核电汽轮机DEH系统开发——火电与核电汽轮机差异性研究
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汽轮机DEH系统简单介绍学习汽轮机的作用与工作原理汽轮机是火力发电厂的三大主要设备之一。
它以锅炉产生的蒸汽为工质,将热能转化为机械能,为发电机提供动力。
就以我们公司为例,阳光公司4台汽轮机DEH控制系统,是由东方汽轮机厂与美国ETSI公司合作生产。
调节系统的电气部分原来采用INFI-90分散式控制系统,现在#1、#2机组经过DCS一体化改造,采用OVATIN控制系统的配置。
液压部分没有改变,全部采用高压抗燃油系统。
汽轮机高压缸进汽口配有4个调节汽阀,中压缸进汽口上配有2个调节汽阀,为保证汽轮机的安全运行,还配有相应的主汽阀,即2个高压主汽阀和2个中压主汽阀。
10个进汽阀均采用液压执行机构油动机来驱动,以满足动作时间短,定位精度高的要求。
就凝汽式汽轮机而言,从锅炉产生的新蒸汽经由主阀门进入高压缸,再进入中压缸,再进入低压缸,最终进入凝汽器。
蒸汽的热能在汽轮机内消耗,变为蒸汽的动能,推动装有叶片的汽轮机转子,最终转化为机械能。
一、DEH系统的组成从硬件组成分析操作员站,工程师站,控制柜就地部分:伺服放大器,电液转换器、油动机、LVDT共同组成一个液压伺服执行机构,通过机械杠杆、凸轮、弹簧等机械连接,实现对汽轮机进汽流量的控制。
汽轮机的调节保安系统由调节系统和保安系统组成。
调节系统是汽轮机控制的主要环节,全面控制汽轮机的启停、升速、带负荷及电厂的协调控制,采集各种汽轮机的运行信息,显示汽轮机的运行状态;保安系统是汽轮机保护的重要部分,它全方位监视汽轮机的各个危害安全运行的参数,保护汽轮机安全可靠的运行。
比如:危急遮断滑阀、飞锤、高低压遮断电磁阀,超速限制电磁阀等等。
二:控制策略和功能1、任务:DEH控制系统可以实现汽轮机从挂闸、冲转、定速暖机、同期并网、带初负荷以及满负荷整个过程的控制。
2、控制方式:手动方式、自动方式、锅炉自动方式、自启动方式。
3、DEH控制功能DEH控制功能分为四部分,即超速保护部分、自动控制部分、阀门管理部分和转子热应力计算与ATR部分。
某核电厂主蒸汽系统差异分析1. 引言1.1 背景介绍核电厂主蒸汽系统是核电厂中一个至关重要的部分,它承担着输送核反应堆产生的热量到汽轮机中转换为电能的关键任务。
某核电厂的主蒸汽系统在整个核电站的运行中扮演着核心角色。
通过对该核电厂主蒸汽系统的差异分析,可以更好地了解其结构和运行特点,为系统的优化改进提供依据。
背景介绍中,我们将对某核电厂主蒸汽系统的整体架构进行分析,包括系统的组成部分、主要设备、工作原理等内容。
我们也将探讨该核电厂主蒸汽系统在运行中可能存在的问题和挑战,为后续的详细研究奠定基础。
通过对某核电厂主蒸汽系统的背景介绍,我们可以更全面地了解该系统的运行情况和特点,为接下来的差异分析提供必要的背景知识。
这将有助于我们深入研究该系统的运行参数、故障分析、性能评估以及改进建议,为核电厂的稳定运行和效率提升提供重要参考。
1.2 研究目的研究目的是为了深入分析某核电厂主蒸汽系统的差异,探讨其中存在的问题和改进空间,为提高核电厂主蒸汽系统的性能和安全运行提供依据和参考。
通过对该主蒸汽系统的架构、运行参数、故障情况以及性能评估进行系统分析,可以有效地揭示其与其他核电厂主蒸汽系统之间的差异和优劣势,为今后的改进建议和提升措施提供依据。
研究的目的是为了全面了解该核电厂主蒸汽系统的特点和问题,为进一步的研究和实践提供可靠的数据支持,促进核电厂主蒸汽系统的发展和完善。
通过对此系统的系统性分析和比较,可以发现其中存在的问题和不足,为解决这些问题提供科学的依据和方向,从而提高核电厂的运行效率和安全性,实现长期可持续发展的目标。
1.3 研究意义某核电厂主蒸汽系统的差异分析对于核电行业的发展和运行具有重要意义。
通过对主蒸汽系统的差异进行深入研究,可以帮助核电厂更好地理解不同设计方案的优劣势,为核电厂选择最适合的主蒸汽系统提供依据。
通过对主蒸汽系统的运行参数进行对比分析,可以帮助核电厂及时发现问题并采取相应的措施,确保核电厂运行的安全稳定。
核电站凝汽器与火电厂凝汽器比较研究作者:吉慧敏周涛刘健全来源:《科技资讯》2018年第26期摘要:通过对核电站凝汽器与火电凝汽器在结构特性、材料选用和运行参数等方面的比较,阐述了两系统之间结构、运行的差异与共性。
两者的运行流程均为:汽机排出蒸汽→蒸汽与铜管接触→凝结水→管壁→热井→加热器。
但是核电凝汽器会设置水幕喷淋管组,它的管束也比火电凝汽器的数量多,核电凝汽器管束的布置有古钱币式、带状式等排列方式,相对于火电凝汽器的均匀分布的布置方式要复杂些。
设计的要求迥异导致了两者总体传热效率的不同。
关键词:核电凝汽器火电凝汽器共性差异中图分类号:TM623.7 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2018)09(b)-0052-05Abstract: This paper describes the structure, operational differences and similarities between the two systems through the comparison of thermal power plant condenser condenser , in terms of structure, material selection and operation parameters.Both run the same process,that is,Steam Turbine's exhaust steam→Contact with the steam side of condenser copper tube→Condensation Condensate along the wall→Hot Well→Heater.However, the condenser water curtain spraying pipe is set in nuclear power group,It's much more than the number of power plant condenser tube bundle,Nuclear Power Plant condenser tube bundle arrangement of the layout of ancient coins or ribbon type etc is more complicated than the uniform distribution of thermal power plant.Different design requirements lead to the overall different heat transfer efficiency.Key Words: Nuclear condenser; Power plant condenser; Commence; Differences凝汽器是凝气式汽轮机的主要辅助设备,其热力性能对汽轮机装置运行的经济性[1]和安全可靠性[2]都具有重大的影响。
火电厂汽轮机DEH系统主要功能分解!之前我曾经说过,火电厂汽轮机DEH系统是目前所有工业控制系统中最复杂、最精密的系统。
除此之外,我认为机炉协调控制系统也相对比较复杂。
本文结合我多年的工作经验,对DEH系统主要组成部分进行分解,今后的文章中会对各个功能块进行细化,希望对大家能有所帮助。
第一部分信号处理DEH系统的主要信号包括转速、主汽压、抽汽压力、功率、主汽温度等。
DEH系统对温度的处理主要采用三取中的方式,但是根据目前我遇到的一些情况,参与保护或者重要设备联锁的信号尽量采用三取高或者三取低。
以转速为例,一般汽轮机转速有7个转速探头,三个去DEH,三个去TSI,一个作为零转速。
DEH转速有两个主要作用,一个是参与转速调节,一个参与DEH转速高保护。
我查了几个350MW以上机组的工程,他们都采用的是转速三取中,然后参与相关逻辑。
但是我最近两年遇到了几次机组冲转过程中三个转速坏两个或者全坏的情况,一般转速坏的时候,信号的品质判断很难起到作用,此时转速还是有信号,只是转速会偏高或者偏低(我遇到的都是偏低)。
如果采用三取中,这就导致在冲转过程中出现给定转速与实际转速偏差大的情况,调门会持续打开,导致超速。
处理这个问题,有两个方案,如果只有两个转速坏,可以采用三取大,但是这样并不保险。
我建议在DEH逻辑中增加给定转速与实际转速偏差大跳闸逻辑,我排查了一下,一般大机组的逻辑中都会有这个设计,但是一些非主流的小机组很少有。
很多人觉得我是在杞人忧天,怎么可能两各转速都坏?一般情况下不会出现这样的问题,但只要出现了,就会有危险,所以还是谨慎。
第二部分控制方式和控制逻辑运算这一部分是DEH系统的核心,说白了就是汽轮机调门的控制方式。
无论是转速控制、阀位控制、功率控制、压力控制还是CCS方式,归根结底是控制的汽轮机的调门。
对于一些小机组,只有一个高调门或者两个高调门的相对比较简单,机组冲转期间使用转速控制,并网后选择阀控、功控或者压控。
某核电厂主蒸汽系统差异分析核电厂主蒸汽系统的差异主要体现在以下几个方面:蒸汽参数、主蒸汽节流控制方式、主蒸汽系统布置和设备选型等。
接下来,我们将分别对这几个方面展开详细的分析。
1. 蒸汽参数蒸汽参数是指主蒸汽系统中的蒸汽压力和温度等参数。
核电厂的蒸汽参数通常根据反应堆的许可设计来确定。
不同的反应堆类型、功率等级可能会导致主蒸汽系统的蒸汽参数存在差异。
某些厂商的反应堆设计允许更高的蒸汽压力和温度,因此对应的主蒸汽系统参数也会更高。
而在实际运行中,蒸汽参数的差异可能会影响到汽轮机的运行效率、叶片受热与寿命等因素。
2. 主蒸汽节流控制方式主蒸汽系统的节流控制方式是影响其运行性能的重要因素。
一般来说,主蒸汽系统的节流控制方式主要有两种:机械式节流和电子式节流。
机械式节流通过调节阀门的开度来控制蒸汽流量,而电子式节流则是通过控制系统对阀门进行精确的电动控制。
不同的控制方式会影响到主蒸汽系统的稳定性、调节性能等方面。
某些核电厂可能会采用不同的主蒸汽节流控制方式,这就导致了主蒸汽系统的差异。
3. 主蒸汽系统布置主蒸汽系统的布置方式也可能存在差异。
一般来说,主蒸汽系统的布置包括主蒸汽管道、混合器、汽轮机等设备的布置。
不同的核电厂可能会根据其厂区的具体情况,采用不同的主蒸汽系统布置方式。
某些核电厂由于场地限制,可能会采用较为紧凑的布置方式,而另一些核电厂则可能会布置得更为宽敞。
这种差异可能会导致主蒸汽系统的管道长度、布置形式、设备相对位置等方面存在差异。
4. 设备选型主蒸汽系统中的设备选型也可能存在差异。
不同的核电厂可能会选择不同厂商的汽轮机、蒸汽发生器等设备,这些设备的性能和制造工艺可能存在一定的差异。
不同的设备选型可能会影响到主蒸汽系统的工作效率、可靠性等方面。
在实际运行中,这些差异可能会导致主蒸汽系统的运行性能存在一定的差异。
在设计和运行主蒸汽系统时,需要充分考虑这些差异,并采取相应的措施来保证主蒸汽系统的安全、可靠运行。
汽轮机数字电液控制系统DEH介绍及控制方式讨论一、DEH系统介绍1、DEH系统各部分介绍1.1、DEH系统慨述汽轮机数字电液控制系统(Digital Electric-Hydraulic Control System,以下简称DEH)是当今汽轮机特别是大型汽轮机必不可少的控制系统,是电厂自动化系统最重要的组成部分之一。
现代DEH系统由于采用计算机控制技术为核心的分散控制系统结构,提高了控制精度,并且能够方便地实现各种复杂的控制算法。
其执行部分由于采用了液压控制系统,具有响应快速、安全、驱动力强的特点。
1.2 、DEH系统计算机控制部分硬件配置(1)基本控制计算机柜主要由电源、1对冗余DPU、3个基本控制I/O站、1个OPC超速保护站及1个伺服控制系统站组成,完成对汽轮机的基本控制功能。
转速测量卡(MCP卡)、模拟量测量卡(AI卡)、开关量输入卡(DI卡)、回路控制卡(LC卡)、开关量输出卡(DO卡)组成基本控制的信号输入部分。
输入I/O卡件及重要信号均采用三选二冗余配置。
由三块测速卡(MCP卡)和OPC卡组成超速保护控制功能块,基本控制DPU软件中,同时也具有OPC控制功能,达到硬件、软件的双重保护。
由多块阀门控制卡(VCC卡)组成阀门伺服控制系统部分,每一块VCC卡用于一个阀门的控制,相互独立,在VCC卡件的设计上保证了即使在主机故障情况下,也能通过后备手操盘,手动控制机组阀门开度。
DPU主控制机是2台完全相同的、互为冗余的计算机组成。
DPU的整机面板如下图所示:每台计算机有五个指示灯和一个电源钥匙开关,说明如下:电源指示灯:接上电源,该灯亮,否则暗。
主控指示灯:当系统正常运行时,此时电源灯和运行灯都亮,如该机处于主控状态,主控灯亮;如处于跟踪和初始状态,主控灯暗。
运行指示灯:当计算机正在运行应用程序时,该灯亮。
停机指示灯:当应用程序出现故障或人为地不运行应用程序时,停机指示灯亮,运行指示灯暗。
核电汽轮机DEH系统开发
——火电与核电汽轮机差异性研究刘亮[1][2]王疆[1][2]孙泽洋[3]李鑫[1][2]宋雪军[1][2]吴舻[1][2]
([1]北京国电智深控制技术有限公司北京102200;
[2]北京市电站自动化工程技术研究中心北京102200;
[3]中国电能成套设备有限公司电能(北京)工程监理有限公司北京100080)
摘要从火电汽轮机DEH开发转向核电汽轮机DEH系统的开发工作存在一定障碍。
本文从热力系统及热力循环、设计结构及参数、运行方式对火电与核电汽轮机差异性进行了研究。
本项研究为核电汽轮机DEH系统开发提供
了汽轮机热工控制方面的理论支持和参考。
关键词核电汽轮机DEH差异性
中图分类号:TK269文献标识码:A
0引言
核电汽轮机数字电液调节系统(DEH)是衡量分散控制系统(DCS)厂商能力的重要标准。
DEH系统主要包含以下4个单元:(1)实现基本控制功能的OA(Operator Auto)单元;(2)实现超速控制功能的OPC(Overspeed Protection Control)单元;(3)实现转子应力监视功能的RSM(Rotor Stress Monitor)单元;(4)实现汽轮机自动控制功能的ATC(Auto Turpin Con-trol)单元。
在以上4个单元中,完成基本控制功能的OA单元是DEH控制器的核心,而这个单元需要对汽轮机的热工运行状况有一定的研究。
通过对应性能匹配,设定合适的运行参数,能够大幅提升汽轮机运行效率。
目前火电汽轮机和核电汽轮机装机均已达到百万千瓦级,然而两者汽轮机存在一定的差异,这对于从火电汽轮机DEH开发转向核电汽轮机DEH 系统的开发工作存在一定障碍。
因此,有必要针对火电与核电汽轮机差异性进行专题研究。
1热力系统及热力循环对比
1.1做功方式
核电机组主蒸汽从蒸汽发生器出来后是饱和蒸汽,在高压缸中做功之后,到汽水分离再热器,最后主蒸汽再到低压缸做功。
火电机组的主蒸汽从过热器出来,是过热蒸汽,首先在汽轮机高压缸中做功,然后经再热器再热,再到中低压缸继续膨胀做功。
1.2汽水分离再热过程
主蒸汽从高压缸出来之后,核电汽轮机组多了一个汽水分离的过程。
核电汽轮机的再热器,采用高温蒸汽作为再热热源,其再热过程分两段进行,首先用汽轮机抽气对汽水分离器分出的蒸汽进行再热,然后再用高温主蒸汽再行加热。
同时,在主蒸汽进低压缸做功之前还要经过低压缸级间去湿机构去湿。
另外,旁路系统容量通常大大高于火力发电厂旁路系统所取得值。
2设计结构及参数对比
2.1机组结构
以百万千瓦汽轮机为例主要区别在于:
(1)核电汽轮机在高压缸和低压缸之间不设中压缸,用汽水分离再热器替代;
(2)核电汽轮机进气管、阀门以及汽缸尺寸比常规汽轮机要大,高压缸叶片要长于一般汽轮机;
(3)核电汽轮机末级叶片比火电汽轮机的末级叶片药长、外形尺寸大、排气面积大。
2.2机组参数
以百万千瓦汽轮机为例,主要区别在于:
(1)核电主蒸汽温度在270-300℃之间,火电主蒸汽温度560℃左右;
(2)核电主蒸汽压力5-7MPa之间,火电主蒸汽压力可达24MPa;
(3)核电接近火电主蒸汽流量一半;
(4)核电给水温度比火电低30-40℃;
(5)核电机组末级叶长比火电长。
3运行方式对比
3.1汽轮机转速
核电汽轮机多为定压运行,因此在蒸汽初、终参数不变的情况下,降低汽轮机的转速,可以显著地提高汽轮机组的极限功率。
采用半速机组的优点是:半速机组的叶片较长,叶片端涡流损失影响较小,因此效率比全速机高5%。
目前对750~1000MW的饱和汽轮机组采用3000r/min,而对大于1000MW 的核汽轮机多采用1500r/min。
3.2主蒸汽压力变化
在常规火电机组运行过程中,锅炉出口的主蒸汽参数在机组正常运行的情况下保持不变。
而在目前的压水堆核电机组中,功率控制采取了一种折中方案,即由冷却剂温度、主蒸汽压力共同承担机组输出功率的变化。
一般来说,核电机组输出功率与冷却剂平均温度成正比,若要维持主蒸汽压力恒定,会引起一回路的冷却剂平均温度在较大的范围内变化,给一回路的设计和安全运行带来较大的负担。
因此,核电机组在运行过程中,主蒸汽压力会根据反应堆功率水平、输出功率的偏差以及冷却剂温度水平在一定范围(±8%)内变化。
3.3外特性
核电机组由于受反应堆功率变化速度、循环冷却剂温度的限制,汽轮机输出功率的升降速率较低,对于负荷变化的跟踪速度慢于火电机组。
主蒸汽压力是否恒定是造成核电、火电外特性差异的主要因素。
在机组主变高压母线发生三相短路故障并在短时间内清除故障的条件下,火电机组和核电机组均能够恢复稳定运行,由于短时故障期间核电机组一回路主蒸汽压力变化细微,核电与火电表现出相似的故障特性。
4小结
在核电汽轮机DEH系统开发过程中,借鉴火电汽轮机DEH系统开发的经验,但需区别核电汽轮机与火电的异同。
本文从热力系统及热力循环、设计结构及参数、运行方式对火电与核电汽轮机差异性进行了研究。
本项研究为后续核电汽轮机DEH系统开发提供了汽轮机热工控制方面的理论支持和参考。
参考文献
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(08):302.
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1999(03):1-3.
[3]杨晓辉,单世超.核电汽轮机与火电汽轮机比较分析[J].汽轮机技术,2006,48
(06):404-406.
机|械|工|程
—科教导刊(电子版)·2019年第26期/9月(中)—286。