分[1]。

鉴于蒸汽发生器的重要性，主控室操纵员必须时刻关注蒸汽发生器的运行情况。

本文的分析主要针对M310核电机组立式U型管蒸汽发生器。

在蒸汽发生器运行过程中，如果水位过低，堆芯余热导出功能将恶化，会导致U型管顶部裸露，引起管束传热恶化，造成管板热冲击，甚至引起蒸汽进入给水环管，在给水管道中产生危险的汽锤现象；如果水位过高，会导致饱和蒸汽含水量过高，对汽轮机内设备产生冲蚀，影响设备使用寿命甚至损坏设备，同时水位过高会使得蒸汽发生器水装量增加，如果发生蒸汽管道破裂事故，会对堆芯产生过大的冷却而导致发生反应性事故，如果破口发生在安全壳内，产生的蒸汽将危害安全壳作为第三道屏障的安全性[2]。

1 水位自动控制系统1.1 蒸汽发生器水位测量蒸汽发生器通常由外壳、U型传热管、管板、隔板、管束围板、管束支撑板、旋叶式汽水分离器、蒸汽干燥器等部件组成，一回路冷却剂在U型管内流动，二回路水经倒J型管进入蒸汽发生器，与旋叶式汽水分离器分离出的饱和水混合，经U型管传热区的管束围板与蒸汽发生器筒体所形成的环形下降通道向下流动，然后在U型管传热区的上升通道中向上流动，同时吸收一回路冷却剂经U 型管传递的热量，过冷水吸收热量后变为饱和水和饱和蒸汽的混合物，经旋叶式汽水分离器和蒸汽干燥器分离后，饱和蒸汽进入汽轮机，饱和水与二回路给水混合后又沿环形下降通道开始自然循环，自然循环流动的驱动压头是二回路水在下降通道和上升通道中因密度差而产生的压差，驱动压头同时能够克服蒸汽发生器内汽水混合物在流道中摩擦阻力[3]。