汽輪機(jī)控制系統(tǒng)（DEH）調(diào)試問(wèn)題解析

湛繽紛 李春秋

【摘 ?要】本文主要以昌江核電站1#機(jī)組的調(diào)試經(jīng)驗(yàn)為例，介紹核電廠汽輪機(jī)控制系統(tǒng)DEH系統(tǒng)調(diào)試過(guò)程發(fā)現(xiàn)的重點(diǎn)、難點(diǎn)問(wèn)題，講解處理問(wèn)題的分析思路和方法，作為經(jīng)驗(yàn)反饋汽輪機(jī)控制系統(tǒng)的調(diào)試及今后DEH系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)提供參考。

【關(guān)鍵詞】汽輪機(jī)控制系統(tǒng)調(diào)試

1海南昌江核電DEH系統(tǒng)簡(jiǎn)介

海南昌江核電站汽輪機(jī)控制與保護(hù)系統(tǒng)DEH采用的是美國(guó)西屋Westinghouse的Ovation控制系統(tǒng)。汽輪機(jī)控制系統(tǒng)包含有DEH/ ETS /RTC等所有汽輪機(jī)控制與保護(hù)所需功能，并提供有操縱員站和工程師站作為人機(jī)接口，是一個(gè)結(jié)構(gòu)完整、功能齊全的獨(dú)立的汽輪機(jī)控制與保護(hù)系統(tǒng)。海南昌江核電站TCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1.1所示。

2海南昌江核電1#機(jī)組DEH系統(tǒng)調(diào)試

海南昌江核電1#機(jī)組汽輪機(jī)控制系統(tǒng)于2014年3月設(shè)備到貨安裝，隨著機(jī)組的總體調(diào)試工期推進(jìn)，先后完成機(jī)柜及工作站上電、電纜敷設(shè)端接、信號(hào)通道試驗(yàn)等，隨著機(jī)組熱態(tài)試驗(yàn)的開始于2015年8月進(jìn)入全面調(diào)試階段。

在機(jī)組熱態(tài)性能調(diào)試期間，解決了汽機(jī)控制系統(tǒng)相關(guān)的重要問(wèn)題及缺陷，現(xiàn)總結(jié)如下：

1.1汽機(jī)掛閘時(shí)無(wú)法建立油壓

1.1.1故障現(xiàn)象

2015年8月15日，為了進(jìn)行汽機(jī)本體閥門動(dòng)作時(shí)間測(cè)試試驗(yàn)，主控進(jìn)行汽輪機(jī)掛閘操作，但是掛閘不成功，掛閘操作后，無(wú)法建立EH油壓。檢查油管路無(wú)漏點(diǎn)，EH油箱出口供油正常。且一天前進(jìn)行過(guò)掛閘和打閘試驗(yàn)，試驗(yàn)正常，期間也未進(jìn)行過(guò)其他操作。

1.2.1分析處理

經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)與上次掛閘相比，汽輪機(jī)相關(guān)的狀態(tài)，唯一不同的是，汽輪機(jī)4個(gè)調(diào)閥1GRE001～004VV被置成手動(dòng)模式，且強(qiáng)制輸入約1%左右的開度。結(jié)合汽機(jī)調(diào)閥的工作原理和油路流程圖，發(fā)現(xiàn)在掛閘前1GRE001～004VV不應(yīng)該置成手動(dòng)模式，更不能有開度指令。

因?yàn)檎{(diào)閥的控制原理是：DEH控制系統(tǒng)中的RVP閥位卡件將閥門指令與調(diào)閥LVDT反饋的閥位位置信號(hào)進(jìn)行偏差計(jì)算，偏差值送給電液轉(zhuǎn)換器（MOOG閥），MOOG閥根據(jù)此偏差信號(hào)的大小控制調(diào)閥的油動(dòng)機(jī)的進(jìn)油量，從而控制調(diào)閥的開、關(guān)。將調(diào)閥置成手動(dòng)且給出一定開度時(shí)，由于之前打閘停EH油后調(diào)閥GV實(shí)際處于全關(guān)位置，即GV的閥位反饋始終是0%，但是此時(shí)GV被置手動(dòng)且有開度指令，MOOG閥始終收到開閥的偏差信號(hào)，一旦EH油啟動(dòng)，汽機(jī)掛閘后，MOOG的開度指令在短時(shí)間內(nèi)累積達(dá)到全開，即MOOG閥的開閥指令達(dá)到最大，進(jìn)油量達(dá)到上限。但此時(shí)油壓未建立，MOOG的進(jìn)油量全部進(jìn)入調(diào)閥油動(dòng)機(jī)的下腔室，但是無(wú)法開啟閥門。此時(shí)OPC油壓也未建立，導(dǎo)致油動(dòng)機(jī)下腔的油經(jīng)由快速卸載閥回流到回油管路，相當(dāng)于油回路處于空循環(huán)，始終無(wú)法建立油壓，因此掛閘不成功。

1.2汽輪機(jī)調(diào)閥開度-流量請(qǐng)求特性曲線修正

1.2.1故障現(xiàn)象

2015年12月3日，1#機(jī)組成功并網(wǎng)后，功率升至540MW。主控于上午11：40分繼續(xù)升功率，設(shè)定目標(biāo)值565MWe，升速速率0.33MW/min。但是在設(shè)定值setpoint升至558MW，實(shí)際電功率為554MW時(shí)，MW回路（功率反饋回路）突然退出，setpoint瞬間階躍至686MW，且實(shí)際電功率保持在554MW不動(dòng)。此時(shí)汽輪機(jī)4個(gè)調(diào)節(jié)閥GV閥門開度為38%，流量請(qǐng)求為97.98%，閥位限位Vavle Position 為98%。

隨后操縱員將閥位限制從98%調(diào)整至120%，重新投入MW回路，此時(shí)setpoint重新回至558MW，但是GV調(diào)閥開度繼續(xù)穩(wěn)定在38%，沒(méi)有繼續(xù)開大。流量請(qǐng)求繼續(xù)增大，GV調(diào)閥開度不變，實(shí)際電功率仍保持在554MW，無(wú)法繼續(xù)往上升功率。

1.2.2 ?分析處理

從以上故障現(xiàn)場(chǎng)分析，在升功率過(guò)程中導(dǎo)致MW回路退出是由于流量請(qǐng)求達(dá)到97.98%，觸發(fā)閥位限制（98%），從而功率反饋回路自動(dòng)退出。但是按照機(jī)組汽機(jī)調(diào)閥的特性，在558MW（不到90%滿功率）時(shí)，流量請(qǐng)求不應(yīng)該達(dá)到98%。

進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，是由于控制系統(tǒng)中出廠設(shè)置的調(diào)閥-流量請(qǐng)求特性曲線與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的調(diào)閥-流量請(qǐng)求對(duì)應(yīng)關(guān)系有偏差?，F(xiàn)場(chǎng)需要根據(jù)實(shí)際工況重新對(duì)曲線進(jìn)行修正。圖1.1中OEM藍(lán)色曲線為出廠時(shí)的特性曲線，NEW紅色曲線為修正的特性曲線。比如，當(dāng)電功率設(shè)定值為558MW時(shí)，需要85%的流量請(qǐng)求，根據(jù)出廠時(shí)的初始特性曲線，此時(shí)對(duì)應(yīng)的調(diào)閥開度只要開至38%即可。但是機(jī)組實(shí)際的情況是調(diào)閥開至38%，只能提供約79%的流量請(qǐng)求對(duì)應(yīng)的出力，無(wú)法滿足功率升至558MW。這樣實(shí)際電功率與設(shè)定值558MW之間始終有偏差，流量請(qǐng)求就會(huì)繼續(xù)增大，從而使閥門繼續(xù)開大。所以需要在機(jī)組所有工藝系統(tǒng)投運(yùn)后，在機(jī)組熱效率正常的工況下，采集流量請(qǐng)求與調(diào)閥開度的匹配數(shù)據(jù)，對(duì)調(diào)閥開度-流量請(qǐng)求曲線進(jìn)行修正。

1.2.3小結(jié)

DEH 控制系統(tǒng)中的特性曲線是廠家根據(jù)參考電廠的數(shù)據(jù)生成的，但是每一臺(tái)機(jī)組的熱效率、每一臺(tái)汽機(jī)調(diào)閥的閥門特性都是有差異的。在調(diào)試過(guò)程中，就需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況對(duì)這個(gè)特性曲線進(jìn)行修正，以滿足機(jī)組正常運(yùn)行期間的控制需求。在進(jìn)行調(diào)閥-流量請(qǐng)求特性曲線修正時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：

1、必須在機(jī)組所有的工藝系統(tǒng)都投用，機(jī)組狀態(tài)與正常運(yùn)行期間的狀態(tài)一致時(shí)采集數(shù)據(jù)。因?yàn)榇颂匦郧€是用于正常運(yùn)行期間汽機(jī)升降負(fù)荷控制，而調(diào)試期間往往是分階段進(jìn)行試驗(yàn)，比如常規(guī)島GSS、ABP等系統(tǒng)未投用，會(huì)影響到機(jī)組的熱效率，此時(shí)采集到的數(shù)據(jù)與正常工況是有很大偏差的。

2、進(jìn)行流量曲線修正時(shí)，要注意控制系統(tǒng)中參數(shù)“BPTS”的修改。此參數(shù)代表的是特性曲線的取點(diǎn)數(shù)量。比如原出廠默認(rèn)曲線取了8個(gè)點(diǎn)，“BPTS”設(shè)置成8，修正后的曲線取了11個(gè)點(diǎn)，BPTS則要設(shè)置成11。如果這個(gè)參數(shù)沒(méi)有修改，則曲線修正后只會(huì)執(zhí)行前8個(gè)點(diǎn)段的函數(shù)關(guān)系，而第9、10、11個(gè)點(diǎn)段的函數(shù)就不會(huì)參與控制，這樣就會(huì)導(dǎo)致在升功率過(guò)程中，GV調(diào)閥開度被限制，流量請(qǐng)求不斷增加，最后導(dǎo)致MW回路退出。

3結(jié)束語(yǔ)

海南昌江核電廠1#機(jī)組汽輪機(jī)控制系統(tǒng)從系統(tǒng)上電到機(jī)組商運(yùn)發(fā)電，經(jīng)過(guò)歷時(shí)19個(gè)月的調(diào)試與消缺，通過(guò)了50%FP、100%FP功率平臺(tái)甩負(fù)荷、孤島運(yùn)行、停機(jī)不停堆等大型熱態(tài)綜合試驗(yàn)的瞬態(tài)工況考驗(yàn)，確保整個(gè)DEH控制與保護(hù)系統(tǒng)安全可靠，為1#機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了有力保障。同時(shí)，調(diào)試期間發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題和積累的經(jīng)驗(yàn)、方法，也通過(guò)學(xué)習(xí)共享、經(jīng)驗(yàn)反饋等途徑應(yīng)用在2號(hào)機(jī)組，為2號(hào)機(jī)組的DEH系統(tǒng)調(diào)試提供了幫助與參考。希望通過(guò)本文的解析，能夠?yàn)楹穗姀S汽輪機(jī)控制系統(tǒng)的典型調(diào)試問(wèn)題的處理提供思路和方法借鑒。

參考文獻(xiàn)：

[1]Westinghouse，Hainan Changjiang Project（Units 1 & 2）Technical Description，2011：第97-100頁(yè)。

作者簡(jiǎn)介：

1.湛繽紛，工程師，維修處，現(xiàn)從事核電廠汽輪機(jī)控制系統(tǒng)、全廠數(shù)字化控制系統(tǒng)等儀控運(yùn)維工作，zhanbf@cnnp.com.cn

2.李春秋，工程師，設(shè)備管理處，現(xiàn)從事核電廠汽輪機(jī)、柴油發(fā)電機(jī)等機(jī)械設(shè)備的設(shè)備管理工作，licq@cnnp.com.cn

（作者單位：海南核電有限公司）