具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。以下描述中，需要理解的是，“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“纵”、“横”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“头”、“尾”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系、以特定的方位构造和操作，仅是为了便于描述本技术方案，而不是指示所指的装置或元件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本发明的限制。

还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“设置”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。当一个元件被称为在另一元件“上”或“下”时，该元件能够“直接地”或“间接地”位于另一元件之上，或者也可能存在一个或更多个居间元件。术语“第一”、“第二”、“第三”等仅是为了便于描述本技术方案，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

如图1所示，为本发明的一种核电厂蒸发器水位控制系统，包括蒸发器1、用于控制蒸发器1开度的大阀2和小阀3，大阀2和小阀3分别并列设置在两条支管上并一同连接至蒸发器1的给水母管11，在蒸发器1与大阀2、小阀3之间的给水母管11上安装有文丘里管4和孔板5；

文丘里管4上分别安装有至少三个给水流量变送器，用于检测文丘里管4的流量，至少三个给水流量变送器包括第一给水流量变送器41、第二给水流量变送器42和第三给水流量变送器43，文丘里管4通过引压管分别与至少三个给水流量变送器连接；孔板5通过引压管连接至用于热平衡流量计算的第四给水流量变送器51。

进一步地，第一给水流量变送器41为窄量程给水流量变送器，第二给水流量变送器42和第三给水流量变送器43为宽量程给水流量变送器。

在控制过程中，测量元件文丘里管4可能会在低流量下差压存在不跟随异常，主要体现在低功率情况下一次测量元件文丘里管4对小流量下感压灵敏性差。蒸发器1给水母管11上安装有节流元件文丘里管4，文丘里管4分别安装有一个窄量程给水流量变送器和两个宽量程给水流量变送器，此时，参与蒸发器1水位控制的给水流量Q_FW为第二给水流量变送器42和第三给水流量变送器43分别测得的宽量程Q_W1、Q_W2，但实际上由于文丘里管4在低流量情况下感压灵敏性差，导致宽量程给水流量变送器过程值与理论值偏差大。

为了保证低流量情况下蒸发器1给水流量测量的准确性，可以在蒸发器1给水母管11上安装孔板5，孔板5上通过引压管连接至用于热平衡流量计算的给水流量变送器，通过孔板5及其通过引压管线的第四给水流量变送器51，并引入到非安全级DCS系统参与蒸发器水位大阀和小阀的控制。

如图2所示，本实施例采用非安全级DCS系统，对蒸发器水位大阀2和小阀3进行控制。蒸发器水位控制采用串级调节，包括给水流量信号Q_FW、蒸汽流量信号Q_ST、蒸发器水位信号L_SG、二回路负荷信号(宽量程)P_PW、二回路负荷信号(窄量程)P_PN。实测得到的蒸发器水位信号L_SG与二回路负荷信号(宽量程)信号P_PW输入至PID主调节器，其中，二回路负荷信号(宽量程)信号P_PW为定值信号。PID主调节器的输出信号再与蒸汽流量信号Q_ST和给水流量信号Q_FW的汽水偏差信号输入至PI副调节器，PI副调节器输出信号对蒸发器的大阀2进行控制。PID主调节器的输出信号还与二回路负荷信号(窄量程)P_PN输入至P副调节器，P副调节器输出信号对蒸发器的小阀3进行控制，从而实现蒸发器水位控制阀开度V_O的控制和调节。

产生蒸发器水位控制异常的主要原因为汽水之间存在较大偏差，在低负荷情况下，给水流量异常虚高不跟随导致了超前调节偏差量的出现。因此可通过对给水流量信号Q_FW的信号选取，来减少蒸发器水位控制异常现象。

如图3-5所示，为本发明的一种核电厂蒸发器水位控制方法，其针对上述蒸发器水位控制系统，按以下步骤进行控制：

S1、判断蒸发器水位控制系统是否满足切换条件，并对第四给水流量变送器51进行质量位故障判断；当蒸发器水位控制系统满足切换条件时，继续执行步骤S2；当系统不满足切换条件时，保持第一控制模式；

如图6所示，进一步地，在步骤S1，具体包括以下步骤：

S1-1、对第四给水流量变送器51进行质量位故障判断；

进一步地，当第四给水流量变送器51出现卡件故障和/或网络故障时，判断第四给水流量变送器51为故障。具体的，Q_T触发Q模式(质量故障)的情况主要包括卡件故障，网络故障，信号短路、信号断路，信号超量程，信号掉电等。

S1-2、获取第四给水流量变送器51测量得出的第四给水流量Q_T，判断第四给水流量Q_T是否在预设给水流量范围内；

S1-3、获取核电厂的核功率，判断核功率是否小于预设核功率范围；

S1-4、当第四给水流量Q_T在预设给水流量范围内且核功率小于预设核功率范围，则满足切换条件，继续执行步骤S2；否则，不满足切换条件，保持第一控制模式。

S2、当第四给水流量变送器51正常工作时，通过控制手动切换按钮将蒸发器水位控制系统切换至第二控制模式，并输出第二控制信号控制述大阀2和小阀3的开度；当第四给水流量变送器51故障时，蒸发器水位控制系统自动切换为第一控制模式，并输出第一控制信号控制大阀2和小阀3的开度。进一步地，当第四给水流量变送器51处于非预期波动状态时，可通过控制手动切换开关将系统切换为第一控制模式。

具体地，第一控制信号控制蒸发器水位控制系统获取第二给水流量变送器42和第三给水流量变送器43分别测得的第三给水流量Q_W1和第四给水流量Q_W2作为给水流量Q_FW进行控制；第二控制信号控制蒸发器水位控制系统获取第四给水流量Q_T作为给水流量Q_FW进行控制。

进一步地，第一控制信号和第二控制信号通过PID调节对大阀2和小阀3的开度进行控制。

在本实施例中，是否满足切换条件主要从两个方面进行判断，分别包括第四给水流量Q_T是否在预设给水流量范围内以及核功率是否符合预设核功率范围，若这两个条件同时满足，则满足切换条件；若有任一项不符合，则不满足切换条件，系统保持第一控制模式进行控制。当质量位故障判断正常且满足切换条件时，通过控制手动切换按钮才能将系统的控制模式切换成第二控制模式。

其中，在第一控制模式下，为给水流量信号Q_FW自动获取宽量程给水流量Q_W1、Q_W2进行水位控制，系统在初始状态时，默认采用第一控制模式进行控制。在第二控制模式下，给水流量信号Q_FW自动获取第四给水流量Q_T进行水位控制。可理解地，第一控制模式和第二控制模式可分别根据不同情况进行设定，通过调整不同的数据获取对象以得到不同的控制模式。

进一步地，预设给水流量范围为150≤Q_T≤550。可理解地，可根据实际情况对预设给水流量范围进行调整。在正式组态中150≤Q_T≤550设计20t/h回差，避免逻辑在临界定值来回切换。

进一步地，预设核功率范围小于30％。可理解地，可根据实际情况对预设核功率范围进行调整。

如图7所示，为本发明的核电厂蒸发器水位控制方法的逻辑控制过程，第四给水变送器质量位故障判断信号经取反处理后得到的取反信号、第四给水流量Q_T判断信号以及系统核功率判断信号分别输入到第一逻辑“与”门的输入端；第一逻辑“与”门的输出信号与手动切换按钮O端输出信号一并传输至第二逻辑“与”门的输入端，第二逻辑“与”门的输出信号传输至RS触发器的S端；

同时，第一逻辑“与”门的输出信号经取反后与手动切换按钮C端输出信号一并传输至逻辑“或”门中，逻辑“或”门的输出信号传输至RS触发器的R端，从而RS触发器输出信号控制切换开关，对系统的控制模式进行切换选择，切换后的控制信号输出至给水流量信号Q_FW进入DSC系统。

其中，手动切换按钮信号为脉冲量，手动切换按钮分为O端和C端，当按下手动切换按钮时，O端输出高电平，C端输出低电平。

如图8所示，当蒸发器水位控制系统满足切换条件，且第四给水流量变送器51进行质量位故障判断为正常时，进行模式切换，将系统的控制模式切换成第二控制模式，即此时Q_FW获取Q_W1、Q_W2作为给水流量输出至DCS系统并通过PID调节对大阀、小阀进行控制；当系统不满足切换条件时，保持第一控制模式，即此时Q_FW获取Q_T作为给水流量输出至DCS系统并通过PID调节对大阀、小阀进行控制。

本发明控制过程如下：当第四给水变送器质量位判断正常时，输出低电平，并经取反处理后作为高电平输入至第一逻辑“与”门；当第四给水流量满足150≤Q_T≤550时，输出高电平至第一逻辑“与”门；当核功率小于30％时，输出高电平至第一逻辑“与”门；此时第一逻辑“与”门即分别输出高电平给第二逻辑“与”门以及经取反处理后输出低电平至逻辑“或”门。同时，通过按下手动切换按钮得到脉冲信号，即手动切换按钮O端输出高电平至第二逻辑“与”门，手动切换按钮C端输出低电平至逻辑“或”门。此时第二逻辑“与”门输出高电平至RS触发器的S端，逻辑“或”门输出低电平至RS触发器的R端，根据基本RS触发器工作原理，当R＝1、S＝0时，则Q＝0，Q＝1，触发器置1，从而使得触发器置位，控制切换开关切换至第四给水流量Q_T进行控制，即此时获取给水流量Q_FW＝Q_T。

当第四给水变送器质量位判断为故障时，输出高电平，并经取反处理后作为低电平输入至第一逻辑“与”门；当第四给水流量满足150≤Q_T≤550时，输出高电平至第一逻辑“与”门；当核功率小于30％时，输出高电平至第一逻辑“与”门；此时第一逻辑“与”门即分别输出低电平给第二逻辑“与”门以及经取反处理后输出高电平至逻辑“或”门，故无论手动切换按钮处于什么状态，逻辑“或”门必定会输出高电平，此时第二逻辑“与”门输出低电平至RS触发器的S端，逻辑“或”门输出高电平至RS触发器的R端，根据基本RS触发器工作原理，当R＝0、S＝1时，则Q＝1，Q＝0，触发器置0，从而使得触发器复位，控制切换开关切换至Q_W1、Q_W2进行控制，即此时获取给水流量Q_FW包括Q_W1和Q_W2。

本实施例可通过设计DCS画面对系统进行仿真控制，同时对DCS画面上对其进行优化改进，手动切换按钮设计为脉冲指令，当触发后，指令触发并保持2s后消失，反馈为长信号，作为KC图符显示，予以给操纵员提醒。画面上新增宽量程给水流量Q_W1、Q_W2与第四给水流量Q_T切换开关；增加第四给水流量Q_T流量显示窗口。

为保证本发明方法在核电机组现场应用和实施的有效性和可行性，首先制定完整的风险控制方案，预想可能出现的风险，并落实有效的应对措施，保证新增设备不引入额外风险，同时在突发情况仍能有效应对。再次，制定完善的现场实施方案和再鉴定措施，可靠管控现场实施过程，确保实施过程质量，实现优化改进方案的有效落地。

风险控制方案主要包括以下几个部分组成：

1.第四给水流量变送器Q_T未在线，措施：将Q_T投运操作加入机组上下行文件包中，机组下行运行确认开启Q_T上游一次隔离阀。

2.第四给水流量变送器Q_T参与蒸发器水位控制期间发生故障，措施：预留手动切至Q_W1/Q_W2控制功能，当蒸发器水位控制出现异常时及时切换至Q_W1/Q_W2控制。

3.新增的第四给水流量变送器Q_T，一次阀后管线可能存在泄漏，措施：需完成变送器安装后，对管线进行密封性检查，需技术处对所有焊口进行渗透检查。

现场实施方案主要包括以下几个部分组成：

1.第四给水变送器Q_T的安装、端接、内部参数设置及校验，同时变送器量程及型号选择；

2.新增电缆的铺设，包括电缆路径的设置；

3.AI卡件的端接及通道和接线端子选择和设置；

4.新增模拟量点器Q_T点定义、数据库设置及新增逻辑(包括GD)的组态、编译、下装；

5.新增蒸发器水位控制画面组态，包括Q_T示数显示、KG切换块；

6.详细完整再鉴定方案：新增流量变送器Q_T通道再鉴定、Q_T差压流量转换逻辑验证、切换功能逻辑验证、手动切换逻辑验证、核功率切换逻辑验证、Q_T质量位切换逻辑验证、Q_T流量限定逻辑验证。

本发明借用高精度孔板作为低流量情况下流量的准确测量，将此给水流量作为蒸发器水位控制的过程量，保证参与控制过程量的准确性。并有效制定新增给水流量的投退逻辑，既保证低负荷控制的稳定性，同时兼顾高负荷，实现全过程蒸发器水位控制的连续性和稳定性；并且可靠完善现场实施方案制定和风险控制。大幅提升核电机组蒸发器水位控制系统稳定性和可靠性，防止由于控制系统异常机组出现瞬态或者反应堆自动停堆，保障核安全。

可以理解的，以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。