放射性废树脂贮槽的超压联锁保护系统及控制方法技术领域
本发明涉及核电厂、核设施废物处理技术领域，具体涉及放射性废树脂贮槽的超
压联锁保护系统及控制方法。
背景技术
目前，核设施产生的放射性废液，主要采用蒸发和离子交换净化技术。放射性废液
经过蒸发系统后进入离子交换系统，和交换柱内的阴树脂或阳树脂进行离子交换。交换后
的废树脂带有大量的放射性。工程上采用废树脂贮槽来接收、贮存、转运废树脂。因此废树
脂贮槽是废树脂接收与转运系统的关键设备。它的主要功能是用于接收、贮存来自废树脂
转运罐和离子交换系统产生的放射性废树脂，再转运至废树脂计量槽进行水泥固化，形成
稳定的固化体，便于以后的暂存、运输及处置。
废树脂贮槽为常压设备，设置了进料口、用于搅拌的压空口、排气口、溢流水口等
管口和液位、树脂界面测量仪表。由于废树脂贮槽操作压力为常压，而且操作过程中排气阀
都是处于打开状态，往往在设备设计时不考虑超压。但实际的生产运行反馈，废树脂贮槽在
接收、压空搅拌、转运废树脂的实施过程中，系统压力必须能快速、完全的释放，确保废树脂
贮槽维持在常压使用状态。如果系统设备出现排气不畅的情况，废树脂贮槽可能因超压而
导致设备安全事故和工艺安全事故。设备安全事故即废树脂贮槽憋压、变形；工艺安全事故
即废树脂贮槽内水和废树脂在压力较大的情况下进入排气管或压空管，造成放射性物质扩
散，难于清理。
传统的废树脂贮槽基本都是维修维护、运行操作方面去解决设备超压带来的设备
变形及安全问题，这种解决方法成本大、耗时间长、维修频繁，人员受辐射剂量照射多。
发明内容
本发明的目的在于提供放射性废树脂贮槽的超压联锁保护系统，解决放射性废树
脂贮槽在接收、搅拌、转运废树脂时，由于超压引起的设备变形及工艺安全的问题，提高放
射性废树脂贮槽设备的可靠性及操作运行稳定性，充分保证放射性废树脂处理过程中的安
全性。
此外，本发明还提供放射性废树脂贮槽的超压联锁保护系统的控制方法。
本发明通过下述技术方案实现：
放射性废树脂贮槽的超压联锁保护系统及控制方法，包括
放射性废树脂贮槽的超压联锁保护系统，包括废树脂贮槽，废树脂贮槽连接有进料管、
压空管、排气管、溢流水管和排液管，所述进料管上设置有进料阀，压空管上设置有压空阀，
还包括第一联锁控制回路，所述第一联锁控制回路包括设置在废树脂贮槽内的压力传感
器、进料阀和压空阀，所述压力传感器、进料阀和压空阀与PLC控制系统通信连接。
现有的废树脂贮槽只是简单的设置有进料管、排液管和排气管，依靠排气管实现
废树脂贮槽泄压，但在实际的操作中，进入废树脂贮槽内的压空没作调节，压空进入量要么
过多或过少；压空量过多，若排气阀排气不畅，就会引起设备超压，造成设备变形或废树脂
被压入排气管道等安全问题；压空量过小，压空搅拌不能使废树脂和水混合均匀，引起废树
脂下料不畅和堵塞。这样的方式不仅不能确保废树脂贮槽的压空搅拌所需压力，易导致废
树脂贮槽超压，而且无法实时检测废树脂贮槽的压力，超压不仅会导致废树脂贮槽的变形，
而且会造成放射性物质的扩散。
本发明所述压力传感器为现有技术，用于实时采集废树脂贮槽的内压，并将采集
到的内压信号传递给PLC控制系统，由PLC控制系统分析判断，当废树脂贮槽的内压低于设
定的上限值时，继续加料和压空，当废树脂贮槽的内压达到上限时，由PLC控制系统发出指
令关闭进料阀和压控阀，避免由PLC控制系统内部出现超压的问题。
本发明通过在现有的废树脂贮槽增设第一联锁控制回路，将废树脂贮槽的内压控
制在一定范围内，确保废树脂贮槽不会出现超压的情况，进而避免了废树脂贮槽因内部超
压导致的变形和放射性物质扩散的问题。
进一步地，还包括第二联锁控制回路，所述第二联锁控制回路包括进料阀和设置
在排气管上的排气阀，所述进料阀和排气阀与PLC控制系统通信连接。
先检查排气阀是否处于全开状态，若排气阀全开了，才能打开进料阀，防止操作失
误造成设备憋压。
排气阀与PLC控制系统通信连接，当排气阀开启时，由PLC控制系统发出指令先开
启排气阀然后再开启进料阀。
本发明通过设置第二联锁控制回路，避免了废树脂贮槽在不通气的情况下直接进
料导致的超压的问题。
进一步地，还包括第三联锁控制回路，所述第三联锁控制回路包括压空阀和排气
阀，所述压空阀和排气阀与PLC控制系统通信连接。
压空阀必须满足排气阀处于全开状态的条件时，才能被开启，保证排气通畅。
排气阀与PLC控制系统通信连接，由PLC控制系统发出指令先开启排气阀然后再开
启压空阀。
本发明通过设置第三联锁控制回路避免了废树脂贮槽因不通气导致的超压问题。
进一步地，还包括第一级保护系统，所述第一级保护系统包括与废树脂贮槽连接
的排气管Ⅰ，所述排气管Ⅰ上设置有呼吸式安全阀和安全阀。
所述呼吸式安全阀和安全阀为现有技术，当废树脂贮槽处于常压状态时，呼吸式
安全阀和呼吸阀均处于关闭状态。当废树脂贮槽内负压达到设定值时，呼吸阀自动开启向
废树脂贮槽内补气，当废树脂贮槽内正压达到设定值时，自动开启呼吸阀自动开启向外排
气，保证废树脂贮槽的安全，呼吸式安全阀压力设定值略高于呼吸阀，与呼吸阀工作原理相
同，呼吸式安全阀和呼吸阀在较低的压力下，即能够对废树脂贮槽进行排气卸压，使其处于
常压状态工作，能够很好的保证废树脂贮槽的安全。
本发明通过在现有的废树脂贮槽上增设排气管Ⅰ，并且在排气管Ⅰ上设置有用于调
节废树脂贮槽内部压力的呼吸式安全阀和安全阀，确保废树脂贮槽的内压恒定在一定范围
内，避免出现超压或压力过低的问题。
进一步地，排气管Ⅰ上还设置有就地压力表和远传压力变送器，所述远传压力变送
器与PLC控制系统通信连接。
所述就地压力表和远传压力变送器为现有技术，用于监测废树脂贮槽内的压力，
远传压力变送器将信号传到PLC控制系统，实现远程监控，就地压力表实现就地观察。
进一步地，就地压力表和远传压力变送器设置在安全阀的前端，所述呼吸式安全
阀设置在安全阀的出口端。
所述安全阀的前端具体是指排气是气流先经过的位置，如此设置在测量废树脂贮
槽的压力时没有压力损失。
进一步地，还包括第二级保护系统，所述第二级保护系统包括设置在压空管上的
减压阀，在减压阀的后端设置一个就地压力表Ⅰ。
所述减压阀为现有技术，所述减压阀的后端具体是指气流后经过的位置，减压阀
能够对压空管的空压进行调节，当废树脂贮槽内的压力过大时，由PLC控制系统发出指令开
启减压阀对进入到废树脂贮槽内的空压进行调节，避免空压过大导致的废树脂贮槽内超压
的问题。
进一步地，所述减压阀设置在压空阀入口的前端。
如此设置便于调节压力。
放射性废树脂贮槽的超压联锁保护系统的控制方法，包括以下步骤：
1）、检查排气阀是否处于全开状态，若排气阀全开，才能打开进料阀；
2）、在排气阀全开的状态下由进料管接收废树脂至废树脂贮槽；
3）、检查排气阀是否处于全开状态，若排气阀全开，打开压空阀；
4）、废树脂贮槽内的压力传感器实时感应到废树脂贮槽的内部压力，并将信号传递给
PLC控制系统，当废树脂贮槽内的负压达到设定值时，呼吸阀向废树脂贮槽内补气，当废树
脂贮槽内正压达到设定值时，呼吸阀向外排气；
5）、废树脂贮槽内的压力传感器实时感应到废树脂贮槽的内部压力，并将信号传递给
PLC控制系统，当废树脂贮槽内的压力达到设定的上限值时，PLC控制系统进行声光报警并
自动关闭进料阀和压空阀，防止压力超限。
采用本发明所示控制方法能够很好对控制废树脂贮槽的内压，能够有效避免出现
超压的问题。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明所述的硬件均属于通用设备，采购成本低，而且联锁控制回路不复杂，软件上
易于实现，适合用于工程推广。
2、本发明通过设置第一级保护系统和第一级保护系统，双重保护对废树脂贮槽的
压力进行调节，将废树脂贮槽的压力控制在稳定的常压范围内，避免废树脂贮槽内出现超
压的问题。
3、本发明通过软件编程实现三个联锁控制回路，保证了设备安全，在控制室可远
程监控设备的压力，以及进料阀、排气阀、压空阀的状态，不需要人工现场干预，可自动实现
联锁回路控制，自动化程度高。
4、树脂贮槽增设三个联锁控制回路，可操作性高，运行稳定，维修量小，而且维护
方便，减少了工作人员受辐射的剂量，保证了辐射安全。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部
分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1是超压联锁保护系统的结构示意图。
附图中标记及对应的零部件名称：
1-进料阀，2-压空阀，3-排气阀，4-溢流阀，5-排液阀，6-呼吸式安全阀，7-安全阀，8-就
地压力表，9-远传压力变送器，10-减压阀，110-进料管，111-压空管，112-排气管，113-溢流
水管，114-排液管，115-排气管Ⅰ，100-废树脂贮槽，200-溢流水贮槽，300-废树脂计量槽。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本
发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作
为对本发明的限定。
实施例1：
如图1所示，放射性废树脂贮槽的超压联锁保护系统，包括废树脂贮槽100，废树脂贮槽
100连接有进料管110、压空管111、排气管112、溢流水管113和排液管114，所述进料管110上
设置有进料阀1，压空管111上设置有压空阀2，还包括第一联锁控制回路，所述第一联锁控
制回路包括设置在废树脂贮槽100内的压力传感器、进料阀1和压空阀2，所述压力传感器、
进料阀1和压空阀2与PLC控制系统通信连接；还包括第二联锁控制回路，所述第二联锁控制
回路包括进料阀1和设置在排气管112上的排气阀3，所述进料阀1和排气阀3与PLC控制系统
通信连接；还包括第三联锁控制回路，所述第三联锁控制回路包括压空阀2和排气阀3，所述
压空阀2和排气阀3与PLC控制系统通信连接。
实施例2：
如图1所示，本实施例基于实施例1，还包括第一级保护系统，所述第一级保护系统包括
与废树脂贮槽100连接的排气管Ⅰ115，所述排气管Ⅰ115上设置有呼吸式安全阀6和安全阀7；
还包括第二级保护系统，所述第二级保护系统包括设置在压空管111上的减压阀10，在减压
阀10的后端设置一个就地压力表Ⅰ。
实施例3：
如图1所示，本实施例基于实施例2，所述排气管Ⅰ115上还设置有就地压力表8和远传压
力变送器9，所述远传压力变送器9与PLC控制系统通信连接；所述就地压力表8和远传压力
变送器9设置在安全阀7的前端，所述呼吸式安全阀6设置在安全阀7的出口端；所述减压阀
10设置在压空阀2入口的前端。
放射性废树脂贮槽的超压联锁保护系统的控制方法，包括以下步骤：
1）、检查排气阀3是否处于全开状态，若排气阀3全开，才能打开进料阀1；
2）、在排气阀3全开的状态下由进料管110接收废树脂至废树脂贮槽100；
3）、检查排气阀3是否处于全开状态，若排气阀3全开，打开压空阀2；
4）、废树脂贮槽100内的压力传感器实时感应到废树脂贮槽100的内部压力，并将信号
传递给PLC控制系统，当废树脂贮槽100内的负压达到设定值时，呼吸阀7向废树脂贮槽100
内补气，当废树脂贮槽100内正压达到设定值时，呼吸阀7向外排气；
5）、废树脂贮槽100内的压力传感器实时感应到废树脂贮槽100的内部压力，并将信号
传递给PLC控制系统，当废树脂贮槽100内的压力达到设定的上限值时，PLC控制系统进行声
光报警并自动关闭进料阀1和压空阀2，防止压力超限。
本发明的工作原理：废树脂贮槽100接收来自离子交换系统的废树脂，废树脂和水
的混合物在重力输送下通过进料管110进入废树脂贮槽100，下料前先关闭压空阀2，再打开
排气阀3，使废树脂贮槽100处于常压状态，废树脂贮槽100内的废树脂需转运到后续系统进
行计量、固化处理，转运前先进行压空搅拌，待废树脂和水搅拌均匀后，打开排液阀5，再通
过排液管114输送到废树脂计量槽300内，整个转运过程中排气阀3一直处于打开状态，防止
设备憋压。在压空搅拌过程中，减压阀10调节压空进入量来限制贮槽内压力超限，当废树脂
贮槽100内废液过多时，打开溢流阀4，溢流水经过溢流水管113进入到溢流水贮槽200内。当
废树脂贮槽100处于常压状态时，呼吸式安全阀6和呼吸阀7均处于关闭状态。当废树脂贮槽
100内负压达到设定值时，开启呼吸阀7向废树脂贮槽100内补气，当废树脂贮槽100内正压
达到设定值时，开启呼吸阀7向外排气，保证废树脂贮槽100的安全，呼吸式安全阀6压力设
定值略高于呼吸阀7，与呼吸阀7工作原理相同，呼吸式安全阀6和呼吸阀7在较低的压力下，
即能够对废树脂贮槽100进行排气卸压，使其处于常压状态工作，能够很好的保证废树脂贮
槽100的安全。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步
详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明
的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含
在本发明的保护范围之内。