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