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浅析海阳核电厂汽轮机保护系统【摘要】针对AP1000核电厂采用全数字化仪控系统，海阳核电厂汽轮机保0 前言海阳核电厂采用美国西屋AP1000技术，汽轮机采用日本三菱技术，采用全数字化电液调节系统（DEH）。
蒸汽采用饱和蒸汽，与传统火电机组相比，具有蒸汽参数低、湿度大的特点。
汽轮机组共有1个高压缸（HP）和3个低压缸（LP），共有4个主汽门（MSV）、4个调门（GV）、6个再热主汽门（RSV）、6个再热调门（ICV）。
汽轮机保护系统采用美国西屋数字化仪控OV ATION控制系统，与汽轮机保护相关的有4个汽轮机保护机柜和1个与汽轮机保护在线试验有关的COMMON机柜。
1 汽轮机保护功能海阳核电厂汽轮机保护系统具有跳闸保护功能，用以机组运行在异常工况下跳闸，保护机组设备安全。
海阳核电站主汽轮机保护系统的跳闸保护功能包括以下几种：1）真空低跳闸真空低压力开关连接到对应机柜的继电器，相应继电器的触点分别连接到每个DPU。
每个继电器由OV ATION机柜内部供电，带四个触点。
2）轴承润滑油压低跳闸轴承润滑油压低测点分别选取1#轴承和11#轴承。
3）推力轴承磨损跳闸推力轴承磨损跳闸磨损也叫轴向位移大跳闸，海阳核电厂采用液压式，通过测量压力信号来判断汽轮机轴向位移大；同时电厂也配置电子式探头，作为操作员监视用，不参与跳闸。
4）电超速跳闸电超速作为汽轮机超速（107.5%）和机械超速保护跳闸（111%）的后备，当汽轮机转速超过113%时动作。
其采用专门的硬件配置，采用12个转速探测模块组成4个3取2电路，对应四个AST电磁阀，当转速超过113%时，机组跳闸。
电超速从探头检测到超速信号，到发出跳机信号不超过60ms。
5）紧急跳闸油压机跳闸6）轴振高跳闸1#至11#轴，X方向和Y方向共22个探头用于测量轴振。
每个轴振信号首先经过TSI系统和其继电器柜（1分4继电器）后，通过硬接线分别送到汽轮机保护系统的4个机柜。
当其中任何两个轴振高，则汽轮机跳闸。
汽轮机组数字电液调节系统如何实现调节摘要：随着我国经济的不断发展，社会大众对电能需求日益增加，给发电机组的整体性能也带来了挑战。
在电厂中，其最重要的组成部分就是汽轮机组，其稳定运行在电厂设备中是至关重要的。
为了提高汽轮机系统的性能和控制精度，应采用数学电液调节系统。
与普通低压透平油数学电液调节系统相比，高压抗磨液压油数字电液调节系统更有优势，不仅在系统动态控制精度和响应方面更有优势，也弥补了液压调节系统在速写参数的重复性和精度方面的缺陷，由此可见，分析在汽轮机组中如何实现调节数字电液调节系统是非常有必要的，可有效提高汽轮组数字电液调节系统的控制水平。
本文主要介绍了汽轮机控制系统，并分析了在汽轮机组中如何实现调节数字电液调节系统。
关键词：数字电液调节系统；液压系统；高压抗磨液压油前言：汽轮机组的大脑和心脏，就是数字电液调节系统DEH，其可以保证汽轮机组的安全运行，作用是控制汽轮机的负荷、带负荷、升速以及起动调节，并实现了电子化和微机化，比老式汽轮机调油系统更有优势，目前DEH控制系统已经被广泛应用于汽轮机中。
为了进一步提高汽轮组数字电液调节系统的控制水平，分析在汽轮机组中如何实现调节数字电液调节系统是至关重要的，不仅可以满足经济安全运行的机组要求，还可以推动电厂的稳定可持续发展。
1.介绍汽轮机控制系统随着我国经济的不断发展，社会大众对电能质量也有了更高的要求，如何提高汽轮机控制系统水平显得越来越重要。
在当前电厂设备中，除了提出使用特定参数的设计方案，最合适的配置就是纯电调汽轮机电液调节系统，其具有自动化程度高、控制精度高以及控制性能好的特点，可以最大化发挥汽轮机组的技术优势。
这些液压部套和油动机，在延用主机结构和常规阀门结构模式下，高压抗磨液压油系统已经逐渐替换了常规使用的透平油控制油系统，并在结构安排上，有效避免了高压抗燃油和透平安全油，因泄漏混合在一起所产生的影响。
在DEH系统中输入汽轮机传感信号，对输出信号经伺服进行放大，转换液压信号驱动相应的油动机，并通过电液伺服阀进行转化，控制进汽调节阀的开度，并通过机械进行联接，为了适应负荷变化的需求，应及时调整汽轮机的进汽量。
汽轮机数字电液调节系统调试方案a.概述汽轮机数字电液调节系统（DEH）具有自动调节、程序控制、工况监视、自动保护等多方面功能。
1） DEH主要功能如下：转速自动调节、负荷自动调节、手动控制、主汽压控制、同步控制、协调控制、快速减负荷、阀门试验、OPC控制、工况监视，越限报警，追忆打印、双机容错、阀门管理等功能。
2）系统结构:该调节系统主要由DEH控制柜、操作台、调试终端、电液伺服机构、各种变送器及检测元件等组成。
b 静态调试1) 线路检查对盘间、就地及到各个系统之间的接线进行检查，并对接线错误予以纠正。
2) 对DEH系统的各种变送器（压力、速度、温度等）进行调校及执行机构进行调试。
3) 设备通电前检查①外观检查设备外形结构应完好、安装牢靠。
②绝缘检查用万用表检查有关对地电阻及机架接地，电源地，信号地接地情况，应符合厂家所提供的资料要求。
4) 由厂家负责控制设备本身的恢复调试。
①微机功能恢复，程序输入。
②根据资料设置各插件和控制器的地址开关③ CPU操作盘的检查④基本I/O通讯检查⑤处理器运行方式测试⑥ CPU测试⑦子系统测试DEH装置各种功能试验由设备厂家提供专用模拟装置进行调试。
5) DEH手动控制系统试验试验目的：试验阀经手动控制OPC功能、TPC功能和RUNBACK遥控触点功能闭合。
按要求将模拟机和DEH装置相连接，并设定好模拟机上有关开关和电位器。
6) 冷机升速试验汽机盘车，脱离盘车升速到同步转速，OPC超速试验，OPC转速通道故障试验。
7) 汽机负荷控制试验断路器闭合和带初负荷试验，OPC甩负荷功能试验，快关功能试验，RUNBACK 试验，TPC负荷RUNBACK试验，汽机跳闸试验，电源故障试验。
8) DEH自动系统试验试验目的：通过对DEH控制器数字和模拟系统的试验，进一步验证DEH的基本控制功能及DEH和CCS控制系统的接口。
①模拟系统自诊断功能试验②汽机升速控制试验汽机升速，自动/手动切换试验(转速)，转速通道故障试验，电气自动同步器控制DEH改变转速试验。
·84· 2015年8月工程技术技术论坛
技术论坛数字电液调节系统在海阳核电一期汽轮机上的应用
吴志钢1陈雯1郑子轩2
1.国核电力规划设计研究院，北京 100094
2.天津理工大学，天津 300384
摘要：根据AP1000依托项目海阳一期工程汽轮机技术特点，深入研究分析该汽轮机数字电液调节系统主要功能及技术指标。
关键词：AP1000；数字电液调节系统；汽轮机
中图分类号：TM623.91 文献标识码：A 文章编号：1671-5586（2015）46-0084-01
1 系统概述
山东海阳核电厂一期两台1250MW汽轮机，由三菱重工设计制造，共设有一个高压缸，三个低压缸。
两个高压主汽阀（MSV）和两个高压调阀（GV）组成一套联合阀门，高压缸两侧各配置一套，MSV带有预启阀。
每个低压缸两侧各配置一个再热主汽阀（RSV）和再热调阀（ICV）。
数字电液调节（DEH）系统是现代化大型发电机组中广泛应用的汽轮机控制系统。
通过DEH系统可以实现对大型汽轮机组从升速到带负荷的全程控制，并能计算转子热应力以实现对汽轮机的寿命管理。
海阳核电厂所使用的DEH控制系统是由三菱公司设计开发，并在日本本土核电机组上具有成功的业绩，其所表现出来的设计理念，值得我们的借鉴和学习。
2 海阳核电厂常规岛DCS结构
海阳核电厂主汽轮机的仪表和控制系统与其他常规岛DCS系统共同基于OVATION平台上，由三菱负责汽轮机控制系统的功能设计和要求，由DCS厂家负责提供满足要求的OVATION软硬件。
其汽轮机仪表和控制系统主要包括为汽轮机控制系统、汽轮机保护系统、汽轮发电机监视和设备控制系统、汽轮机诊断和监视系统、汽轮机监视仪表系统和电气系统等。
3 海阳数字电液调节系统DEH功能
3.1 并网前的控制
3.1.1 转速设定
在汽轮机由盘车状态升速至额定转速期间，由DEH进行汽轮机转速控制，通过选择转速目标值和升速率来逐渐提高汽轮机转速。
目标转速共分为：200rpm、400rpm、1000rpm 和1500rpm。
这样设定目标转速也避免了汽轮机在临界转速中停留。
升速率分为三级：SLOW（50rpm/min）、NORMAL （75rpm/min）、FAST（150rpm/min），可根据汽轮机运行状态选定。
3.1.2 转速控制
在汽轮机升速期间，主汽阀的开度控制是通过比例作用来实现的。
而为了消除单纯采用比例控制所产生的静差，通过在控制逻辑上增大比例调节的增益以及加入补偿环节以起到消除静差的作用。
具体见下图。
3.2 并网后的控制
机组并网后，DEH负责对汽轮机进行负荷控制以及调频的功能。
机组并网瞬间，DEH会立即产生一个62.5MW的初负荷指令（5%负荷）来开大调门，以避免并网瞬间机组出现逆功率。
DEH的控制器有两种工作方式：GOV（Governor）和LL （Load Limiter）方式，GOV方式在任何时候都可以投运，而LL方式只能在机组并网后投运。
DEH的负荷控制可以直接手动在GOV或LL的控制站上给出负荷指令，进行机组负荷的开环调节。
也可以通过DEH的自动负荷调节功能（ALR）、RUNBACK控制功能等给出负荷指令，而无论是ALR方式或是RUNBACK方式，最后都通过GOV 或LL控制器给出汽轮机调门的阀门指令。
3.3 超速保护控制（OPC）功能
汽轮机超速保护功能（OPC）是防止汽轮机超速的一个重要手段，尤其是在发生甩负荷等恶劣工况时，可以尽快关闭调节汽门，控制汽轮机转速，避免机组危急遮断系统动作。
OPC的动作依据是基于两个因素的：一为汽轮机的转速；另一个是汽轮机输出功率与发电机负荷的不平衡程度在汽轮机输出功率和发电机负荷差异等于或低于30%的情况下，当汽轮机转速超过107.5%或更高时，OPC才动作；在高于30%的情况下，当汽轮机转速的函数和负荷不平衡函数的和达到固定的设定值时，OPC动作。
在解列期间，汽轮机负载很低，所以汽轮机很容易被加速。
所以在解列期间，除上述情况外，当负荷不平衡超过30%时，OPC动作。
3.4 OPC试验功能
超速跳机试验功能是指在解列期间使汽轮机升速，从而确定机械超速跳机装置的实际运行速度。
在阀门完成切换后采用调速器控制期间，如此时机组解列，则可以进行“超速跳机试验”。
当选择“超速跳机试验”后，转速设定值的高限从1590rpm（106%）变化为1670rpm （111%），同时OPC被闭锁，以保证在汽轮机转速升速至机械超速跳机的动作值过程中不会动作。
电超速停机的设定值也从110%变化到115%，从而确保机械超速跳机的运行。
在超速跳机试验完成后，所有用于超速跳机试验而改变的设定值将自动的恢复到正常的设定。
3.5 阀门试验功能
汽轮机在正常运行中，MSV、RSV、ICV长期处于全开状态，为防止阀门发生卡涩，DEH设置了阀门关闭试验功能，试验共分为4组：
在阀门试验过程中，任何一组阀门关闭重新开启会给机组运行带来扰动，调节级压力反馈功能IMP（Impulse Pressure Loop In）可尽可能减少对机组的扰动，阀门活动试验必须在75%额定负荷以下且必须投入IMP功能，DEH可全程自动控制阀门活动试验，试验中阀门切换时，调门通过控制调节级压力不变来维持负荷的基本稳定，本试验对负荷影响不超过5%。
3.6 阀门切换
在汽轮机冲转结束以后并网前，汽门控制应由MSV控制转为GV控制，整个阀切换的过程就是MSV和GV的阀开度指令叠加偏差的切换。
在阀门切换中，在MSV开度指令上叠加一个300%的开度偏差，使MSV保持全开，同时GV开度偏差中减去阀切换前150%的开度偏差，GV的开度指令根据主汽门入口压力值给出相应开度偏差值，以维持汽轮机转速。
4 结束语
汽轮机控制系统是电厂非常重要的一个系统，汽轮机的安全运行直接影响到全厂的安全、经济运行。
海阳一期汽轮机组的参考电站是日本Romari-3机组，该机组已于2009年投入商业运行。
海阳DEH也已在Romari-3机组和其他众多采用三菱汽轮机的电站中得到应用，其安全性都得到了充分的验证。
参考文献
[1]李雅杰.船用核动力装置热工参数最优化设计[D].哈尔滨：哈尔滨工程大学，
1985.。
