一种核电站放射性控制区通风系统压差控制的方法

技术领域

本发明属于核电厂放射性控制区通风技术领域，具体涉及一种核电站放射性控制区通风系统压差控制的方法。

背景技术

核电站放射性控制区承载着堆芯余热排出、化学与容积控制、乏燃料冷却等具有纵深防御功能的系统及设备。根据核安全导则HAD102/22-2022《核动力厂辅助系统和支持系统设计》供暖通风与空调系统的设计要求，为监测与限制正常运行、预计运行事件及事故工况下气态放射性释放，需考虑如下措施：

(1)放射性控制区内房间应维持负压，以防止在核动力厂运行期间放射性物质向环境扩散。一般可通过送风量小于排风量来实现。

(2)应维持空气由低污染区域流向高污染区域。

(3)污染区(或潜在污染区)空气需要过滤后排放以确保气载放射性排放符合可合理达到的尽量低原则，并确保低于正常运行、预计运行事件的排放限值要求，在事故工况下低于可接受的限度。

(4)应监测控制区排风的放射性，控制区的排风应通过烟囱排放。

目前，国内大多数核电厂放射性控制区通风仅通过送、排风机的流量差来维持负压。有些核电厂设置有厂房压差实时监测，在压差超出控制值时自动调节送风机送风量，压差控制原理为：厂房压差测量值PV与设定值SP进行比较，偏差Δp经过PI控制器，控制风机导叶开度，进而调节送风机风量。排风机的风量固定不变，厂房压差取决于送、排风机的流量差。

厂房的压差除了取决于送排风机的流量差，还和厂房的密封性、厂房门的开启与否、大气压波动有很大的关系，仅通过送排风机流量差来维持厂房负压是无法达到精准控制的要求，不容易有效保证气体流向，使放射性意外释放的概率增加。

发明内容

本发明的目的是提供一种核电站放射性控制区通风系统压差控制的方法，以解决核电放射性控制区压差控制和监视难的问题，避免存在监督盲区，更好的满足相关法规要求。

本发明的技术方案如下：一种核电站放射性控制区通风系统压差控制的方法，包括如下步骤：

步骤1：对放射性控制区压差进行分区控制；

步骤2：设计厂房压差联锁逻辑；

步骤3：设置厂房压差跳风机一键强制功能；

步骤4：通过限值函数限定压差手动输入值的范围。

所述的步骤1为将放射性控制区分为核心控制区、功能性控制区、人员办公区。

所述的核心控制区是指包含与一回路系统相连、乏燃料冷却相关的具有纵深防御功能的系统的区域，包括但不限于堆芯余热排出系统、化学与容积控制系统、乏燃料冷却与净化系统、放射性废物处理系统，该区域压差控制值为-xPa，厂房内大气压力-室外大气压力。

所述的功能性控制区是指为满足电站在特定工况下需求而存放一些临时物项的区域，包括但不限于放射性废物厂房，该区域压差控制值为-yPa，厂房内大气压力-室外大气压力。

所述的人员办公区是指控制区内保健物理人员办公区域和热更衣区域，该区域压差控制值为-zPa，厂房内大气压力-室外大气压力。

所述的步骤2为当发生压差波动瞬态，导致送风机导叶来不及自动调节压差，无法满足x>y>z时，控制室产生报警提醒操纵员进行干预，如规定时间内没有恢复到限值以内，通过将运行风机跳闸并启动可用的其它排风机维持相关厂房负压。

所述的步骤2的实现为当测量压差值PV超过Hi或Low定值时，立即产生报警，压差超限与对应风机运行信号同时存在超过一定时间后，产生风机跳闸、相关风阀关闭信号，同时产生启动其他可用排风机信号。

所述的步骤3为压差强制功能是指临时人为在控制逻辑中取消压差值超限跳风机的功能；具体实现方法为：在压差信号导叶控制功能和报警功能后增加一个逻辑选择器T，正常运行时，选择器T输出信号为压差实测值PV；当预期压差会出现波动时，选择需要强制的风机，选择器T输出信号由压差实测值PV变为压差输入值SP；当瞬态结束后，恢复风机正常运行状态。

所述的步骤4为在风机压差Disable后，操纵员重新手动降低SP值，避免送风机因流量低跳闸。

本发明的有益效果在于：通过设置逻辑联锁，在厂房压差超限时，发出报警提醒操纵员进行干预，如规定时间内没有恢复到限值以内，通过逻辑将运行风机跳闸并启动可用的其它排风机维持厂房负压。为防止大气环境变化或工作引起边界门开关造成的厂房压差波动误跳风机，设置厂房压差跳风机主控室一键强制功能。

附图说明

图1为放射性控制区通风分区示意图；

图中通过设置不同等级的控制区和压差控制目标，使气流能实现清洁区④→③低污染区→①中等污染区→②高污染区的流向。

图2为放射性控制区压差逻辑控制及一键强制逻辑示意图；

图中：①区为压差表控制送风机流量的功能，若存在多个压差表，则通过所有压差表取均值来控制送风机流量，压差超限(High或Low)时会产生报警。

②区为压差超限延时跳风机，关闭相应风阀并启动其他排风机的功能。

③区为任一风机压差功能强制(Disable)后，产生报警功能。

④区为一键强制实现逻辑。

图3为控制室一键强制的操作界面，左侧为控制室操作界面显示画面，右侧为点击“风机选择”后显示画面；

图4为手动输入压差值限值函数示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。

一种核电站放射性控制区通风系统压差控制的方法，包括如下步骤：

步骤1：对放射性控制区压差进行分区控制

放射性控制区可以分为核心控制区、功能性控制区、人员办公区。

核心控制区是指包含与一回路系统相连、乏燃料冷却相关的具有纵深防御功能的系统的区域，比如堆芯余热排出系统、化学与容积控制系统、乏燃料冷却与净化系统、放射性废物处理系统等。该区域存在较多高放射性系统和设备，放射性的释放具有一定的不确定性，压差需重点管控，压差控制值为-xPa。

功能性控制区是指为满足电站在特定工况下需求而存放一些临时物项的区域，比如放射性废物厂房，会临时存放一些放射性废物。该区域放射性的引入由人为决定，压差控制值为-yPa。

人员办公区是指控制区内保健物理人员办公区域和热更衣区域，正常运行时不存在放射性物质，压差控制值为-zPa。

以上分区中，x>y>z，实现气体从清洁区→低污染区→高污染区的流向。

步骤2：设计厂房压差联锁逻辑

当发生压差波动瞬态，导致送风机导叶来不及自动调节压差，无法满足x>y>z时，控制室产生报警提醒操纵员进行干预，如规定时间内没有恢复到限值以内，通过逻辑将运行风机跳闸并启动可用的其它排风机维持相关厂房负压。具体实现逻辑见图2①、②区。当测量压差值PV超过Hi或Low定值时，立即产生报警，压差超限与对应风机运行信号同时存在超过一定时间后，产生风机跳闸、相关风阀关闭信号，同时产生启动其他可用排风机信号。

步骤3：设置厂房压差跳风机一键强制功能

压差强制功能是指临时人为在控制逻辑中取消压差值超限跳风机的功能。

在设置压差联锁跳风机逻辑后，在生产维修过程中可能容易存在以下问题：

厂房压差受室外大气压影响较大，在室外大风天气，风机频繁因压差波动造成风机跳闸。

厂房压差受通风边界密封性影响较大，在有边界门开启时间稍久时，风机会因压差低而跳闸。

为了避免风机因预期的压差波动造成跳闸，如采用强制压差跳风机信号的措施，容易产生以下问题：

由于国内核电厂都是滨海电厂，大风天气较多，信号强制工作较频繁，增加了电厂人员额外工作量。

信号强制后，可能因为强制方法的不同，风机可能失去压差的自动控制和报警功能，存在压差不受控的风险。压差的测量值可能无法保存，无法查看压差历史趋势，存在一定监管风险。

通过设置放射性控制区厂房压差跳风机主控室一键强制功能，既能减少风机因预期的压差波动造成跳闸，可在强制时保留对操纵员的报警功能以及压差历史趋势功能，同时减少人员工作接口。

厂房压差表用于测量厂房内部与室外大气压的压差，压差表的信号参与风机导叶控制、报警、送风机跳闸、送风区域隔离、在线至其他排风机组等逻辑。本方案是设计一种逻辑，能让操纵员在控制室操纵界面上一键强制压差跳风机信号，但是不影响压差报警功能和导叶自动控制功能。

具体实现方法为：在压差信号导叶控制功能和报警功能后增加一个逻辑选择器T(见图2④区所示)，正常运行(控制室ENABLE)时，选择器T输出信号为压差实测值PV，系统为正常配置状态。当预期压差会出现波动时，操纵员在操作画面点“Fan Select”选择需要强制的风机，并进行“Disable”。Disable后，选择器T输出信号由压差实测值PV变为压差输入值SP，由于SP是固定不变的，故压差联锁的逻辑不会动作。从而实现了强制后导叶控制功能和报警功能不受影响，而风机不会联锁跳闸。

当瞬态结束后，操纵员即可ENABLE相关的风机，恢复风机正常运行状态。

当任意风机压差信号存在Disable时，控制器输出为0，经过取反后变为1，用于产生报警(见图2中的③区)和总的压差控制器显示“Disabled”(图3)，提醒操纵员当前系统的非正常配置。

由于同一个风机可能和多个压差表存在联锁，风机压差控制器输出需送至每一个压差表逻辑中的选择器(图2中的④区)。

步骤4：通过限值函数限定压差手动输入值的范围

在风机压差Disable后，当厂房边界开口较大或存在其他导致厂房压差产生较大波动的情况时，压差测量值PV和设定值SP偏差很大，因压差仍处于自动调节状态，可能存在送风机的流量低至跳闸定值时厂房压差仍无法调节至SP的情况，此时需操纵员重新手动降低SP值，避免送风机因流量低跳闸。若手动输入值超限，将直接导致风机联锁逻辑动作，为此在SP后设置限值函数(见图2中的④区)，将压差输入值设定在正常带范围内，限值函数见图4。