核电厂汽动辅助给水泵转速控制

第28卷 第6期2021年6月仪器仪表用户INSTRUMENTATIONVol.282021 No.6M310核电机组主给水泵调速优化研究庞 伟，池 通，胥敬德（江苏核电有限公司，江苏 连云港 222000）摘 要：国内M310核电机组主给水泵广泛采用液力耦合的调速方式，其调速系统存在工作环境恶劣、供电可靠性低、单一故障停机等问题。

而立式蒸汽发生器对水位波动非常敏感，研究如何提高主给水泵转速调节系统可靠性十分重要。

本文对国内核电机组常用的几种调速方式进行了分析比较，介绍了笔者所在机组已落实的改进和进一步优化构想，为后续机组的方案设计提供参考。

关键词：给水泵；停机；优化中图分类号：TP272；TM623 文献标志码：AResearch on Optimization of Speed Regulation of Main Feed WaterPump of M310 Nuclear Power PlantPang Wei ，Chi Tong ，Xu Jingde（Jiangsu Nuclear Power Corporation. Jiangsu,Lianyungang,222000,China）Abstract：The M310 nuclear power unit's main feed water pump widely uses hydraulic coupling speed regulation, and its speed regulation system has problems such as harsh working environment, low power supply reliability, and single failure shutdown. The vertical steam generator is very sensitive to water level fluctuations, so it is very important to research how to improve the reliability of the main feed water pump speed adjustment system. This article analyzes and compares several speed regulation methods com-monly used in domestic nuclear power plants, introduces the improvements and further optimization ideas that the author’s unit has implemented, and provides a reference for the subsequent design of the unit.Key words：feed water pump；trip；optimizationDOI:10.3969/j.issn.1671-1041.2021.06.018文章编号：1671-1041(2021)06-0079-03收稿日期：2021-03-31作者简介：庞伟（1986-），男，江苏人，学士，工程师，从事核电厂仪控专业设计管理和维护工作。

电动主给水泵转速控制逻辑及案例失效模式分析摘要：电动主给水泵系统是核电厂二回路给水的重要系统，承担着向蒸汽发生器提供给水的重要功能。

而主给水泵则是电动主给水泵系统的核心，对整个核电机组的安全稳定运行起着至关重要的作用。

通过研究分析电动主给水泵系统的转速控制逻辑及案例问题，以便更好的操作运行电动给水泵系统设备，保障给水泵稳定安全运行。

关键词：主给水泵；运行案例；转速控制；1总体概述电动主给水泵系统是核电站常规岛二回路的重要系统，承担着向蒸汽发生器提供给水的重要功能，而主给水泵则是电动主给水泵系统的核心，对整个核电站的安全稳定运行起着至关重要的作用。

每台机组各配备3台调速电动给水泵组，调速电动给水泵组由前置泵、电机、液力耦合器、压力泵串联组成，电机直接驱动前置泵和液力耦合器，液力耦合器驱动压力泵，通过调节液力耦合器勺管的开度，实现压力泵转速的改变，从而达到调节给水泵流量的目的。

电动主给水泵系统由三台并联布置、容量为50%的电动泵组构成，位于每台机组的常规岛厂房，为蒸汽发生器的二次侧提供所需的给水。

正常时两台运行，一台备用，三台泵可以任意切换，当两台运行的电动给水泵组一台脱扣时，处于备用状态下的电动给水泵组快速启动。

本系统与核安全功能无关。

图1主给水泵简图2主给水泵转速控制分析2.1液力耦合器的转速控制原理调速型液力耦合器可以在主动轴转速恒定的情况下，通过调节液力耦合器内的液体充满程度（油量）来实现从动轴的无极调速，油量越多，输出轴力矩越大，转速越高；油量越少，输出轴力矩越小。

转速越低调节机构称为勺管调速机构，它通过调节勺管的工作位置来改变耦合器流道中循环液体的充满程度，实现对被驱动机械的无极调速。

勺管的位置由一个包括PID定位装置、磁力控制器和控制销的定位控制装置进行控制，该定位控制装置还配有一个由活塞与勺管机械连接的双向液压定位缸，以及用于确定勺管实际位置的传感器。

勺管的位置可由本地的机械指示器显示，由定位器的实际输出值控制。

汽动给水泵操作规程一、暖管及疏水1.打开所有的疏水阀门。

2开汽水分离器前隔离阀旁路阀，进行暖管到主汽门前。

3检查自动主汽门在关闭状态，具备冲转条件。

4.开给水泵自动再循环控制阀,汽封排汽旁路阀。

二、开机1.顺时针转动主汽门手轮，待汽阀总成上的转轴转动而挂上钩后，检查超速保护装置。

2.打开排汽阀。

3.逆时针旋主汽门手轮使主汽门逐渐开启，使机组缓慢升速到500—600转/分时，进行低速暖机和暖泵运行，持续时间约为30分钟（热机时此段时间为15分钟），待转子冲动后全开汽水分离器前隔离阀。

在此期间主机已受热均匀时可分别逐步调整疏水阀门开度，若轴封两端有汽和水冒出需投入汽封排气器。

对机组全面检查（瓦温，油温，振动，声音，压力等）。

4.确认机组运转正常后，既以100转/分速率升速（热机300r/min），升至2500r/min，对机组全面检查。

5.全开主汽门，通过后台调转速升至合适转速，关排汽阀，背压排汽并入卸载冷凝器后。

再通过调速器来调整负荷。

如系新安装机组或大修后第一次起动，则应在低速时，用手拍电磁铁手柄进行紧急停机试验，如一切正常则机组可在额定转速下稳定运行。

6. 并汽操作。

当转速在500r/min时可并背压到卸载冷凝器。

操作如下：a开启背压排汽管截止阀后疏水阀，应完全疏尽水。

b 缓慢开启背压管到卸载冷凝器截止阀。

c 缓慢关背压排空阀。

并汽时若出现振动或其他异常情况应立即停止操作，查明原因。

d 关疏水阀。

7现场与后台操作的切换。

在机组在2500r/min时可进行现场与后台的切换。

操作如下;a 机组必须运行正常。

b 后台打开“小汽轮机pid调节仪”转到手动位.c 根据现场pid调节仪显示的开度值，设定后台“小汽轮机pid 调节仪”输出一样数值。

d 完成以上工作后，在现场把“就地-远方”从“就地”转到“远放”检查是否可在后台调整后，即可转到“自动”位，根据锅炉给水需要调整转速。

8 并水操作。

当机组正常后，汽动泵出口压力与给水母管压力相同时可进行并水操作。

汽动给水泵1 概述⑴本汽轮机为单缸、轴流、反动式，驱动半容量锅炉给水泵。

每台机组配置2×50 %B-MCR的汽动给水泵.一台汽动泵工作时,保证机组负荷50%B-MCR的给水量,两台汽动泵工作时,保证机组负荷100%B-MCR的给水量。

⑵给水泵小汽机汽源有冷再热(高压汽)和四段抽汽(低压汽), 低、高压汽切换时主机负荷范围≤40%, 调试用汽源辅助蒸汽，高压汽源和低压汽源由MEH控制切换。

⑶控制系统采用电/液调节，通过电液转换器实现对液压系统的控制。

⑷密封冷却水为闭冷水，轴封蒸汽供应方式为来自主机轴封蒸汽联箱并配有减温器，与主机共享轴封冷却器。

⑸小汽机疏放水至主机疏放水系统，小汽机排汽直接排入主机凝汽器。

⑹盘车装置为油涡轮盘车,驱动给水泵随小汽机一起盘车。

每台小汽机自身配置供油系统，供小机本体轴承顶轴、润滑和被驱动的给水泵轴承润滑用油及小汽机保安用油，抗燃油源由主机提供。

⑺保护系统配有危急保安装置，用于超速保护和轴位移保护。

停机电磁阀用于接受来自METS的停机信号。

就地手动停机阀用于切断速关油，关闭速关阀。

2 控制系统简介⒈MEH-ⅢA控制系统的基本功能⑴自动升速控制：MEH系统能以操作人员预先设定的升速率自动地将汽轮机转速自最低转速一直提升到预先设定的目标转速。

⑵给水泵转速控制：①MEH系统应能接受来自锅炉模拟量控制系统的给水流量需求信号，实现给水泵汽轮机转速的自动控制。

②转速控制回路应能保证自动地迅速冲过临界转速区。

⑶滑压控制：随着主汽轮机所带负荷的升高，MEH系统能自动地实现给水泵汽轮机从高压汽源至低压汽源的无扰切换。

反之亦然。

⑷阀门试验：为保证发生事故时阀门能可靠关闭，MEH系统系统至少具备对进汽门进行在线试验的功能。

在进行阀门在线试验时，给水泵汽轮机仍应能正常地运行。

⑸自诊断功能：MEH系统具有自诊断功能，检出可能造成非预期动作的系统内部故障。

⑹系统故障切手操功能：当发生系统内部故障时，MEH系统应能自动地切换至手操，隔断系统输出，发出故障报警信号并指明故障性质。

1 汽动泵原理CPR1000机组设计ASG辅助给水系统作为专设安全设施之一，该系统有2台电动辅助给水泵（2×50%），2台汽动辅助给水泵（2×50%），其主要安全作用是在主给水系统的任何一个环节发生故障时，作为应急手段向蒸汽发生器二次侧供水，排出堆芯剩余功率，直到余热排出系统允许投入运行为止。

ASG汽动辅助给水泵是两级卧式离心泵（型号为TWL 45S），该水泵由小汽轮机驱动，动力源来自主蒸汽系统所供的高压蒸汽。

泵壳和汽缸为一体化设计，水泵叶轮和汽轮机的叶轮穿装在同一根主轴上，该轴由2个水润滑径向轴承支撑。

高压新蒸汽经过泵的截止保护阀及调节阀后进入汽缸，推动汽轮机叶轮转动，从而驱动泵运转。

在泵壳和汽缸之间设有轴承润滑水室，轴承的润滑水取自于泵的第一级出口，并经自洁式过滤器过滤后通过安装在水室上的节流阀送到轴承，润滑水通过水室回流管回到泵入口。

汽动泵装有机械和电子打闸装置，在汽动泵超速时，可以实现紧急打闸停机。

根据泵的设计特性，泵的转速与进汽压力及出口流量相关，在正常运行工况下，进汽压力越高、出口流量越低，转速越高，反之越低。

2 故障概况分析整个试验过程，ASG003PO表现出来的主要异常有以下三点：（1）ASG003PO首次小流量启动，电磁超速保护动作跳闸，未做实质性调整工作，后续多次启动后泵组工作正常；（2）全流量试验中因转速扬程偏差问题执行转速调整后，再次启泵发生两次跳泵；（3）执行多次转速调整后转速扬程偏差无法达到标准范围。

3 原因分析3.1 ASG003PO首次启动跳泵ASG003PO首次启动跳泵时，为该泵热态阶段首次启动，目的为验证进汽截止保护阀手动打闸功能的可用性。

在进汽start the pump for the first time, the whole flow test execution speed adjusted because of the speed head deviation problems in two jump pump, perform multiple speed adjusted its head deviation cannot reach the standard range. The project team analyzed the reasons for different test anomalies accordingto different working conditions, and formulated targetedcorrective measures to eliminate the faultphenomenon and ensure the normal operation of the equipment. Keywords:steam pump;ASG;valve;Jump pump;speed limit;lift 图1 汽动辅助给水泵结构示意图综上分析，项目组得出结论如下：泵组首次启动排气不充分及调速传动机构的偶发卡涩是造成初次启泵跳闸的主要原因。

核电给水泵系统运行和控制逻辑优化探讨摘要：在核电站运行期间，电动主给水泵组是应用十分普遍的一项设备，本身产生的作用是非常高的，稳定性和安全性与核电机组运行发电性能体现有着密切的联系性。

在本篇文章中，主要从实际情况入手，全面探究和分析了核电电动主给水泵系统调整过程中存在的相关难点，比如控制操作不到位以及不良缺陷等，并且进一步改进了给水泵运行操作要点以及控制逻辑环节，为电动给水泵系统设备稳定运行提供良好的依据，进而实现给水泵高质量运行的目标。

关键词：核电给水泵；系统运行；控制落实优化策略核电电动给水泵系统自身承载着朝着蒸汽发送器供应水源的作用，使蒸汽发生器水位处于相应范围内。

此种系统的设计决定了机组实际运行状态。

在本文中，全面探讨了核电现场中优化控制逻辑的有关策略，进而确保机组稳定运行。

1.对于主给水泵运行异常操作流程的优化和改善1.1在调整系统过程中入口阀存在的异常现象针对于核电主给水泵入口阀来讲，主要是以蝶阀为主，蝶阀本身所处的入口管路没有旁路管线和旁路阀，除氧器运行期间主给水泵检修以后，冲水过程中主给水泵入口蝶阀频繁，存在着阀门前后压力增加的现象，加剧了开启入口蝶阀的难度，难以将主给水泵实际运行状态清楚的体现出来。

第一，展开各个环节的完善和改进，通过相关探究来看，文章中主要实施了除氧气在热态带压过程中主给水泵检修以后的充气排气情况，结合具体现象制定了检修以后的主给水冲水排气策略。

基本的操作原理表现为开启循环阀门，进行引压操作，降低风险出现的概率，保持进口阀门前后压差之间的平衡程度，然后开启进口阀门，实施充气排气作业。

第二，具体的操作流程如下所示。

①明确了解到是否已经关闭了主给水泵和疏水泵。

②了解到是否已经关闭主给水泵再循环管路内的再循环电动隔离阀，再循环调整阀和手动隔离阀，开启手动隔离阀，避免再循环调阀出现不良的线路问题，在就地位置放置在循环电动隔离阀，然后逐渐启动电动隔离阀，展开充气排气作业动态性的监督除氧器的运行状态，明确具体的压力和水位，获取精准的主给水泵反转信号。

某电厂汽动辅助给水泵超速试验方法研究海南核电有限公司, 海南省昌江县 572700摘要：辅助给水汽动泵（以下简称“汽辅泵”）是辅助给水系统的重要组成设备，属于核电站专设安全设施，其安全稳定运行对电厂安全性、经济性有至关重要的影响。

在全厂断电的情况下，汽辅泵作为备用专设安全设施，及时向蒸汽发生器补水，保证核反应堆及一回路状态安全。

在设计上有脱扣组件，本文通过介绍汽动辅助给水泵机械超速试验方法的研究，分析方法的利弊，提高了试验的安全性，并保障了设备的可用性，具有较大的借鉴意义。

关键词：汽动辅助给水泵；超速试验；转速；分析与研究1 前言汽辅泵为卧式两级离心式结构，由单级汽轮机来驱动，汽轮机包含在与泵壳成整体的汽缸中。

泵叶轮、汽轮机叶轮和导叶都安装在公共轴上，该轴由两只水润滑的径向轴承来支承。

汽辅泵的额定转速为7750rpm，由汽机控制装置调节进汽量进行控制，蒸汽为VVP系统供应的饱和蒸汽。

介于汽泵的超高转速，为了保证其安全可靠的运行，该泵设计了两个不同类型的超速脱扣保护装置，一个是电子超速脱扣保护，它由电子测速器所感受的转速来动作；第二个机械超速脱扣保护由含在泵轴内的一个脱扣螺栓来实现。

汽泵的脱扣转速分别为：电子脱扣转速9058-9226（108%-110%）和机械脱扣转速9477-9645（113%-115%）[1]。

2 脱扣原理当汽辅泵达到机械脱扣转速（正常为9477～9645转）时，安装在轴上的脱扣螺栓由于受到离心力的作用向外甩出一段距离并撞击触发器，使触发器与脱扣杆脱开。

脱扣杆在自由状态下受到针形阀内原始弹簧压缩力的作用向上移动。

由于针形阀中的弹簧力已释放，使针形阀开启并释放与其相连的蒸汽管道压力，使入口主汽门活塞关闭将泵停下。

复位机械脱扣装置：提升脱扣杆使其与触发器下端台阶处啮合即可[2]。

图1 打闸装置机械脱扣螺栓装置为飞锤式结构，由于该结构的特殊性，在每次超速试验时需要根据现场脱扣实际转速来判断超速脱扣螺栓是否需要调整。

5#汽动给水泵操作启动：1、检查确认给水泵符合启动条件，DCS画面相关参数正常。

505控制电源送上。

2、汽轮机暖管至主汽门前，排汽电动阀后疏尽积水；进汽管疏水均开启，排汽电动阀后疏水关闭、前疏水开启。

3、给水泵进水阀开启，出水电动阀关闭，再循环阀开启且至运行除氧器给水再循环阀开启。

4、检查调整给水泵轴承、盘根冷却水正常，给水泵、汽轮机油位正常，汽轮机润滑油冷却水根据油温适当调整（控制50℃）。

5、检查505面板转速给定值为0，（若不为0，则按“紧急停机”再按“复位”清除）。

6、确认汽轮机、给水泵符合冲转条件，挂闸、全开主汽门，应注意转速仍为0不上升。

7、按“运行”，注意运行灯亮，再按“暖机/目标”且同时按“▲”上翻键，转速会根据给定值（1200r/min）要求上升；并在此转速下暖机。

（若需中停转速，按“▲”或“▼”；若需重新升速按“暖机/目标”且同时按“▲”。

）8、根据排汽压力适当关小其他除氧器加热母管补汽，开启排汽电动阀，根据排汽压力适当关小向空排汽阀直至关闭；关闭进汽、排汽管所有疏水。

9、按“▲”上翻键提升转速至3000 r/min；在提升转速的同时注意关小其他补除氧器加热母管蒸汽控制排汽压力低于0.1MPa。

10、确认汽动给水泵运行正常，开启给水泵出口电动阀，关闭给水再循环二次阀。

10、根据给水量情况停其他运行给水泵。

11、正常运行中根据给水压力调整“▲”上翻键、“▼”下翻键控制转速正常范围；或按505面板“遥控”键，再按“输入”键，通过DCS 控制转速。

停止：1、检查给水再循环一次阀开启状态，根据给水压力开启给水再循环二次阀，关闭给水泵出口电动阀。

2、按505面板“停机”键，再按“输入”键，转速从3000 r/min下降至0。

3、在转速下降过程中，撤除热网，关闭排汽电动阀、开启向空排汽阀。

关闭进汽电动阀。

开启进汽、排汽疏水。

4、调整或关闭相关冷却水。

备注：汽轮机机械跳闸转速为3264 r/min，电超速动作转速为3240 r/min。

1APA系统功能简介1.1功能核电站电动主给水泵为离心泵[]，利用离心力工作，将能量传递给二回路给水，提供其动能及势能，构成二回路循环。

系统的主要功能包含两方面：①将给水从除氧器中吸出，升温升压后通过高压加热系统送SG，在SG内完成一二回路间的换热，导出堆芯热量。

②在整个功率量程范围内响应系统的调速需求，消除单台蒸发器液位调节对其他蒸发器造成的耦合影响。

调速性能是APA系统的核心关注，它直接影响蒸汽发生器（SG）水位控制的稳定性，当APA系统调速发生异常时，SG 的液位受其影响也将发生波动，一旦出现蒸发器液位超过/低于特定阈值将引起反应堆跳堆。

1.2APA调速系统的组成APA转速调节主要通过5个重要部分实现：勺管、主涡轮、次级涡轮，勺管位置控制单元，调速PLC，其功能如下：（图1）①勺管：实现主次级涡轮的工作油环厚度调节。

②主涡轮：输出电动机动能。

③次级涡轮：通过工作油接收电动机动能，并输出到压力级泵。

④勺管位置控制单元：接收调速PLC 生成的勺管定值信号。

⑤调速PLC：接收系统转速定值，经偏差运算后生成勺管定值。

1.3调速原理1.3.1转速调节系统的几个重要参数①汽水差压整定值。

主蒸汽流量表征实时汽机功率水平，主蒸汽流量表测得的实时主蒸汽流量经GD函数换算后生成汽水差压整定值。

②汽水差压实测值。

汽水差压由主给水流量调节系统(ARE)的差压传感器测得，取样点分别位于主蒸汽母管与主给水母管，差压值作为转速设定值生成控制器的负反馈环节。

③转速定值。

汽水差整定值是随功率变化的拟合曲线,它与汽水差压实测值做偏差运算，经转速设定值生成控制器处理后生成APA转速定值。

④转速实测值。

APA系统转速探头安装在液力耦合器输出轴上端，采集测速齿轮转速，经就地频率电流（F/I）转换模块处理后生成4-20mA标准信号，传输至调速PLC（SLC-500）的核电厂电动主给水泵系统转速异常波动浅析Simple Analysis of Abnormal Fluctuation of the Speed of APA Systemin Nuclear Power Plant孙明远，韩双(中广核核电运营有限公司，广东深圳518124)SUN Ming-yuan,HAN Shuang（ChinaNuclearPowerOperationsCo.Ltd.，Shenzhen518124，China）【摘要】阳江核电站电动主给水泵系统（APA系统）转速控制手/自动切换期间多次出现泵速异常波动，影响泵组运行稳定性，论文结合波动瞬态具体现象简析可能原因。

第二节汽动给水泵操作规范一、技术参数：1、型号：B0.6—1.0/0.22、额定功率：600 Kw3、额定转速：2950 r/min4、旋转方向：顺汽流方向看顺时针5、进汽压力：0.9±0.1 MPa6、进汽温度：270±20 ℃7、额定排汽压力：0.2±0.05 MPa8、额定排汽温度：～190 ℃9、额定进汽量：13.2 T/h10、额定汽耗：27.286 kg/kw.h11、工作转速时振动：≤0.05 mm（全振幅）12、给水泵型号：DG150—100×813、数量：2台二、油部分1、本机组无专门的润滑系统和冷却系统2、汽轮机油牌号:N463、轴承油温:35～65℃4、油位:前轴承座:～65mm(距中分面)后轴承座:～65mm(距中分面)三、汽水部分1、排汽管道通径:DN3002、进汽管道通径:DN200四、调节系统1、转速摆动值:≤18 r/min2、转速不等率:5.5～6.5%3、调速迟缓率:0～1%4、超速保护动作值:3360±8 r/min五、本体结构1、汽缸汽缸为铸钢结构,具有水平中分面,进、排汽口均在汽缸下半,汽缸通过法兰与前后轴承座连接,后轴承座中心为机组热膨胀死点,汽缸底部设有疏水口。

2、转子转子为套装叶轮结构,通过挠性联轴器与水泵转子连接。

3、喷嘴组喷嘴组为焊接式结构,由螺栓固定在喷嘴室上。

4、轴承径向轴承为滑动式轴承,采用油环甩油润滑。

5、主汽阀、调节汽阀主汽阀、调节汽阀组成联合汽阀, 顺时针转动手轮到底，止动销锁住升降螺套，主汽门挂闸，逆时针转动手轮开启主汽门；当超速保护装置动作后,脱扣装置脱扣,主汽阀迅速关闭。

调节汽阀由调节器通过调节连杆进行控制。

6、调节器本机组采用汽轮机HJ01型电子调节器,直接接收磁电式转速传感器输出的脉冲信号，与电位器反馈的电动执行器配套，对汽轮机进行精确的转速控制，可按键精确设定电子执行器的上、下限限位值，电动执行器控制调节汽阀的开度，实现汽轮机的转速控制，调节器采用直接数字控制方式，可直接进行转速设置，并可远程操作。