发电机定子冷却水箱覆盖气体压力控制系统及方法与流程

1.本发明属于核电技术领域，具体涉及一种发电机定子冷却水箱覆盖气体压力控制系统及方法。


背景技术：

2.在发电子定子水冷系统中，定子冷却水箱作为冷却水泵的水源，置于发电机的上方。由于冷却发电机转子的氢气会渗透至线棒内进而通过线棒进入定子冷却水，最后会积聚在系统最高位的定子冷却水箱的上方，因此定子冷却水箱的覆盖气体中会含有氢气。而电业安规中对定子冷却水中氢气的泄漏量和浓度都提出了要求。
3.在某核电厂的原设计中，定子冷却水箱采用闭式运行，从发电机线棒渗透过来的氢气会一直积聚在水箱顶部，直至浓度上升到报警限值时，由运行人员手动扫气以释放氢气，同时补充氮气以保持覆盖气体压力稳定。正常运行期间每天都需要多次扫气，甚至达到十几次以上，给运行人员带来的额外负担，同时不利于保持覆盖气体的稳定。


技术实现要素：

4.为克服相关技术中存在的问题，提供了一种发电机定子冷却水箱覆盖气体压力控制系统及方法。
5.根据本公开实施例的另一方面，提供一种发电机定子冷却水箱覆盖气体压力控制系统，所述系统包括：定子冷却水箱、氮气气源、氢气浓度传感器、气压传感器、流量传感器、减压阀、排气阀；
6.所述氢气浓度传感器与所述定子冷却水箱连接，用于检测所述定子冷却水箱内氢气的浓度；
7.所述气压传感器与所述定子冷却水箱连接，用于检测所述定子冷却水箱内的气压；
8.所述氮气气源与所述定子冷却水箱连接，用于向所述定子冷却水箱充入氮气；
9.所述减压阀连接在所述氮气气源与所述定子冷却水箱之间的管路上，用于控制所述氮气气源向所述定子冷却水箱充气的流量；
10.所述排气阀和所述流量传感器串联在所述定子冷却水箱的排气管路上，所述排气阀用于控制所述定子冷却水箱向外排放气体的流量，所述流量传感器用于检测所述定子冷却水箱向外排放气体的流速。
11.在一种可能的实现方式中，所述系统还包括：控制装置，所述控制装置分别与所述氢气浓度传感器、气压传感器、流量传感器、减压阀和排气阀连接，所述控制装置能够从所述氢气浓度传感器、气压传感器、流量传感器获取检测数据，并能够控制所述减压阀和排气阀的开度。
12.在一种可能的实现方式中，所述排气阀为针形阀。
13.根据本公开实施例的另一方面，提供一种发电机定子冷却水箱覆盖气体压力控制
方法，所述方法应用于权利要求2所述的发电机定子冷却水箱覆盖气体压力控制系统中的控制装置，所述方法包括：
14.步骤100，控制所述排气阀和所述减压阀关闭，并控制启动定子冷却水系统正常运行，所述定子冷却水系统包括所述定子冷却水箱；
15.步骤101，在所述定子冷却水系统正常运行的情况下，若从所述气压传感器获取的实时气压数值达到或超过预设气压阈值，则开启所述排气阀，直至从所述气压传感器获取的实时气压数值低于预设气压阈值，关闭所述排气阀；
16.步骤102，在步骤101后，调节所述减压阀至预设开度，使所述氮气气源充入所述定子冷却水箱；
17.步骤103，在步骤102后，开启所述排气阀至预设开度，在从所述气压传感器获取的实时压力值不符合预设压力值条件时，调整所述减压阀开度，直至从所述气压传感器获取的实时压力值符合预设压力值条件；
18.步骤104，在从所述流量传感器获取的实时流量值不符合预设流量条件时，调整所述排气阀的开度，直至从所述流量传感器获取的实时流量值符合预设流量条件。
19.在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：
20.在步骤101中，所述控制装置根据氢气浓度传感器实时检测到的氢气浓度数值与所述流量传感器实时检测到的流量数据，确定所述定子冷却水系统的氢气泄漏率。
21.根据本公开实施例的另一方面，提供一种发电机定子冷却水箱覆盖气体压力控制装置，所述装置包括：
22.处理器；
23.用于存储处理器可执行指令的存储器；
24.其中，所述处理器被配置为执行上述的方法。
25.根据本公开实施例的另一方面，提供一种非易失性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实现上述方法。
26.本公开的有益效果在于：本公开提供了一种简单而有效的覆盖气体压力控制方法：通过安装在排气管线上的球阀小开度持续排气，避免氢气的积聚和浓度的上升；通过氮气补气回路的减压阀实现了压力的自动控制；通过安装在排气管线上的流量计和氢气浓度探头，监视氢气的泄漏速率，满足电力系统对于发电机漏氢的要求。本方法实施之后，彻底避免了氢气浓度上升导致的人工扫气工作，并且覆盖气体的压力稳定，满足系统的运行要求。
附图说明
27.图1是根据一示例性实施例示出的一种发电机定子冷却水箱覆盖气体压力控制系统的示意图。
28.图2是根据一示例性实施例示出的一种发电机定子冷却水箱覆盖气体压力控制方法的流程图。
29.图3是根据一示例性实施例示出的一种发电机定子冷却水箱覆盖气体压力控制装置的框图。
具体实施方式
30.下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
31.图1是根据一示例性实施例示出的一种发电机定子冷却水箱覆盖气体压力控制系统的示意图，如图1所示，所述系统包括：定子冷却水箱2、氮气气源4、氢气浓度传感器1、气压传感器(图中未示出)、流量传感器6、减压阀3、排气阀5。
32.所述氢气浓度传感器1与所述定子冷却水箱2连接，用于检测所述定子冷却水箱2内氢气的浓度；所述气压传感器与所述定子冷却水箱2连接，用于检测所述定子冷却水箱2内的气压；所述氮气气源4与所述定子冷却水箱2连接，用于向所述定子冷却水箱2充入氮气；所述减压阀3连接在所述氮气气源4与所述定子冷却水箱2之间的管路上，用于控制所述氮气气源4向所述定子冷却水箱2充气的流量。
33.所述排气阀5和所述流量传感器6串联在所述定子冷却水箱2的排气管路上，所述排气阀5用于控制所述定子冷却水箱2向外排放气体的流量，所述流量传感器6用于检测所述定子冷却水箱2向外排放气体的流速。
34.在一种可能的实现方式中，所述系统还包括：控制装置，所述控制装置分别与所述氢气浓度传感器1、气压传感器、流量传感器6、减压阀3和排气阀5连接，所述控制装置能够从所述氢气浓度传感器1、气压传感器、流量传感器6获取检测数据，并能够控制所述减压阀3和排气阀5的开度。
35.在一种可能的实现方式中，所述排气阀5为针形阀。
36.图2是根据一示例性实施例示出的一种发电机定子冷却水箱覆盖气体压力控制方法的流程图。该方法应用于上述系统中的控制装置，如图2所示，所述方法包括：
37.步骤100，控制所述排气阀和所述减压阀关闭，并控制启动定子冷却水系统正常运行，所述定子冷却水系统包括所述定子冷却水箱；
38.步骤101，在所述定子冷却水系统正常运行的情况下，若从所述气压传感器获取的实时气压数值达到或超过预设气压阈值，则开启所述排气阀，直至从所述气压传感器获取的实时气压数值低于预设气压阈值，关闭所述排气阀；
39.步骤102，在步骤101后，调节所述减压阀至预设开度，使所述氮气气源充入所述定子冷却水箱；
40.步骤103，在步骤102后，开启所述排气阀至预设开度，在从所述气压传感器获取的实时压力值不符合预设压力值条件时，调整所述减压阀开度，直至从所述气压传感器获取的实时压力值符合预设压力值条件；
41.步骤104，在从所述流量传感器获取的实时流量值不符合预设流量条件时，调整所述排气阀的开度，直至从所述流量传感器获取的实时流量值符合预设流量条件。
42.在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：
43.在步骤101中，所述控制装置根据氢气浓度传感器实时检测到的氢气浓度数值与所述流量传感器实时检测到的流量数据，确定所述定子冷却水系统的氢气泄漏率。
44.本公开提供了一种简单而有效的覆盖气体压力控制方法：通过安装在排气管线上的球阀小开度持续排气，避免氢气的积聚和浓度的上升；通过氮气补气回路的减压阀实现了压力的自动控制；通过安装在排气管线上的流量计和氢气浓度探头，监视氢气的泄漏速率，满足电力系统对于发电机漏氢的要求。本方法实施之后，彻底避免了氢气浓度上升导致
的人工扫气工作，并且覆盖气体的压力稳定，满足系统的运行要求。
45.图3是根据一示例性实施例示出的一种发电机定子冷却水箱覆盖气体压力控制装置的框图。例如，装置1900可以被提供为一服务器。参照图3装置1900包括处理组件1922，其进一步包括一个或多个处理器，以及由存储器1932所代表的存储器资源，用于存储可由处理组件1922的执行的指令，例如应用程序。存储器1932中存储的应用程序可以包括一个或一个以上的每一个对应于一组指令的模块。此外，处理组件1922被配置为执行指令，以执行上述方法。
46.装置1900还可以包括一个电源组件1926被配置为执行装置1900的电源管理，一个有线或无线网络接口1950被配置为将装置1900连接到网络，和一个输入输出(i/o)接口1958。装置1900可以操作基于存储在存储器1932的操作系统，例如windows servertm，mac os xtm，unixtm，linuxtm，freebsdtm或类似。
47.在示例性实施例中，还提供了一种非易失性计算机可读存储介质，例如包括计算机程序指令的存储器1932，上述计算机程序指令可由装置1900的处理组件1922执行以完成上述方法。
48.本公开可以是系统、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于使处理器实现本公开的各个方面的计算机可读程序指令。
49.计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是――但不限于――电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、静态随机存取存储器(sram)、便携式压缩盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能盘(dvd)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号。
50.这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。
51.用于执行本公开操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(isa)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，所述编程语言包括面向对象的编程语言—诸如smalltalk、c++等，以及常规的过程式编程语言—诸如“c”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包
括局域网(lan)或广域网(wan)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(fpga)或可编程逻辑阵列(pla)，该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本公开的各个方面。
52.这里参照根据本公开实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本公开的各个方面。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。
53.这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，使得这些指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机可读程序指令存储在计算机可读存储介质中，这些指令使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作，从而，存储有指令的计算机可读介质则包括一个制造品，其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的各个方面的指令。
54.也可以把计算机可读程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上执行的指令实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作。
55.附图中的流程图和框图显示了根据本公开的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，所述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
56.以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

技术特征：
1.一种发电机定子冷却水箱覆盖气体压力控制系统，其特征在于，所述系统包括：定子冷却水箱、氮气气源、氢气浓度传感器、气压传感器、流量传感器、减压阀、排气阀；所述氢气浓度传感器与所述定子冷却水箱连接，用于检测所述定子冷却水箱内氢气的浓度；所述气压传感器与所述定子冷却水箱连接，用于检测所述定子冷却水箱内的气压；所述氮气气源与所述定子冷却水箱连接，用于向所述定子冷却水箱充入氮气；所述减压阀连接在所述氮气气源与所述定子冷却水箱之间的管路上，用于控制所述氮气气源向所述定子冷却水箱充气的流量；所述排气阀和所述流量传感器串联在所述定子冷却水箱的排气管路上，所述排气阀用于控制所述定子冷却水箱向外排放气体的流量，所述流量传感器用于检测所述定子冷却水箱向外排放气体的流速。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：控制装置，所述控制装置分别与所述氢气浓度传感器、气压传感器、流量传感器、减压阀和排气阀连接，所述控制装置能够从所述氢气浓度传感器、气压传感器、流量传感器获取检测数据，并能够控制所述减压阀和排气阀的开度。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述排气阀为针形阀。4.一种发电机定子冷却水箱覆盖气体压力控制方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求2所述的发电机定子冷却水箱覆盖气体压力控制系统中的控制装置，所述方法包括：步骤100，控制所述排气阀和所述减压阀关闭，并控制启动定子冷却水系统正常运行，所述定子冷却水系统包括所述定子冷却水箱；步骤101，在所述定子冷却水系统正常运行的情况下，若从所述气压传感器获取的实时气压数值达到或超过预设气压阈值，则开启所述排气阀，直至从所述气压传感器获取的实时气压数值低于预设气压阈值，关闭所述排气阀；步骤102，在步骤101后，调节所述减压阀至预设开度，使所述氮气气源充入所述定子冷却水箱；步骤103，在步骤102后，开启所述排气阀至预设开度，在从所述气压传感器获取的实时压力值不符合预设压力值条件时，调整所述减压阀开度，直至从所述气压传感器获取的实时压力值符合预设压力值条件；步骤104，在从所述流量传感器获取的实时流量值不符合预设流量条件时，调整所述排气阀的开度，直至从所述流量传感器获取的实时流量值符合预设流量条件。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在步骤101中，所述控制装置根据氢气浓度传感器实时检测到的氢气浓度数值与所述流量传感器实时检测到的流量数据，确定所述定子冷却水系统的氢气泄漏率。6.一种发电机定子冷却水箱覆盖气体压力控制装置，其特征在于，所述装置包括：处理器；用于存储处理器可执行指令的存储器；其中，所述处理器被配置为执行权利要求4或5所述的方法。7.一种非易失性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，其特征在于，所述计算机程序指令被处理器执行时实现权利要求4或5所述的方法。

技术总结
本公开属于核电技术领域，具体涉及一种发电机定子冷却水箱覆盖气体压力控制系统及方法。本公开提供了一种简单而有效的覆盖气体压力控制方法：通过安装在排气管线上的球阀小开度持续排气，避免氢气的积聚和浓度的上升；通过氮气补气回路的减压阀实现了压力的自动控制；通过安装在排气管线上的流量计和氢气浓度探头，监视氢气的泄漏速率，满足电力系统对于发电机漏氢的要求。本方法实施之后，彻底避免了氢气浓度上升导致的人工扫气工作，并且覆盖气体的压力稳定，满足系统的运行要求。满足系统的运行要求。满足系统的运行要求。


技术研发人员：王公展 尚宪和 樊鹏飞 方力 刘欣平 钱敏 颜铁光 张献峰 翁云峰 陈年时 雷夏生
受保护的技术使用者：秦山核电有限公司
技术研发日：2023.05.15
技术公布日：2023/9/23