核电站机组正常运行状态监视显示装置及系统 【技术领域】
本发明涉及核电站机组，更具体地说，涉及一种核电站机组正常运行状态监视显示装置及系统。
背景技术
压水堆核电站主要由压水反应堆、一回路系统、二回路系统以及外围辅助系统等部分组成。压水堆以低浓缩铀为燃料、轻水为冷却剂和慢化剂。压力容器内核裂变放出的热量由流经堆内的一回路系统的高压水带出堆外并在蒸汽发生器里将热量传递给二回路的水。水受热后产生的蒸汽推动蒸汽轮机，蒸汽轮机则带动发电机发电，若汽轮发电机组意外停运，压水堆堆芯热量将由蒸汽旁路排放系统带出。当压水堆核电机组停运阶段，二回路蒸汽和给水系统整体停运，为保证压水堆堆芯余热带出，一回路系统的水通过余热排出系统传递热量到设备冷却水系统，进而再由重要厂用水系统的海水带出。
压水堆核电站涉及到的系统数目庞大，需要对每个系统运行的正常状态需要良好直观的监视。在DCS控制室中，操纵员的监视工作是在操纵员站上完成的，与传统控制室相比，操纵员失去了直观的视野，如只按单个系统的系统画面进行机组状态监视，不能全面的了解机组状态，而对多个系统画面进行切换以达到全面的监视机组又显得非常繁琐。对于压水堆核电机组，操纵员的持续良好监控，是机组安全可靠，经济运行的强有力的保证，如果复杂繁琐的对各个系统分别进行不停的切换画面来监视，将难以保证操纵员对机组的监控效果，延长操纵员对机组故障和事故的发现和响应时间，因此必须根据压水堆核电机组运行的特点，从压水堆核电机组安全运行的角度出发，对各个系统的参数进行统一的组合，使得操纵员能在各个正常运行机组状态下，对压水堆核电机组的进行有效监控。
【发明内容】
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述在DCS(数字控制系统)控制室中，只能按系统画面进行机组状态监视，对了解核电机组整体状态不利，对跨系统的监视执行起来非常繁琐等缺陷，提供一种核电站机组正常运行状态监视显示装置及系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种核电站机组正常运行状态监视显示装置，所述核电机组具有多种运行模式，在所述显示装置上，针对一种运行模式，导入一监视模块；所述监视模块包括同时显示的四个单元：
趋势跟踪单元，用于通过曲线图形标示所述核电机组中运行设备的参数变化；
数值显示单元，用于通过数值标示所述核电机组中运行设备的参数变化；
设备状态单元，用于通过图标标示所述核电机组中运行设备的工况；
事故工况指示单元，用于通过图标标示所述核电机组中运行设备的保护信号及动作指示。
在本发明所述的核电站机组正常运行状态监视显示装置中，所述运行模式是完全卸料模式、换料停堆模式、维修停堆模式、余热排出系统冷却停堆模式、蒸发器冷却停堆模式或功率运行模式。
在本发明所述的核电站机组正常运行状态监视显示装置中，所述趋势跟踪单元、数值显示单元、设备状态单元和事故工况指示单元标示相同、不相同或部分相同的运行设备。
在本发明所述的核电站机组正常运行状态监视显示装置中，对于完全卸料模式，所述监视模块监视的参数包括：设备冷却水系统流量和温度、反应堆和乏燃料水池冷却和处理系统的温度和水位、核岛应急生水系统交换器压差、放射性显示、及反应堆和乏燃料水池冷却水系统、余热排出系统、设备冷却水系统、核岛应急生水系统的泵状态。
在本发明所述的核电站机组正常运行状态监视显示装置中，对于换料停堆模式，所述监视模块监视的参数包括：硼浓度、一回路水位、源量程和中间量程、余热排出系统冷却流量和温度、一回路温度、反应堆和乏燃料水池冷却和处理系统的温度和水位、容控箱、轴封注入流量、核岛应急生水系统交换器压差、放射性显示、及反应堆和乏燃料水池冷却水系统、余热排出系统、设备冷却水系统、核岛应急生水系统的泵状态泵状态。
在本发明所述的核电站机组正常运行状态监视显示装置中，对于维修停堆模式，所述监视模块监视的参数包括：硼浓度、一回路水位、源量程和中间量程、余热排出系统冷却流量和温度、一回路温度、反应堆和乏燃料水池冷却和处理系统的温度和水位、容控箱、轴封注入流量、核岛应急生水系统交换器压差、放射性显示、及反应堆和乏燃料水池冷却水系统、余热排出系统、化学容积控制系统、设备冷却水系统、核岛应急生水系统的泵状态泵状态。
在本发明所述的核电站机组正常运行状态监视显示装置中，对于余热排出系统冷却停堆模式，所述监视模块监视的参数包括：硼浓度、源量程、一回路压力、堆芯出口最高温度、稳压器水位、一回路温度、一回路温度梯度、一回路压力梯度、容控箱、轴封注入流量、余热排出系统流量和温度、反应堆和乏燃料水池冷却和处理系统温度、放射性状态及泵状态。
在本发明所述的核电站机组正常运行状态监视显示装置中，对于蒸发器冷却停堆模式，所述监视模块监视的参数包括：硼浓度、源量程、一回路压力、堆芯出口最高温度、稳压器水位、一回路温度、一回路温度梯度、一回路压力梯度、容控箱、轴封注入流量、反应堆和乏燃料水池冷却和处理系统水位、安全壳压力、放射性状态、蒸发器放射性监视及泵状态。
在本发明所述的核电站机组正常运行状态监视显示装置中，对于功率运行模式，所述监视模块监视的参数包括：源量程、中间量程中子通量量程、功率量程、一回路热功率、汽机功率、堆芯出口最高温度和饱和裕度、G棒整定值、G棒、R棒棒位、硼浓度、一回路压力、一回路压力梯度、稳压器水位、一回路平均温度最大值及定值、一回路平均温度最大值与定值的偏差、一回路温度梯度、主泵转速、环路功率、一回路平均温度、阀门状态及泵状态。
在本发明所述的核电站机组正常运行状态监视显示装置中，在所述监视模块的上部设置所述事故工况指示单元，在所述事故工况指示单元下侧设置所述趋势跟踪单元，在所述趋势跟踪单元的下侧从左到右并排设置所述数值显示单元和设备状态单元。
在本发明所述的核电站机组正常运行状态监视显示装置中，在所述监视模块的上部设置所述趋势跟踪单元，在所述趋势跟踪单元的下侧从左到右并排设置所述数值显示单元、事故工况指示单元和设备状态单元。
根据本发明地另一个方面，提供一种核电站机组正常运行状态监视系统，包括显示装置，所述核电机组具有多种运行模式，在所述显示装置上，针对一种运行模式，导入一监视模块；所述监视模块包括同时显示的四个单元：
趋势跟踪单元，用于通过曲线图形标示所述核电机组中运行设备的参数变化；
数值显示单元，用于通过数值标示所述核电机组中运行设备的参数变化；
设备状态单元，用于通过图标标示所述核电机组中运行设备的工况；
事故工况指示单元，用于通过图标标示所述核电机组中运行设备的保护信号及动作指示。
在本发明所述的核电站机组正常运行状态监视系统中，所述运行模式是完全卸料模式、换料停堆模式、维修停堆模式、余热排出系统冷却正常堆模式、蒸发器冷却正常堆模式或功率运行模式；所述趋势跟踪单元、数值显示单元、设备状态单元和事故工况指示单元标示相同、不相同或部分相同的运行设备。
在本发明所述的核电站机组正常运行状态监视系统中，在所述监视模块的上部设置所述事故工况指示单元，在所述事故工况指示单元下侧设置所述趋势跟踪单元，在所述趋势跟踪单元的下侧从左到右并排设置所述数值显示单元和设备状态单元。
在本发明所述的核电站机组正常运行状态监视系统中，在所述监视模块的上部设置所述趋势跟踪单元，在所述趋势跟踪单元的下侧从左到右并排设置所述数值显示单元、事故工况指示单元和设备状态单元。
实施本发明的核电站机组正常运行状态监视显示装置及系统，具有以下有益效果：以工作模式为主导进行系统监视设计，按正常运行核电机组状态的变化，对某一工作模式下，需要经常性、跨系统的监视进行分析，将要监视的参数和设备集中在统一监视模块通过显示装置显示出，以方便核电机组整体状态监视和操作，克服DCS(数字控制系统)在直观性方面的不足，充分发挥DCS控制室的优越性，保证电站的安全稳定运行。
【附图说明】
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明核电站机组正常运行状态监视显示装置中监视模块的系统框图；
图2是图1所示的完全卸料模式下监视模块的结构示意图；
图3是图1所示的换料停堆模式下监视模块的结构示意图；
图4是图1所示的维修停堆模式下监视模块的结构示意图；
图5是图1所示的余热排出系统冷却停堆模式下监视模块的结构示意图；
图6是图1所示的蒸发器冷却停堆模式下监视模块的结构示意图；
图7是图1所示的功率运行模式下监视模块的结构示意图。
【具体实施方式】
本发明实的技术方案主要提供一种核电机组正常运行状态监视的数字化人机界面，使DCS控制室对正常运行状态监视适应操纵员快速、直观、全面监控机组的要求。其设计方法为以反应堆运行模式为主导进行整个人-机界面的设计，按机组运行模式的变化，对某一运行模式下，需要经常性、跨系统的监视进行分析，将要监视的参数和设备集中在一张画面上，设计出该状态的监视画面，以方便机组整体状态监视和操作，克服DCS在直观性方面的不足，充分发挥DCS控制室的优越性，保证电站的安全稳定运行。其可监视重要参数，对变化的重要参数用趋势跟踪(坐标曲线)，一些不变的量只需用数值显示(不用坐标曲线)；可监视重要设备的状态；能监视到事故的苗头，兼容事故工况；每个画面可链接到其他画面，链接的画面与监视参数有关。
本发明的核电站机组运行状态监视系统主要由三大部分组成：第一、核电机组及其运行设备，这些仪器和设备是在核电站运行过程中需要实时监测和跟踪的，对这些机组设备的检测一般采用传感器读取其信号，在具体设计过程中为了使得对机组设备进行不间断的实时跟踪，对各个设备所使用的传感器可以以冗余检测的方式，即每个机组设备都配备多个传感器，从而即使在核电站运行过程中有传感器出现故障时，可以由其他冗余传感器进行工作，从而实现对核电站机组设备的不间断检测；第二、控制中心，其为数据处理中心，各个传感器读取到得数据将以硬接线或网络的方式发送到控制中心，由控制中心对这些数据进行分析处理，以实现对这些核电站机组设备的监控；第三显示装置，其作为操作员的监视窗口，控制中心在对传感器采集到的数据进行监控的过程中所获得的数据进行分析处理的同时，将这些数据信号发送到显示装置进行显示，如图1所示，本发明的创新点就在于根据核电机组的多种运行模式，针对每一种运行模式，设置一相应的监视模块，该监视模块将对当前正在运行的核电站机组设备的检测信号同时显示，在具体工作时，将该监视模块导入显示装置，从而操作员可以同时查看到所有核电站机组关键设备的运行情况，其具有同样的直观性、直接性，易进行快速识别核电站机组设备是否处于安全状态，快速判断是否有危及安全的异常发生。进一步地，为了获得针对性更强的检测效果，该监视模块将划分为同时显示的四个单元，即趋势跟踪单元、数值显示单元、设备状态单元和事故工况指示单元；其中，趋势跟踪单元用于通过曲线图形标示核电机组中运行设备的参数变化，根据这种显示方式，操作员可得到被监控的设备随时间所发生的变化，以及该变化是上升变化或是下降变化，是线性变化或是曲线变化等等；数值显示单元用于通过数值标示核电机组中运行设备的参数变化，通过该监控方式，操作员即可依据数值判断设备的情况；设备状态单元用于通过图标标示所述核电机组中运行设备的工况，该图标即表示出设备情况；事故工况指示单元用于通过图标标示核电机组中运行设备的保护信号及动作指示。
在一优选实施例中，该运行模式是完全卸料模式、换料停堆模式、维修停堆模式、余热排出系统冷却停堆模式、蒸发器冷却停堆模式或功率运行模式。另外，趋势跟踪单元、数值显示单元、设备状态单元和事故工况指示单元可标示相同、不相同或部分相同的运行设备，即可根据监控需要进行灵活设计。在一优选实施例中，在监视模块的上部设置事故工况指示单元，在所述事故工况指示单元下侧设置趋势跟踪单元，在趋势跟踪单元的下侧从左到右并排设置数值显示单元和设备状态单元。
如图2所示的完全卸料模式下的监控模块，其适应状态为反应堆完全完全卸料模式，在该实施例中，在监视模块的上部设置所述趋势跟踪单元，在趋势跟踪单元的下侧从左到右并排设置数值显示单元、事故工况指示单元和设备状态单元。在工作中监视的参数和信号为：
1、RRI(设备冷却水系统)流量和温度，其符号表示为：RRI001MD、RRI002MD、RRI081MT、RRI082MT。
2、PTR(反应堆和乏燃料冷却和处理系统)温度，其符号表示为：PTR032MT、PTR017MT、PTR018MT。
3、PTR001BA水位，其符号表示为：PTR020MN、PTR021MN。
4、SEC(核岛应急生水系统)交换器压差，其符号表示为：SEC003MP、SEC004MP。
5、乏燃料水池和烟囱的放射性监视，其符号表示为：KRT(电厂辐射监测系统)013MA、KRT014MA、3/4KRT017MA、3/4KRT021MA。
6、要求监视PTR001/002PO状态、PTR016/137VB状态、RRI/SEC泵状态、RRI041/040/058/059VN状态。
7、8REA003BA及REA004BA液位和体积：LREA004BA、LREA003BA、VREA004BA、VREA003BA，REA为反应堆硼和水的补给系统。
8、报警，其符号表示为：PTR001KA、PTR023KA。
如图3和4所示换料停堆模式和维修停堆模式下的监控模块，其适应状态换料停堆模式(RCS)和维修停堆模式(MCS)，在图3和4所示的实施例中，在监视模块的上部设置趋势跟踪单元，在趋势跟踪单元的下侧从左到右并排设置数值显示单元和设备状态单元，并在监视模块的右部位置设置事故工况指示单元。在工作中监视的参数和信号为：
1、硼浓度，其符号为：REN012MG(数值)，REN为核取样系统。
2、一回路水位，其符号为：RCP012MN、RCP098MN、RCP090MN、RCP300MN，RCP为反应堆冷却剂系统。
3、源量程和中间量程，其符号为：RPN014MA、RPN024MA，RPN为核仪表系统。
4、RRA(余热排出系统)流量和温度，其符号为：RRA006MD、RRA005MT、RRA007MT、RRA030MT(数值)、RRA031MT(数值)、RRA004MP(数值)。
5、一回路温度(宽量程)，其符号为：RCP028MT(数值)、RCP029MT(数值)。
6、PTR温度，其符号为：PTR032MT、PTR017MT(数值)、PTR018MT(数值)。
7、PTR001BA水位，其符号为：PTR020MN、PTR021MN。
8、容控箱，其符号为：RCV011MN、RCV012MN(数值)、RCV010MP(数值)。
9、8REA003BA及REA004BA液位和体积，其符号为：LREA004BA、LREA003BA、VREA004BA、VREA003BA。
10、SEC交换器压差，其符号为：SEC003MP(数值)、SEC004MP(数值)。
11、监视RRA泵状态、PTR001/002PO状态、PTR016VB状态、RRI/SEC泵状态、RRI041/040/058/059VN状态，RCV048、RCV050VP、RCV060VP、RIS020VP、RIS029VP状态。
12、放射性监视，其符号为：KRT009MA、KRT041MA、3/4KRT017MA、KRT011MA、KRT012MA(数值)、KRT013MA、KRT014MA(数值)。
如图5所示的余热排出系统冷却正常堆模式下监视模块，其适应状态为RRA冷却正常堆模式，在图5所示的实施例中，在监视模块的上部设置趋势跟踪单元，在趋势跟踪单元的下侧从左到右并排设置数值显示单元和设备状态单元，并在监视模块的右部位置设置事故工况指示单元。在工作中监视以下参数和信号：
1、硼浓度，其符号为：REN012MG(数值)。
2、源量程，其符号为：RPN014MA、RPN024MA(数值)。
3、一回路压力，其符号为：PRCP。
4、堆芯出口最高温度TRICMAX(数值)和饱和裕度ΔTSAT(数值)。
5、稳压器水位，其符号为：LPZR。
6、一回路温度(宽量程)，其符号为：RCP028MT(数值)、RCP029MT(数值)。
7、一回路温度梯度，其符号为：RCP610KM。
8、一回路压力梯度，其符号为：PGrads(数值)。
9、容控箱液位和压力，其符号为：RCV011MN、RCV012MN(数值)、RCV010MP(数值)。
10、轴封注入流量，其符号为：RCV021MD(数值)、022MD(数值)、023MD(数值)。
11、RRA压力、流量和温度，其符号为：RRA004MP(数值)、RRA006MD(数值)、RRA005MT、RRA030MT、RRA007MT、RRI031MT。
12、PTR温度，其符号为：PTR032MT(数值)、PTR017MT(数值)、PTR018MT(数值)。
13、PTR001BA水位，其符号为：PTR020MN(数值)、PTR021MN(数值)。
14、8REA003BA及REA004BA液位：LREA003BA、LREA004BA。
15、泵状态：主泵状态、上充泵状态、RRA泵状态、RRI泵状态。
16、蒸发器水位和压力：ARE900KM、901KM、9025KM(水位)、VVP90KM、VVP902KM、VVP903KM(压力)。
如图6所示的蒸发器冷却正常堆模式下监视模块，其适应状态为蒸发器冷却正常停堆模式，在图6所示的实施例中，在监视模块的上部事故工况指示单元，在事故工况指示单元的下侧设置趋势跟踪单元，在趋势跟踪单元的下侧从左到右并排设置数值显示单元和设备状态单元。在工作中，监视的参数和信号为：
1、硼浓度，其符号为：REN012MG(数值)。
2、源量程，其符号为：RPN014MA。
3、一回路压力，其符号为：PRCP。
4、堆芯出口最高温度TRICMAX(数值)和饱和裕度ΔTSAT(数值)。
5、稳压器水位，其符号为：LPZR。
6、一回路温度(宽量程)，其符号为：RCP028MT(数值)、RCP029MT(数值)。
7、一回路温度梯度，其符号为：RCP610KM。
8、一回路压力梯度，其符号为：PGrads(数值)。
9、容控箱，其符号为：RCV011MN、RCV012MN、RCV010MP(数值)。
10、轴封注入流量，其符号为：RCV021MD(数值)、022MD(数值)、023MD(数值)。
11、PTR001BA水位，其符号为：PTR020MN(数值)、PTR021MN(数值)。
12安全壳压力，其符号为：PCONT。
13、8REA003BA及REA004BA液位，其符号为：LREA003BA、LREA004BA。
14、蒸发器液位监视，其符号为：ARE900KM、ARE901KM、ARE902KM。
16、放射性监视，其符号为：KRT001MA、KRT009MA、KRT017MA。
15、蒸发器放射性监视，其符号为：KRT004MA、KRT002MA、KRT003MA。
16、主泵状态、上充泵状态。
图7所示的功率运行模式下监视模块，其适应状态为功率运行模式，在图7所示的实施例中，在监视模块的上部事故工况指示单元，在事故工况指示单元的下侧设置趋势跟踪单元，在趋势跟踪单元的下侧从左到右并排设置数值显示单元和设备状态单元。在工作中监视的参数和信号为：
1、源量程、中间量程中子通量量程，其符号为：RPN013MA、RPN014MA、RPN023MA、RPN024MA。
2、功率量程，其符号为：P-pr。
3、一回路热功率，其符号为：P-Th。
4、汽机功率，其符号为：GRE900KM。
5、堆芯出口最高温度TRIC-MAX(数值)和饱和裕度ΔTSAT-MIN(数值)。
6、G棒整定值、G棒、R棒棒位(数值)。
7、硼浓度，其符号为：REN012MG(数值)。
8、一回路压力，其符号为：PRCP。
9、一回路压力梯度，其符号为：PGrad(数值)。
10、稳压器水位RCP601KM(LPZR)及定值RCP430KM LPZR ref(调节通道)。
11、一回路平均温度最大值RGL403KM及定值RCL404KM。
12、一回路平均温度最大值与定值的偏差RGL405KM。
13、一回路温度梯度，其符号为RCP610KM。
14、主泵转速，其符号为：RCP140MC、RCP240MC(数值)、RCP340MC。
15、环路功率(温差)，其符号为：ΔT-RCP1(RCP032MT/RCP035MT)(数值)、ΔT-RCP2(RCP047MT/RCP050MT)(数值)、ΔT-RCP3(RCP059MT/RCP062MT)(数值)。
16、一回路平均温度，其符号为：Tavgloop1(RCP032MT/RCP035MT)(数值)、Tavgloop2(RCP047MT/RCP050MT)(数值)、Tavgloop3(RCP059MT/RCP062MT)(数值)。
17、GCT C开度(数值)和第一组阀门GCT121/117/113VV状态。
18、容控箱液位：RCV011MN。
19、上充下泄流量：RCV018MD、RCV005MD。
20、主泵轴封注入流量：RCV021MD、RCV022MD、RCV023MD。
本发明是通过几个具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明进行各种变换及等同替代。另外，针对特定情形或具体情况，可以对本发明做各种修改，而不脱离本发明的范围。因此，本发明不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本发明权利要求范围内的全部实施方式。