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第1章 核电厂仪表与控制系统概述1

1.1 核电厂仪表与控制系统的组成和功能1

1.1.1 系统的组成1

1.1.2 系统的功能3

1.2 核电厂仪表与控制系统的工作特点4

1.2.1 传感器的工作环境恶劣4

1.2.2 设置有安全系统4

1.2.3 核测量仪表的特殊性4

1.3 核电厂仪表与控制系统的安全分级5

1.3.1 安全级设备5

1.3.2 安全有关的设备5

1.3.3 非安全重要设备5

复习题6

第2章 自动控制与调节基本知识7

2.1 自动控制系统7

2.1.1 开环控制和闭环控制7

2.1.2 闭环控制系统的基本组成9

2.1.3 自动控制系统的类型10

2.2 自动控制系统的性能指标11

2.2.1 稳定性11

2.2.2 阶跃响应的几个动态性能指标12

2.2.3 静态误差13

2.3 物理系统的数学模型13

2.3.1 传递函数14

2.3.2 方框图17

2.3.3 传递函数的零点和极点19

2.4 PID调节器21

2.4.1 简单控制系统的结构与组成21

2.4.2 PID调节器22

2.4.3 调节器的选择24

2.5 复杂控制系统25

2.5.1 串级控制系统26

2.5.2 前馈控制系统27

2.6 计算机控制系统28

2.6.1 计算机控制系统的基本组成28

2.6.2 直接数字控制系统29

2.6.3 集散控制系统（DCS）30

复习题32

第3章 核电厂反应堆功率监测仪表33

3.1 核功率测量原理33

3.1.1 核功率的测量33

3.1.2 核功率与热功率33

3.2 气体探测器34

3.2.1 气体探测器的工作原理34

3.2.2 涂硼电离室35

3.2.3 γ补偿电离室37

3.2.4 正比计数管37

3.2.5 微型裂变室38

3.3 自给能中子探测器39

3.4 堆芯外核功率测量系统40

3.4.1 各量程的测量范围及探测器的布置40

3.4.2 堆芯外核功率测量系统的功能和组成42

3.5 堆芯中子注量率测量系统47

3.5.1 系统的功能47

3.5.2 系统的组成47

3.5.3 系统的工作方式48

复习题49

第4章 核电厂过程参数监测仪表50

4.1 核电厂过程参数测量的基本要求50

4.1.1 参数测量的基本概念50

4.1.2 核电厂过程参数仪表的功能和特点54

4.2 温度测量仪表57

4.2.1 温标和温度测量方法57

4.2.2 温度测量仪表58

4.3 压力测量仪表71

4.3.1 压力仪表种类71

4.3.2 应变式压力表及常用弹性元件72

4.3.3 压力变送器74

4.3.4 核电厂压力仪表使用特点和注意事项82

4.4 流量测量仪表83

4.4.1 流量测量仪表种类84

4.4.2 节流装置流量计84

4.4.3 弯管流量计89

4.4.4 转子流量计（浮子流量计）91

4.4.5 涡轮流量计93

4.4.6 电磁流量计95

4.4.7 超声波流量计96

4.5 液位测量仪表97

4.5.1 差压式液位计97

4.5.2 浮子式液位计103

4.5.3 电阻式液位计104

4.5.4 电感式液位计105

4.6 设备运行状态监测仪表107

4.6.1 振动测量仪表107

4.6.2 位移测量仪表108

4.6.3 转速测量仪表112

4.7 火灾探测仪表115

4.7.1 火灾探测器115

4.7.2 火灾报警控制器116

4.8 硼酸浓度测量仪表118

4.8.1 硼浓度测量装置工作原理118

4.8.2 硼浓度测量装置的组成119

复习题120

第5章 核电厂反应堆控制系统121

5.1 压水堆反应性系数和自稳特性121

5.1.1 压水堆的温度系数121

5.1.2 压水堆的自稳特性122

5.2 压水堆核电厂稳态运行方案122

5.2.1 冷却剂平均温度恒定运行方案122

5.2.2 蒸汽发生器压力恒定运行方案123

5.2.3 折中方案123

5.3 压水堆核电厂负荷运行方式124

5.3.1 基本负荷运行方式124

5.3.2 负荷跟踪运行方式124

5.4 反应堆控制的物理基础125

5.4.1 有效增殖系数和反应性125

5.4.2 瞬发中子和缓发中子126

5.4.3 反应堆的传递函数126

5.5 反应性控制128

5.5.1 反应性平衡128

5.5.2 反应性控制的任务131

5.5.3 反应性控制的方法132

5.6 控制棒组件及其驱动机构133

5.6.1 控制棒组件133

5.6.2 控制棒驱动机构及其供电系统136

5.6.3 控制棒位置监测系统140

5.7 压水堆功率分布控制143

5.7.1 轴向功率分布的描述143

5.7.2 影响轴向功率分布的因素144

5.7.3 限制功率分布的准则146

5.7.4 常轴向偏移控制法146

5.7.5 梯形图的由来和使用147

5.7.6 象限功率倾斜比150

5.8 反应堆功率水平控制150

5.8.1 冷却剂平均温度调节系统150

5.8.2 功率调节系统154

复习题158

第6章 反应堆冷却剂系统过程参数的控制160

6.1 反应堆冷却剂系统过程参数的测量162

6.1.1 一次冷却剂温度监测162

6.1.2 一次冷却剂压力监测166

6.1.3 一次冷却剂流量监测166

6.1.4 稳压器水位和堆芯液位监测167

6.2 稳压器压力和水位控制167

6.2.1 稳压器压力控制167

6.2.2 稳压器水位控制171

6.3 冷却剂环路流量控制176

复习题176

第7章 二回路过程参数的控制177

7.1 蒸汽发生器水位控制系统178

7.1.1 过渡过程中影响蒸汽发生器水位的因素178

7.1.2 蒸汽发生器水位控制系统的基本组成及工作原理179

7.1.3 蒸汽发生器水位的报警和触发停堆信号186

7.2 蒸汽旁排控制系统187

7.2.1 蒸汽排放系统的功能187

7.2.2 蒸汽旁排系统的基本组成188

7.2.3 蒸汽排放控制阀（GCT排放阀）189

7.2.4 蒸汽排放控制系统190

复习题196

第8章 汽轮机的控制和保护197

8.1 汽轮机调节系统197

8.1.1 汽轮机调节系统的功能197

8.1.2 汽轮机调节系统的组成198

8.1.3 汽轮机调节器的下位机200

8.1.4 汽轮机调节器的上位机203

8.1.5 汽轮机的功率控制及运行管理203

8.2 汽轮机监测系统206

8.3 汽轮机保护和停机系统209

8.3.1 汽轮机保护系统组成210

8.3.2 触发汽轮机保护动作的信号211

8.3.3 汽轮机脱扣与反应堆紧急停堆212

复习题213

第9章 反应堆保护系统214

9.1 反应堆保护系统的功能214

9.2 保护系统的范围216

9.2.1 保护系统的组成216

9.2.2 保护系统的接口217

9.3 保护系统的可靠性要求及设计准则217

9.3.1 保护系统的设计准则217

9.3.2 保护系统的符合逻辑220

9.4 保护系统的设计依据及步骤223

9.4.1 安全分析223

9.4.2 运行工况224

9.4.3 确定保护动作225

9.4.4 确定保护参数225

9.4.5 保护系统的响应时间226

9.4.6 环境条件226

9.4.7 确定系统总体结构及性能要求226

9.5 保护系统中逻辑运算符号226

9.6 停堆断路器228

9.6.1 停堆断路器的功能及质量要求228

9.6.2 停堆断路器的连接228

9.7 反应堆保护系统实例230

9.7.1 大亚湾核电厂反应堆保护系统230

9.7.2 秦山一期核电厂反应堆保护系统232

9.8 反应堆保护停堆功能233

9.9 专设安全设施的触发与启动244

9.9.1 专设安全设施的启动245

9.9.2 安全壳内压力高触发的保护动作252

9.10 允许功能（允许信号P）252

9.11 闭锁功能（闭锁信号C）256

9.12 保护系统的定期试验256

9.13 ATWT（ATWS）258

9.14 数字化的保护系统259

9.14.1 数字化保护系统的一般组成260

9.14.2 数字化保护系统的基本功能要求261

9.14.3 数字化保护系统研制过程中的注意事项262

附录 名词解释266

复习题267

第10章 集散控制系统简述268

10.1 计算机控制基础268

10.1.1 计算机控制系统的基本组成269

10.1.2 计算机分级控制系统269

10.2 集散控制系统270

10.2.1 DCS的组成及类型、特点271

10.2.2 DCS的过程控制级、控制管理级、生产管理级的结构及功能272

10.2.3 集散控制系统的软件配置、控制算法组态273

10.2.4 集散控制系统的网络形式、通信网络的组成及拓扑结构276

10.2.5 集散控制系统的应用举例279

10.3 AP1000核电厂仪表与控制系统281

10.3.1 AP1000核电厂仪表与控制系统总体结构281

10.3.2 安全监测和保护系统284

10.3.3 电厂控制系统289

10.3.4 多样化驱动系统293

复习题294

第11章 核电厂控制室和信息系统295

11.1 控制室设计要求295

11.1.1 控制室的设计原则295

11.1.2 控制室的功能设计步骤296

11.1.3 控制室功能设计中注意事项298

11.2 辅助控制点设计要求302

11.2.1 辅助控制点的功能302

11.2.2 辅助控制点的设计原则302

11.3 控制室实例303

11.3.1 控制室303

11.3.2 两堆公用控制室305

11.3.3 辅助控制点305

11.3.4 技术支援中心306

11.4 集中数据处理系统306

11.4.1 集中数据处理系统的功能306

11.4.2 集中数据处理系统的性能要求307

11.4.3 集中数据处理系统的组成307

11.4.4 集中数据处理系统软件309

11.5 报警处理系统310

11.5.1 报警系统功能310

11.5.2 报警系统组成310

11.5.3 报警信息的采集和处理310

11.6 安全监督盘系统313

11.6.1 系统功能313

11.6.2 系统组成314

11.7 厂区辐射气象监测系统314

11.7.1 系统功能314

11.7.2 系统组成314

11.7.3 系统的运行314

复习题315

索引316

参考文献320