一種核電站熱能效率監(jiān)測與診斷系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及核電技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，設(shè)及一種核電站熱能效率監(jiān)測與診斷系 統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前國內(nèi)批量化建造的核電機(jī)組一般都是百萬千瓦級及W上的大型機(jī)組，是電網(wǎng) 中承擔(dān)帶基荷運(yùn)行的主力機(jī)組。由于外部環(huán)境條件和內(nèi)部設(shè)備運(yùn)行工況的變化，核電機(jī)組 可能出現(xiàn)機(jī)組熱效率下降、機(jī)組不能滿發(fā)的情況。而核電機(jī)組容量大，使得因機(jī)組效率下降 而造成的發(fā)電損失較為顯著。
[0003] 國內(nèi)目前只有針對火電機(jī)組的熱力系統(tǒng)在線監(jiān)測與診斷系統(tǒng)?；痣姍C(jī)組的熱力系 統(tǒng)在線監(jiān)測與診斷系統(tǒng)可W實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時監(jiān)測機(jī)組熱力系統(tǒng)的能效指標(biāo)，監(jiān)測與診斷分析 機(jī)組能耗變化的原因，對引起能耗偏差的原因在定量分析的基礎(chǔ)上，給與定性分析，提供運(yùn) 行、維護(hù)指導(dǎo)。雖然火電的汽輪機(jī)與核電的汽輪機(jī)在技術(shù)上類似，火電機(jī)組的熱力系統(tǒng)在線 監(jiān)測與診斷系統(tǒng)，理論上與核電站熱能效率在線監(jiān)測與診斷系統(tǒng)也具有類似的功能。但由 于火電汽輪機(jī)與核電汽輪機(jī)存在著熱能來源、中間再熱器工作原理、蒸汽參數(shù)范圍和運(yùn)行 工況等技術(shù)不同點(diǎn)，針對火電機(jī)組開發(fā)的熱力系統(tǒng)在線監(jiān)測與診斷系統(tǒng)，并不能應(yīng)用于核 電機(jī)組的熱能效率監(jiān)測與診斷。其主要原因如下：
[0004] 第一，火電機(jī)組的熱能來源于煤炭等燃料在爐膛燃燒產(chǎn)生的熱能，因此火電機(jī)組 的熱力系統(tǒng)的能效監(jiān)測指標(biāo)統(tǒng)一折算成單位發(fā)電量的煤耗指標(biāo)(克標(biāo)準(zhǔn)煤/千瓦時），降低 發(fā)電煤耗對于火電機(jī)組具有重大的成本效益;而核電機(jī)組的熱能來源于核反應(yīng)堆中核燃料 釋放的能量，一般核燃料在一個運(yùn)行周期內(nèi)（通常為12至18個月）是一次裝載、連續(xù)使用，運(yùn) 行周期結(jié)束后卸裝的乏燃料即使有剩余能量也不能再直接使用，所W在一個運(yùn)行周期內(nèi)節(jié) 省核燃料的消耗并不能給核電站帶來降低成本的效益。核電站降本增效的根本出路在于保 障核電機(jī)組的安全穩(wěn)發(fā)、高效滿發(fā)。因此，不同于火電機(jī)組，需要重新定義和建立一套適用 于核電機(jī)組的熱能效率監(jiān)測指標(biāo)體系。
[000引第二，火電機(jī)組的中間再熱器是在爐膛中對高壓缸排汽進(jìn)行再熱，而核電機(jī)組的 中間再熱器一般由汽水分離器和兩級再熱器組成一個整體設(shè)備，兩級再熱器分別使用高壓 缸抽汽和新蒸汽作為熱源對高壓缸排氣進(jìn)行再熱。中間再熱器工作原理的不同，導(dǎo)致兩者 能效計(jì)算模型的不同，需要重新建立適用于核電機(jī)組的能效計(jì)算模型。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有火電機(jī)組的熱能效率監(jiān)測與診斷系統(tǒng)并 不適用于核電機(jī)組的缺陷，提供一種核電站熱能效率監(jiān)測與診斷系統(tǒng)和方法，建立適用于 核電站的能效計(jì)算模型W及診斷方法。
[0007] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:構(gòu)造一種核電站熱能效率監(jiān)測與診 斷系統(tǒng)，包括存儲模塊W及與之相連的：
[0008] 數(shù)據(jù)采集模塊，用于獲取監(jiān)測系統(tǒng)儀表測量的核電站二回路基本參數(shù)，W及DCS工 藝系統(tǒng)參數(shù)，經(jīng)預(yù)處理后存儲至所述存儲模塊；
[0009] 核屯、計(jì)算模塊，用于計(jì)算核電站二回路的熱力性能參數(shù)的實(shí)測值存儲至所述存儲 模塊;其中核電站二回路的熱力性能參數(shù)至少包括核電站二回路的機(jī)組單位熱耗，所述核 屯、計(jì)算模塊W針對核電站二回路建立的能效分布矩陣方程為基礎(chǔ)構(gòu)建核電機(jī)組的能效計(jì) 算模型，利用從存儲模塊獲取的核電站二回路基本參數(shù)W及DCS工藝系統(tǒng)參數(shù)，計(jì)算得到核 電站二回路的機(jī)組單位熱耗；
[0010] 診斷模塊，用于從存儲模塊獲取所述核電站二回路的熱力性能參數(shù)的實(shí)測值，并 與存儲模塊中的運(yùn)行參考值進(jìn)行比較，W判斷該熱力性能參數(shù)是否異常。
[0011] 在本發(fā)明所述的核電站熱能效率監(jiān)測與診斷系統(tǒng)中，所述核屯、計(jì)算模塊還用于對 所述核電站二回路基本參數(shù)W及DCS工藝系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行二次計(jì)算獲得能效計(jì)算模型的輸入 參數(shù)。
[0012] 在本發(fā)明所述的核電站熱能效率監(jiān)測與診斷系統(tǒng)中，所述核屯、計(jì)算模塊在二次計(jì) 算中判斷加熱器抽汽為過熱蒸汽時，通過查表法或者公式法由該加熱器抽汽的溫度和壓力 參數(shù)確定出該加熱器抽汽洽值。
[0013] 在本發(fā)明所述的核電站熱能效率監(jiān)測與診斷系統(tǒng)中，所述核屯、計(jì)算模塊在二次計(jì) 算中判斷加熱器抽汽為濕蒸汽時，通過擬合出濕度值相對于發(fā)電功率和冷凝器背壓的經(jīng)驗(yàn) 公式，計(jì)算出加熱器抽汽的濕度值，并結(jié)合測量得到的加熱器抽汽的溫度和壓力，利用查表 法或公式法計(jì)算該加熱器抽汽洽值。
[0014] 在本發(fā)明所述的核電站熱能效率監(jiān)測與診斷系統(tǒng)中，所述核電站二回路的熱力性 能參數(shù)還包括高壓加熱器的升溫效率，所述核屯、計(jì)算模塊通過W下公式計(jì)算高壓加熱器的 升溫效率：
[0015] Et= (t2-ti)/(t3-ti) X 100% ；
[0016]其中Et為升溫效率，t功入口給水溫度，t2為出口給水溫度，t3為抽汽飽和溫度。
[0017] 在本發(fā)明所述的核電站熱能效率監(jiān)測與診斷系統(tǒng)中，所述核電站熱能效率監(jiān)測與 診斷系統(tǒng)還包括:人機(jī)界面模塊，與所述數(shù)據(jù)采集模塊、核屯、計(jì)算模塊、診斷模塊和存儲模 塊相連，用于接收用戶輸入發(fā)送控制指令及進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示。
[0018] 在本發(fā)明所述的核電站熱能效率監(jiān)測與診斷系統(tǒng)中，所述核電站熱能效率監(jiān)測與 診斷系統(tǒng)還包括:數(shù)據(jù)維護(hù)模塊，與所述存儲模塊與人機(jī)界面模塊相連，用于生成和維護(hù)存 儲模塊中的專家數(shù)據(jù)，所述專家數(shù)據(jù)至少包括診斷模塊所需的運(yùn)行參考值。
[0019] 在本發(fā)明所述的核電站熱能效率監(jiān)測與診斷系統(tǒng)中，所述診斷模塊還用于在檢測 熱力性能參數(shù)異常后，查找出異常變動的各個熱力性能參數(shù)的運(yùn)行參考值，輸入所述能效 計(jì)算模型計(jì)算出機(jī)組發(fā)電功率的運(yùn)行參考值，并通過該機(jī)組發(fā)電功率的運(yùn)行參考值與實(shí)測 值之差得到該參數(shù)偏離引起的發(fā)電功率損失。
[0020] 在本發(fā)明所述的核電站熱能效率監(jiān)測與診斷系統(tǒng)中，所述診斷模塊還用于對核電 站二回路的重要參數(shù)進(jìn)行長期記錄并分析其變化趨勢W進(jìn)行異常診斷。
[0021] 在本發(fā)明所述的核電站熱能效率監(jiān)測與診斷系統(tǒng)中，所述核電站熱能效率監(jiān)測與 診斷系統(tǒng)嵌入在核電站的試驗(yàn)儀表系統(tǒng)中，其中所述數(shù)據(jù)采集模塊、核屯、計(jì)算模塊和診斷 模塊集成在試驗(yàn)儀表系統(tǒng)服務(wù)器中。
[0022] 在本發(fā)明所述的核電站熱能效率監(jiān)測與診斷系統(tǒng)中，所述核電站熱能效率監(jiān)測與 診斷系統(tǒng)嵌入核電站的實(shí)時信息監(jiān)控系統(tǒng)中，其中所述數(shù)據(jù)采集模塊、核屯、計(jì)算模塊和診 斷模塊集成在實(shí)時信息監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)器中。
[0023] 本發(fā)明還提供了一種核電站熱能效率監(jiān)測與診斷方法，包括：
[0024] 數(shù)據(jù)采集步驟，獲取監(jiān)測系統(tǒng)的儀表測量的核電站二回路基本參數(shù)，W及DCS工藝 系統(tǒng)參數(shù)，經(jīng)預(yù)處理后進(jìn)行存儲；
[0025] 核屯、計(jì)算步驟，計(jì)算核電站二回路的熱力性能參數(shù)的實(shí)測值并存儲;其中核電站 二回路的熱力性能參數(shù)至少包括核電站二回路的機(jī)組單位熱耗，所述核屯、計(jì)算步驟中W針 對核電站二回路建立的能效分布矩陣方程為基礎(chǔ)構(gòu)建核電機(jī)組的能效計(jì)算模型，利用所述 核電站二回路基本參數(shù)W及DCS工藝系統(tǒng)參數(shù)，計(jì)算得到核電站二回路的機(jī)組單位熱耗；
[0026] 診斷步驟，將核電站二回路的熱力性能參數(shù)的實(shí)測值與預(yù)先存儲的運(yùn)行參考值進(jìn) 行比較，W判斷該熱力性能參數(shù)是否異常。
[0027] 在本發(fā)明所述的核電站熱能效率監(jiān)測與診斷方法中，所述核屯、計(jì)算步驟中對所述 核電站二回路基本參數(shù)W及DCS工藝系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行二次計(jì)算獲得能效計(jì)算模型的輸入?yún)?數(shù)。
[0028] 在本發(fā)明所述的核電站熱能效率監(jiān)測與診斷方法中，所述核屯、計(jì)算步驟在二次計(jì) 算中判斷加熱器抽汽為過熱蒸汽時，通過查表法或者公式法由該加熱器抽汽的溫度和壓力 參數(shù)確定出該加熱器抽汽洽值。
[0029] 在本發(fā)明所述的核電站熱能效率監(jiān)測與診斷方法中，所述核屯、計(jì)算步驟在二次計(jì) 算中判斷加熱器抽汽為濕蒸汽時，通過擬合出濕度值相對于發(fā)電功率和冷凝器背壓的經(jīng)驗(yàn) 公式，計(jì)算出加熱器抽汽的濕度值，并結(jié)合測量得到的加熱器抽汽的溫度和壓力，利用查表 法或公式法計(jì)算該加熱器抽汽洽值。
[0030] 在本發(fā)明所述的核電站熱能效率監(jiān)測與診斷方法中，所述核電站二回路的熱力性 能參數(shù)還包括高壓加熱器的升溫效率，所述核屯、計(jì)算步驟通過W下公式計(jì)算高壓加熱器的 升溫效率：
[0031] Et= (t2-ti)/(t3-ti) X 100% ；
[0032] 其中Et為升溫效率，ti為入口給水溫度，t2為出口給水溫度，t3為抽汽飽和溫度。
[0033] 在本發(fā)明所述的核電站熱能效率監(jiān)測與診斷方法中，所述方法還包括:數(shù)據(jù)維護(hù) 步驟，用于生成和維護(hù)專家數(shù)據(jù)，所述專家數(shù)據(jù)至少包括診斷步驟所需的運(yùn)行參考值。
[0034] 在本發(fā)明所述的核電站熱能效率監(jiān)測與診斷方法中，所述診斷步驟還在檢測熱力 性能參數(shù)異常后，查找出異常變動的各個熱力性能參數(shù)的運(yùn)行參考值，輸入所述能效計(jì)算 模型計(jì)算出機(jī)組發(fā)電功率的運(yùn)行參考值，并通過該機(jī)組發(fā)電功率的運(yùn)行參考值與實(shí)測值之 差得到該參數(shù)偏離引起的發(fā)電功率損失。
[0035] 在本發(fā)明所述的核電站熱能效率監(jiān)測與診斷方法中，所述診斷步驟還對核電站二 回路的重要參數(shù)進(jìn)行長期記錄并分析其變化趨勢W進(jìn)行異常診斷。
[0036] 實(shí)施本發(fā)明的，具有W下有益效果:本發(fā)明將核電二回路整體當(dāng)作一個系統(tǒng)，針對 其建立能效分布矩陣方程化抓M)，并結(jié)合其它常規(guī)計(jì)算公式和方程構(gòu)建能效計(jì)算模型，可 計(jì)算得到機(jī)組單位熱耗作為其運(yùn)行效率的監(jiān)測指標(biāo)，由此開發(fā)出一套適用于核電機(jī)組的熱 能效率監(jiān)測指標(biāo)體系，能夠有效地適用于對核電機(jī)組的熱能效率進(jìn)行監(jiān)測和診斷。
【附圖說明】
[0037] 下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中：
[0038] 圖1為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的核電站熱能效率監(jiān)測與診斷系統(tǒng)模塊圖；
[0039] 圖2為核電機(jī)組的二回路流程簡圖；
[0040] 圖3為根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的核電站熱能效率監(jiān)測與診斷系統(tǒng)模塊圖；
[0041 ]圖4為根據(jù)本發(fā)明第=實(shí)施例的核電站熱能效率監(jiān)測與診斷系統(tǒng)模塊圖；
[0042] 圖5為根據(jù)本發(fā)明的核電站熱能效率監(jiān)測與診斷系統(tǒng)的第一硬件結(jié)構(gòu)方案；
[0043] 圖6為根據(jù)本發(fā)明的核電站熱能效率監(jiān)測與診斷系統(tǒng)的第二硬件結(jié)構(gòu)方案；
[0044] 圖7為根據(jù)本發(fā)明的核電站熱能效率監(jiān)測與診斷方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0045] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，W下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0046] 請參閱圖1，為根據(jù)本發(fā)明第一