温度自动控制试验研究

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1、温度自动控制试验研究温度自动控制试验研究0引言核电站反应堆控制棒位置传感器检测装置是反应堆安全运行的重要保障，一旦出现故障将严重危及反应堆安全运行。国内一核电站控制棒位置传感器检测装置在反应堆运行时出现热态断路故障，为了准确找出位置传感器检测装置故障原因，以便制定有效的预防措施，经过安全性、可行性、合理性多方而分析论证，决定设计一套工况模拟加热装置，进行温度自动控制试验研究，以满足系统的温升耍求，并按要求进行热容试验、温度自动控制、模拟压力跟随控制试验，以修正实际温升与理论计算的偏差，使其温控特征达到设计指标耍求。研究过程包括参数计算、设备选型、试验实施三个阶段，下面将对具体过

2、程进行详细叙述。1计算工艺过程所需的热量1.1工况模拟容器热容计算1.2加热介质热水计算工况模拟容器内介质为水,水的热容计算公式：Q2热容=C2M2ATQ2热容为工况模拟容器内的水加热至设定温度所需的热容；C2为介质（水）的比热，水的比热：kcal/（kg・°C）；M2为介质（水）质量，介质（水）质量:150kg；ZT为温升，温升：260°Co将以上参数代入公式计算工况模拟容器内水的热容为:39000kcalo1.3保温层的热耗损计算保温层热耗损计算公式：Q热耗损二6XSXhX1/2X864/1000Q热耗损系统加热过程中保温层的热损失；5为保温层散热量，硅酸盐散热量：32W

3、/m2Sl为保温层而积，保温层面积：3.95m2o将以上参数代入公式计算保温层的热耗损为：54.6kcalo1.4系统总热容系统总热容为工况模拟容器热容、工况模拟容器内水的热容、保温层热耗损之和。Q总热容二Q1热容+Q2热容+Q热耗损将以上各计算值代入公式计算系统总热容为：60270.6kcalo2电加热元件功率计算电加热元件功率计算公式：P=Q总热容/864X1将以上系统总热容计算值代入公式计算电加热元件功率为：69.8kW。考虑1.2的安全系数，最终选取电加热元件的总功率为：90kWo3电加热元件的形式、尺寸及数量3.1电加热元件的形式考虑工况模拟容器的尺寸及安装位置，电加

4、热元件选取单端管式元件,元件外套管选用耐高温高压的不锈钢材料。3.2电加热元件的尺寸根据工况模拟容器的尺寸及安装位置，电加热元件的外径为：①25mm,长度为4500mm。3.3电加热元件的数量根据工况模拟容器的尺寸及安装位置，电加热元件总计3根，每根功率为30kWo4加热装置的主回路及控制回路4.1加热装置的主回路电加热元件采用电力调整器进行功率调节，电力调整器输出电压0-380V范围可调。为有效保护电力调整器，在电力调整器主回路输入端介入快速熔断器，进行短路及过载保护。3根电加热元件Y形接法，加热装置主回路原理图如图1所示。4.2加热装置的控制回路加热装置控制回路原理图如图1

5、所示。电加热元件控制回路分为自动控制方式、手动控制方式。图1加热装置主回路及控制回路原理图自动控制方式：利用外部启停开关启动系统，加热过程屮的温度信号经PID调节后送至电力调整器控制输出电压，从而控制电加热元件功率。自动控制方式中Rl、R2Z间必须用短接片连接。手动控制方式：利用外部启停开关启动系统，加热过程中手动调节可调电位器控制电力调整器输出电压，从而控制电加热元件功率。手动控制方式中R1、R2之间必须取掉短接片。5试验实施情况5.1热容试验热容试验系统示意图如图1所示。其系统主要由1台电控柜、1个水箱、9根管式电加热元件、4支热电偶和保温层等组成。电控柜用于处理热电偶采集

6、的温度信号,并输出可调电压调节电加热元件功率；水箱为加热介质（水）的容器；保温层覆盖于水箱外表面，用于减少水箱的热损失；电加热元件安装于水箱底部，用于加热介质（水）至设定温度；热电偶安装于水箱内部，用于采集介质（水）的温度信号。5.1.1口动定速升温（1）将管式电加热元件以3根为一组连接成星形接法，并分别编号为：1#、2#、3#,将这三组电加热元件连接至电力调整器输出端；（2）将4支热电徜探头按500mm间隔安装于水箱上，分别编号1#、2#、3#、4#,并将热电偶输出线连接至控制系统接线端子；（3）将容器充入约700kg的自来水；（4）将控制程序升温上限设置为99°C,选择开关

7、置于“自动”位置；(5)启动1#电加热元件组进行进行了三次口动定速升温试验；(6)记录将水加热至99°C的时间；(7)分别测量电力调整器信号输入端触发电流、主回路输出端电压、电流值，测量数据记录于附录A中；(8)启动1#、2#电加热元件组进行了三次口动定速升温试验；(9)记录将水加热至99°C的时间；(10)分别测量电力调整器信号输入端触发电流、主回路输出端电压、电流值，测量数据记录于附录A中；(11)启动1#、2#、3#电加热元件组进行了三次自动定速升温试验；(12)记录将水加热至99°C