本發(fā)明屬于核電站熱量排出領(lǐng)域，更具體地說，本發(fā)明涉及一種核電站冷鏈系統(tǒng)及其設(shè)冷水出水溫度調(diào)節(jié)方法。

背景技術(shù)：
核電站冷鏈系統(tǒng)由設(shè)備冷卻水系統(tǒng)(即CCS或RRI)和廠用水系統(tǒng)(即SWS或SEC)組成，設(shè)備冷卻水系統(tǒng)收集核電站中用戶需要導出的熱量(包括衰變熱、設(shè)備排熱等)，然后利用換熱器與廠用水系統(tǒng)的冷卻水換熱，再通過廠用水系統(tǒng)將熱量傳遞到環(huán)境中，從而保障核島中的設(shè)備和系統(tǒng)都處于適當?shù)墓ぷ鲄?shù)范圍內(nèi)。由于輸送的熱量中包括停堆堆芯衰變熱、乏燃料水池余熱、主泵等核心安全設(shè)備的熱量，因此只有安全可靠地排出這些熱量，才能夠避免核電站意外停機，從而保障核安全，并提高設(shè)備壽命及經(jīng)濟效益。由于一年中環(huán)境溫度的變化幅度很大，使得廠用水系統(tǒng)中冷卻水的冷卻能力變化很大，而且設(shè)備冷卻水系統(tǒng)的用戶眾多，用戶熱負荷變化幅度也很大，所以有必要通過適當?shù)姆绞綄υO(shè)冷水的出水溫度進行調(diào)節(jié)，使其保持在設(shè)定溫度范圍內(nèi)；尤其是在低溫廠址中，設(shè)冷水的溫度調(diào)節(jié)更是必要需求。請參閱圖1，為了對設(shè)冷水的出水溫度進行調(diào)節(jié)，現(xiàn)有某些核電站機組在其廠用水系統(tǒng)中增設(shè)了一條不經(jīng)過換熱器10的大口徑旁通支路12。該旁通支路12與換熱器10的冷側(cè)并聯(lián)，當冷卻水溫度降低導致設(shè)冷水溫度低于最低水溫時，打開旁通支路12上的旁通閥14來降低換熱器10的冷卻水側(cè)流量，達到調(diào)高設(shè)冷水出水溫度的目的。但是，由于旁通閥14是大口徑閥門，當環(huán)境溫度大幅變化時，尤其是在冷卻水溫度極低的情況下，旁通閥14的微量變化都會引起設(shè)冷水出口溫度的大幅變化，易于造成設(shè)冷水出水溫度超出要求范圍(低于要求的最低水溫15.6℃，或高于最高水溫37.8℃)，從而對核電站的設(shè)備造成沖擊，影響核電站的安全穩(wěn)定運行，甚至危及核安全。另外，還有一些核電站機組在冷鏈系統(tǒng)換熱器的冷側(cè)和熱側(cè)分別設(shè)置旁通支路，通過同時調(diào)節(jié)換熱器兩側(cè)設(shè)冷水和冷卻水流量的方式，達到控制換熱的目的。但是，兩側(cè)調(diào)節(jié)換熱器流量的控制過程比較復雜，而且由于冷鏈系統(tǒng)用戶眾多，控制設(shè)冷水流量會對用戶造成更大的影響，以致在冷卻水低溫時會存在一定的設(shè)冷水結(jié)冰風險。有鑒于此，確有必要提供一種能夠滿足設(shè)冷水出水溫度控制需求的核電站冷鏈系統(tǒng)及其設(shè)冷水出水溫度調(diào)節(jié)方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于：提供一種能夠滿足設(shè)冷水出水溫度控制需求的核電站冷鏈系統(tǒng)及其設(shè)冷水出水溫度調(diào)節(jié)方法，以實現(xiàn)在不影響設(shè)冷水流量的情況下對其出水溫度進行精確調(diào)節(jié)。為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種核電站冷鏈系統(tǒng)，其包括通過換熱器進行換熱的設(shè)備冷卻水系統(tǒng)和廠用水系統(tǒng)；設(shè)備冷卻水系統(tǒng)位于換熱器的熱側(cè)，利用設(shè)冷水收集用戶需要導出的熱量；廠用水系統(tǒng)位于換熱器的冷側(cè)，通過冷卻水將熱量傳遞到熱阱中，其包括進水管、換熱器冷側(cè)和出水管，進水管和出水管分別將換熱器冷側(cè)的兩端連接至熱阱，從而在熱阱和換熱器冷側(cè)之間形成冷卻回路；所述廠用水系統(tǒng)還包括一個進水旁路和一個出水旁路，兩個旁路均繞過換熱器而連接在進水管和出水管之間，且進水旁路在進水管和出水管上的接入點分別位于出水旁路在進水管和出水管上的接入點上游。作為本發(fā)明核電站冷鏈系統(tǒng)的一種改進，所述進水旁路上設(shè)有順流進水調(diào)節(jié)閥，出水旁路上設(shè)有順流出水調(diào)節(jié)閥；所述進水管在位于進水旁路和出水旁路的兩個接入點之間的管段上設(shè)有逆流進水調(diào)節(jié)閥，出水管在位于進水旁路和出水旁路的兩個接入點之間的管段上設(shè)有逆流出水調(diào)節(jié)閥。作為本發(fā)明核電站冷鏈系統(tǒng)的一種改進，所述出水旁路包括至少兩條設(shè)有不同口徑順流出水調(diào)節(jié)閥的并聯(lián)支路。作為本發(fā)明核電站冷鏈系統(tǒng)的一種改進，所述逆流出水調(diào)節(jié)閥、順流出水調(diào)節(jié)閥均采用PID控制開閉速率，PID以設(shè)冷水在換熱器熱側(cè)的入口溫度變化值與熱側(cè)流量值的乘積作為控制參數(shù)，并根據(jù)此乘積值的變化快慢來控制相關(guān)閥門的開閉速率。作為本發(fā)明核電站冷鏈系統(tǒng)的一種改進，所述進水管上設(shè)有冷卻水泵，進水旁路在進水管上的接入點位于冷卻水泵下游。作為本發(fā)明核電站冷鏈系統(tǒng)的一種改進，所述進水管上還設(shè)有進水調(diào)節(jié)主閥，出水管上設(shè)有出水調(diào)節(jié)主閥；進水旁路在進水管上的接入點位于進水調(diào)節(jié)主閥的下游，出水旁路在出水管上的接入點位于出水調(diào)節(jié)主閥的上游。作為本發(fā)明核電站冷鏈系統(tǒng)的一種改進，所述進水調(diào)節(jié)主閥和出水調(diào)節(jié)主閥中的一個或兩個為電動調(diào)節(jié)閥。作為本發(fā)明核電站冷鏈系統(tǒng)的一種改進，所述冷卻水泵為變頻泵。為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明還提供了一種核電站冷鏈系統(tǒng)設(shè)冷水出水溫度調(diào)節(jié)方法，其冷鏈系統(tǒng)為上述任一段落所述的冷鏈系統(tǒng)，調(diào)節(jié)方式為：1)當環(huán)境溫度高于低溫臨界值時，廠用水系統(tǒng)通過進水管、換熱器冷側(cè)和出水管，采用逆流換熱模式對設(shè)備冷卻水系統(tǒng)的設(shè)冷水進行冷卻；2)當環(huán)境溫度降低到等于或低于低溫臨界值時，廠用水系統(tǒng)通過不同管路上的閥門切換，通過進水旁路、換熱器冷側(cè)和出水旁路，采用順流換熱模式對設(shè)備冷卻水系統(tǒng)的設(shè)冷水進行冷卻；當環(huán)境溫度回升至高于低溫臨界值時，再通過閥門切換將廠用水系統(tǒng)由順流換熱模式切換回逆流換熱模式。作為本發(fā)明核電站冷鏈系統(tǒng)設(shè)冷水出水溫度調(diào)節(jié)方法的一種改進，所述進水管上還設(shè)有位于進水旁路接入點上游的進水調(diào)節(jié)主閥，當廠用水系統(tǒng)切換到以順流換熱模式運行時，通過進水調(diào)節(jié)主閥的開度或冷卻水泵的變頻功能將廠用水系統(tǒng)的流量調(diào)節(jié)為額定流量的設(shè)定比例，實現(xiàn)設(shè)冷水出水溫度的粗調(diào)。作為本發(fā)明核電站冷鏈系統(tǒng)設(shè)冷水出水溫度調(diào)節(jié)方法的一種改進，所述出水管在位于進水旁路和出水旁路的兩個接入點之間的管段上設(shè)有逆流出水調(diào)節(jié)閥，當廠用水系統(tǒng)以順流換熱模式運行時，通過逆流出水調(diào)節(jié)閥與出水旁路上設(shè)置的順流出水調(diào)節(jié)閥的配合調(diào)節(jié)，來控制換熱器冷側(cè)的冷卻水流量。作為本發(fā)明核電站冷鏈系統(tǒng)設(shè)冷水出水溫度調(diào)節(jié)方法的一種改進，所述出水旁路包括至少兩條設(shè)有不同口徑順流出水調(diào)節(jié)閥的并聯(lián)支路；當廠用水系統(tǒng)以順流換熱模式運行時，首先關(guān)閉較小口徑的順流出水調(diào)節(jié)閥，采用較大口徑的順流出水調(diào)節(jié)閥對換熱器冷側(cè)的冷卻水流量進行調(diào)節(jié)；當環(huán)境溫度繼續(xù)變冷，以致較大口徑順流出水調(diào)節(jié)閥已關(guān)小至最低設(shè)定比例時，設(shè)冷水出水溫度仍舊低于最低設(shè)定值，則打開較小口徑順流出水調(diào)節(jié)閥并關(guān)閉較大口徑順流出水調(diào)節(jié)閥，改為采用較小口徑的順流出水調(diào)節(jié)閥對換熱器冷側(cè)的冷卻水流量進行調(diào)節(jié)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明核電站冷鏈系統(tǒng)通過在傳統(tǒng)廠用水系統(tǒng)中增設(shè)兩條簡單的旁路，使廠用水系統(tǒng)能夠在低溫下由逆流換熱模式切換為順流換熱模式，從而有效地防止設(shè)冷水結(jié)冰風險。附圖說明下面結(jié)合附圖和具體實施方式，對本發(fā)明核電站冷鏈系統(tǒng)、設(shè)冷水出水溫度調(diào)節(jié)方法及其有益效果進行詳細說明。圖1為現(xiàn)有核電站冷鏈系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明核電站冷鏈系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實施方式為了使本發(fā)明的發(fā)明目的、技術(shù)方案及其有益技術(shù)效果更加清晰，以下結(jié)合附圖和具體實施方式，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解的是，本說明書中描述的具體實施方式僅僅是為了解釋本發(fā)明，并非為了限定本發(fā)明。請參閱圖2，本發(fā)明核電站冷鏈系統(tǒng)包括通過換熱器20進行換熱的設(shè)備冷卻水系統(tǒng)30和廠用水系統(tǒng)。設(shè)備冷卻水系統(tǒng)30位于換熱器20熱側(cè)，其利用設(shè)冷水收集用戶需要導出的熱量，并通過換熱器20將熱量傳遞給廠用水系統(tǒng)，再將降低到合適溫度的設(shè)冷水提供給用戶。廠用水系統(tǒng)位于換熱器20的冷側(cè)，其通過冷卻水將熱量傳遞到環(huán)境中。廠用水系統(tǒng)包括進水管40、換熱器20的冷側(cè)和出水管42，進水管40和出水管42分別將換熱器20冷側(cè)的A、B兩端連接至熱阱44，從而在熱阱44和換熱器20冷側(cè)之間形成冷卻回路。進水管40上設(shè)有冷卻水泵400、進水調(diào)節(jié)主閥402和冷卻水過濾器404，出水管42上設(shè)有出水調(diào)節(jié)主閥420。為了便于實現(xiàn)冷卻水流量調(diào)節(jié)，冷卻水泵400優(yōu)選為變頻泵，進水調(diào)節(jié)主閥402和出水調(diào)節(jié)主閥420優(yōu)選為電動調(diào)節(jié)閥。為了在低溫下保證換熱器20熱側(cè)設(shè)冷水的出水溫度，本發(fā)明還在廠用水系統(tǒng)中設(shè)置了兩個繞過換熱器20連接在進水管40和出水管42之間的旁路46、48。其中，進水旁路46在進水管40和出水管42上的接入點C、D分別位于出水旁路48在進水管40和出水管42上的接入點E、F上游，也就是說，接入點E位于CA管段上，接入點D位于BF管段上。進水旁路46在進水管40上的接入點C位于冷卻水泵400和進水調(diào)節(jié)主閥402的下游，出水旁路48在出水管42上的接入點F位于出水調(diào)節(jié)主閥420的上游。進水旁路46上設(shè)有順流進水調(diào)節(jié)閥460；出水旁路48上設(shè)有兩個并聯(lián)的順流出水調(diào)節(jié)閥480、482，其中，順流出水調(diào)節(jié)閥480為大口徑調(diào)節(jié)閥，順流出水調(diào)節(jié)閥482為小口徑調(diào)節(jié)閥。進水管40位于進水旁路46和出水旁路48的兩個接入點C、E之間的管段上設(shè)有逆流進水調(diào)節(jié)閥406，出水管42位于進水旁路46和出水旁路48的兩個接入點D、F之間的管段上設(shè)有逆流出水調(diào)節(jié)閥426。本發(fā)明核電站冷鏈系統(tǒng)對設(shè)冷水出水溫度進行調(diào)節(jié)的方法為：1)逆流換熱：當環(huán)境溫度高于低溫臨界值15℃(環(huán)境低溫臨界值是指按照常規(guī)逆流換熱方法不能保證設(shè)冷水出水溫度在設(shè)定范圍內(nèi)的環(huán)境溫度臨界值，通常為15℃)時，關(guān)閉順流進水調(diào)節(jié)閥460、大口徑順流出水調(diào)節(jié)閥480、小口徑順流出水調(diào)節(jié)閥482，打開進水調(diào)節(jié)主閥402、逆流進水調(diào)節(jié)閥406、逆流出水調(diào)節(jié)閥426、出水調(diào)節(jié)主閥420，通過40、42以常規(guī)逆流方式對設(shè)備冷卻水系統(tǒng)30的設(shè)冷水進行冷卻；此工況下，進水調(diào)節(jié)主閥402、出水調(diào)節(jié)主閥420為全開，利用廠用水系統(tǒng)的最大能力，來保證設(shè)備冷卻水系統(tǒng)30在最大熱負荷時，設(shè)冷水出水溫度小于要求的最高水溫；2)大口徑順流換熱：當環(huán)境溫度由熱變冷，廠用水溫度降低到15℃時，關(guān)閉逆流進水調(diào)節(jié)閥406、逆流出水調(diào)節(jié)閥426，打開順流進水調(diào)節(jié)閥460、大口徑順流出水調(diào)節(jié)閥480，將系統(tǒng)的換熱模式切換為大口徑順流換熱，并通過進水調(diào)節(jié)主閥402或冷卻水泵400的變頻功能將冷卻水流量調(diào)節(jié)到額定流量的設(shè)定比例(例如50％左右，此比例可以變化，具體設(shè)定以能夠保證調(diào)整后的流量足以排出最大熱負荷為準)，實現(xiàn)設(shè)冷水出水溫度的粗調(diào)；之后，即可根據(jù)廠用水溫度的變化及熱負荷的變化，通過監(jiān)測設(shè)備監(jiān)測到的換熱器熱側(cè)進出口溫度，來調(diào)節(jié)大口徑順流出水調(diào)節(jié)閥480和逆流出水調(diào)節(jié)閥426的開度(逆流出水調(diào)節(jié)閥426的開度通常也為固定比例，主要調(diào)節(jié)大口徑順流出水調(diào)節(jié)閥480)，使設(shè)冷水出水溫度保持在最佳出水溫度25℃上下波動，保證不超過設(shè)定范圍18～32℃(設(shè)定范圍是為確保設(shè)備冷卻水系統(tǒng)用戶正常工作而設(shè)定的設(shè)冷水溫度，通常為18～32℃，但也可以根據(jù)實際情況有所調(diào)整，例如設(shè)定為20～30℃等)；具體來說，若環(huán)境溫度降低或熱負荷減小，通過緩慢開大逆流出水調(diào)節(jié)閥426及關(guān)小大口徑順流出水調(diào)節(jié)閥480來調(diào)小經(jīng)過換熱器20冷側(cè)的冷卻水流量，反之，若環(huán)境溫度升高或熱負荷增大，則通過緩慢關(guān)小逆流出水調(diào)節(jié)閥426及開大大口徑順流出水調(diào)節(jié)閥480來調(diào)大經(jīng)過換熱器20冷側(cè)的冷卻水流量；若環(huán)境溫度升高到高于低溫臨界值15℃，則切換回逆流換熱模式；3)小口徑順流換熱：當環(huán)境溫度繼續(xù)變冷，以致大口徑順流出水調(diào)節(jié)閥480已關(guān)小至最低設(shè)定比例(根據(jù)大口徑順流出水調(diào)節(jié)閥480的的靈敏度及小口徑順流出水調(diào)節(jié)閥482的口徑進行設(shè)定，一般為10％)時，設(shè)冷水出水溫度仍舊低于最低設(shè)定值18℃，則打開小口徑順流出水調(diào)節(jié)閥482，同時緩慢地將大口徑順流出水調(diào)節(jié)閥480完全關(guān)閉，切換到小口徑順流換熱模式；此工況下，根據(jù)廠用水溫度的變化及熱負荷變化，通過調(diào)整小口徑順流出水調(diào)節(jié)閥482的開度使設(shè)冷水出水溫度保持在最佳出水溫度25℃上下波動，保證不超過設(shè)定范圍18～32℃；具體來說，若環(huán)境溫度降低或熱負荷減小，通過緩慢關(guān)小小口徑順流出水調(diào)節(jié)閥482來調(diào)小經(jīng)過換熱器20冷側(cè)的冷卻水流量，反之，若環(huán)境溫度升高或熱負荷增大，則通過緩慢開大小口徑順流出水調(diào)節(jié)閥482來調(diào)大經(jīng)過換熱器20冷側(cè)的冷卻水流量，若小口徑順流出水調(diào)節(jié)閥482全開設(shè)冷水出水溫度仍舊高于最高設(shè)定值32℃時，則緩慢打開大口徑順流出水調(diào)節(jié)閥480，同時緩慢地將小口徑順流出水調(diào)節(jié)閥482完全關(guān)閉，即切換為大口徑順流換熱模式。為了使換熱器20的輸熱能力隨用戶熱負荷的變化更趨平穩(wěn)，避免設(shè)冷水溫度的大幅振蕩，本發(fā)明采用PID(比例積分微分控制器)進行控制，以設(shè)冷水在換熱器20熱側(cè)的入口溫度變化值與熱側(cè)流量值的乘積，作為PID控制的參數(shù)，并根據(jù)此乘積值的變化快慢來控制逆流出水調(diào)節(jié)閥426、大口徑順流出水調(diào)節(jié)閥480、小口徑順流出水調(diào)節(jié)閥482、進水調(diào)節(jié)主閥402等閥門的開閉速率，因此更能適應(yīng)用戶投入退出而引起的熱負荷大幅度變化。通過以上描述可知，本發(fā)明通過在核電站冷鏈系統(tǒng)獨創(chuàng)性地設(shè)計了多方式、多梯級地組合溫度控制方式，通過將廠用水系統(tǒng)的換熱模式由逆流換熱切換為順流換熱，提高設(shè)冷水出水溫度并防止設(shè)冷水結(jié)冰風險；在熱阱44低溫下，利用進水管40上的進水調(diào)節(jié)主閥402或冷卻水泵400的變頻功能對設(shè)冷水出水溫度進行初步的粗調(diào)，并利用并聯(lián)的大口徑及小口徑順流出水調(diào)節(jié)閥480、482對設(shè)冷水出水溫度系統(tǒng)進行精確梯級調(diào)節(jié)；根據(jù)換熱器輸入熱量采用PID控制，使系統(tǒng)運行更趨平穩(wěn)；以上組合調(diào)控方式使冷鏈系統(tǒng)對熱阱低溫具有了更大范圍的適應(yīng)能力，從而徹底解決了涵蓋環(huán)境溫度變化范圍內(nèi)及用戶熱負荷變化范圍內(nèi)的所有運行工況的控制，避免了控制盲區(qū)及可能發(fā)生的設(shè)冷水溫度大幅振蕩，達到了期望的控制精度，使系統(tǒng)的運行更加平穩(wěn)可靠。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明核電站冷鏈系統(tǒng)至少具有以下優(yōu)點：1)采用多方式綜合調(diào)節(jié)，實現(xiàn)冷鏈系統(tǒng)參數(shù)的適應(yīng)性調(diào)節(jié)：通過順逆流換熱模式切換、系統(tǒng)冷卻水流量控制粗調(diào)、大小口徑流量細調(diào)等多種方式的綜合調(diào)節(jié)，增強對換熱器20換熱能力的更大范圍的精確控制，使冷鏈系統(tǒng)能夠適應(yīng)更廣泛的廠址溫度變化及熱負荷變化，有效避免單一方式的局限性及控制震蕩；2)有效防止換熱器20凍結(jié)風險：在廠用水溫度低于零度的廠址，在冷鏈系統(tǒng)運行或備用時，由于廠用水溫度太低，可能會造成換熱器20設(shè)冷水側(cè)局部結(jié)冰，造成設(shè)備損壞或系統(tǒng)故障無法投運，影響核電站可用性而造成經(jīng)濟損失，甚至出現(xiàn)核安全風險；本發(fā)明在低溫下將逆流換熱模式切換為順流換熱，可以有效地防止設(shè)冷水結(jié)冰風險；3)多路節(jié)流控制增強系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力：在環(huán)境溫度及熱負荷大范圍變化時，尤其是在廠用水溫度較低的情況下，少量的冷卻水流量變化都會造成換熱量大幅度變化，本發(fā)明根據(jù)需要設(shè)定兩路或多路并聯(lián)的口徑不同的換熱器20冷卻水流量控制支路，從而實現(xiàn)精確的換熱器冷側(cè)流量調(diào)節(jié)，達到控制換熱量的目的，保證了設(shè)冷水出水溫度能夠達到要求，使系統(tǒng)的運行更加平穩(wěn)可靠；4)僅調(diào)節(jié)廠用水系統(tǒng)流量，不對設(shè)備冷卻水系統(tǒng)的設(shè)冷水流量進行調(diào)節(jié)：為了避免從設(shè)冷水側(cè)調(diào)節(jié)流量導致對眾多用戶產(chǎn)生影響，本發(fā)明僅從冷卻水側(cè)實施控制，主要通過改變逆流順流換熱方式、系統(tǒng)冷卻水流量控制方式(采用系統(tǒng)節(jié)流閥或變頻泵實現(xiàn))、換熱器多支路旁流方式的組合，對廠用水系統(tǒng)流量進行調(diào)節(jié)；5)結(jié)構(gòu)簡單：本發(fā)明僅需在傳統(tǒng)廠用水系統(tǒng)中增設(shè)兩條旁路46、48和幾個閥門，結(jié)構(gòu)相對簡單；6)控制方式靈活可靠：本發(fā)明采用簡單、可靠的全自動控制，避免手動調(diào)節(jié)滯后和誤動作造成不能達到控制要求的問題；同時，采用PID控制，讓換熱器20熱側(cè)入口溫度變化速率參與閥門的調(diào)節(jié)，使控制更加合理，更能適應(yīng)用戶投入退出而引起的熱負荷大幅度變化。根據(jù)上述說明書的揭示和教導，本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以對上述實施方式進行適當?shù)淖兏托薷?。因此，本發(fā)明并不局限于上面揭示和描述的具體實施方式，對本發(fā)明的一些修改和變更也應(yīng)當落入本發(fā)明的權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。此外，盡管本說明書中使用了一些特定的術(shù)語，但這些術(shù)語只是為了方便說明，并不對本發(fā)明構(gòu)成任何限制。