基于可编程控制器的稳压器压力水位控制探究

何伟卓

（东北石油大学，163000)

0 引言

作为压水堆的重要设备，稳压器具有非常关键的作用。不管是堆芯反应性扰动，还是负荷的变化，都会在一定程度上引发变化的情况出现在主冷却剂当中，最终导致冷却剂体积也出现相应的变化，与此同时，随之而出现变化的还有稳压器的水位以及压力。如果水位以及压力在一回路当中出现过高的情况，或者出现过低的情况对反应堆的安全运行都会产生不利的影响。所以要想保证正常运行的压水堆，必须要在规定的限值之内针对稳压器的压力以及水位进行控制。

1 稳压器压力水位控制系统

该系统具有两个相互独立的功能，这两项功能能够将控制水位以及控制稳压器压力等任务分别完成。

1.1 稳压器水位控制系统

该系统主要是利用稳压器水位信号针对开闭排水阀以及启停补水泵等进行控制，从而能够在规定的限制之内针对稳压器的水位进行控制，并且使冷却剂装量在冷却剂系统当中保持恒定值。一旦规定的限值被其中的稳压器水位超过，就会有报警信号发出。

下图1 是稳压器水位控制系统原理图，其主要的组成部分就是驱动电路、补水泵、水位测量装置、控制器以及稳压器等。预先设定的不同的水位定值由其中的H0表示，而实际运行水位则由其中的H 表示。

图1 稳压器水位控制系统原理图

1.2 稳压器压力控制系统

该系统的主要作用就是使稳态运行工况下的稳压器压力的波动能够处于正常的范围之内；与此同时，还需要使稳压器压力在正常的瞬间工况下可以在规定的限制之内得到控制，从而防止出现各种事故，并且避免出现安全阀动作。

下图2 是该系统的原理示意图，该系统主要的组成部分为相应驱动电路、电加热器、释放阀、喷雾法、控制器、压力测量单元以及稳压器等。其中控制系统的核心是控制器，其能够对不同的压力定值 P0进行预先设定，从而有效的保证继电式控制规律的实现。该系统选择远传式压力变送器进行压力测量，因此能够以实际的需要为根据，对冗余多信道或者单信道进行选择，从而针对实际运行压力 P 进行测量。控制系统的执行机构就是其中的电加热器、释放阀以及喷雾阀。通过对稳压器的压力信号的利用，其能够针对电加热器的释放阀、喷雾阀的开闭进行手动或者自动的控制，最终能够在规定的范围之内对压力进行控制。一旦出现超过规定的限值的稳压器压力，就会有报警信号发出来。针对电气设备（电加热器、释放阀以及喷雾阀0 等进行驱动的元件就是驱动电路，其主要构成部分就是接触器以及继电器，可以在控制屏内针对其进行安装，其中包括电加热器控制屏以及阀门控制屏等。

图2 稳压器压力控制系统原理图

2 基于可编程控制器的稳压器压力水位控制系统

基于可编程控制器的稳压器压力水位控制系统能够将使编程控制器有效的结合执行机构、驱动电路以及相应的测量单元，这样就能够检测水位以及压力，同时还能够实施定值判断，在逻辑控制单元的条件当中纳入判断结果，最终将系统的调节控制完成。

稳压器压力水位控制器主要包括以下几个部分，也就是辅助电路、继电器输出模块、开关量输入模块、模拟量输入模块、CPU模块以及电源模块等，同时光电隔离也能够在电气上实现，最终实现驱动输出、逻辑运算以及隔离采集控制信号的功能。一台可编程控制器在本系统当中的应用能够将控制水位以及稳压器压力的功能完成。

2.1 系统的硬件配置情况

① CPU 模块：其能够将与I/O 模块的通讯完成，并且保证逻辑控制的实现，CPU315-2DP 的数据内存最大，具有128K 字节，因此在针对用户程序进行处理的时候具有极快的速度，达到了<0.1μs 的位操作时间，同时还具备将近1024 个的数字量通道以及可装模块数量。其能够对处理器之间的快速通讯起到有效的支持作用，并且具备RS—485 接口，能够与计算机进行非常方便的通讯。

②模拟量输入模块：该模块主要是采集电压信号，并且通过A/D 向着数字信号的形式进行转换，同时还将其向CPU 模块输送，并且还可以通过对开关量输出模块的利用将控制信号及报警信号发出来。

③开关量输入模块：该模块主要是对现场开关量(通断)信号进行接收，其输入端口包括以下几种规格，也就是32 个、16个以及8 个，能够以实际的需要为根据对其进行选择， LED 存在于每个端口之上，可以有效的诊断故障。

④开关量输出模块：该模块能够分为三种类型，也就是双向可控硅输出、晶体管输出以及继电器输出。继电器输出模块不仅能够对直流负载起到有效的驱动作用，同时也能够针对交流负载进行驱动。其输入端口包括以下几种规格，也就是16 点输出以及8 点输出，能够以实际的需要为根据对其进行选择， LED 存在于每个端口之上，可以有效的诊断故障。

2.2 系统的软件开发

由各种功能模块一起构成了系统的控制软件，其中包括SCL语言编写的专用模块以及PCS7 提供的功能模块，可以将其划分为两大部分，也就是水位控制系统以及压力控制系统。

通过对功能模块方式的运用针对控制软件进行构建，其具有类似的软件与控制原理图。其不仅能够对所有输入输出信号的实际值进行了解，同时还能够对整个控制器的工作状态进行了解，并且能够针对控制参数及设定值实施在线修改。

3 系统的实验结果研究

本文研究了基于可编程控制器的稳压器压力水位控制系统的运行成果。并且以该压水堆工况运行的实际情况为根据，研究了其中的汽轮机升负荷、降负荷工况。通过实验我们可以发现，控制方案的要求在该系统当中能够得到有效的满足，不仅具有较高的控制精度，同时还具备较好的动态性能。同时实验结果表明。压力、水位在该系统当中能够在程序定值的±2%范围内得到有效的控制，从而大幅度的提升了压力、水位控制的精度。

4 结语

可编程控制器技术在基于可编程控制器的稳压器压力水位控制系统当中得到了有效的应用，同时该系统还对其强抗干扰能力、配置灵活以及模块化结构进行了充分的利用，从而保证了集压力水位控制于一体的控制目标。立足于实验结果，我们可以发现，在稳压器压力水位控制系统中针对可编程控制器技术进行充分的运用是完全可行的，而且具有非常好的灵活性、可靠性以及稳定性，同时也能够十分方便的维护和修理控制系统。因此其保证了可编程控制器技术在反应堆控制系统中的运用，同时还推动了对反应堆数字化控制系统的研制。

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