田灣核電站3、4號機組汽輪機沖轉過程

歐昌桂

【摘 要】田灣核電站3、4號機組汽輪機沖轉可以通過手動或者沖轉程序進行，包括汽輪機復位、EH投自動、選擇目標轉速和升速率、摩擦檢查、低速暖機、中速暖機、額定轉速運行、閥門切換等過程，本文對該過程進行具體分析。

【關鍵詞】田灣核電站；汽輪機；沖轉；DEH

田灣核電站3、4號機組汽輪機是采用哈爾濱汽輪機廠有限責任公司生產的HN1176-6.0型四缸六排汽凝汽式半轉速汽輪機。汽輪機工作轉速為1500r/min，由一個高壓缸和三個低壓缸組成，末級葉片長度1375mm。

汽輪機控制系統采用南京西門子的DEH系統。汽輪機沖轉由高壓主汽閥中的小容量預啟閥控制，可以比較準確的控制汽輪機轉速上升。

汽輪機從盤車至額定轉速運行，經歷了包括汽輪機復位、EH投自動、選擇目標轉速和升速率、摩擦檢查、低速暖機、中速暖機、額定轉速運行、閥門切換等過程。該過程可以由操縱員在主控室手動進行，也可以通過沖轉程序來進行。

1 汽輪機復位

汽輪機復位包括汽輪機保護系統復位和機械復位。

1.1 汽輪機保護系統復位

汽輪機保護系統復位是指操縱員在主控OM畫面中投入“ETS Reset”，使汽輪機保護系統中保護邏輯復位，如果未觸發汽輪機停機保護，則停機電磁閥自動帶電關閉。

1.2 機械復位

機械復位分為就地手動機械復位和主控室遠程機械復位。汽輪機復位桿設置在汽輪機前箱，用于在機械超速保護動作后使汽輪機復位。現場操作員在就地扳動復位桿，帶動扳機舌片使危機遮斷器滑閥關閉，自動跳閘油停止泄油，油壓自動建立。自動跳閘油壓建立后，關閉危急活塞閥。如果此時停機電磁閥已經帶電關閉，則危機跳閘油路泄油停止，危機跳閘油壓建立。

主控室遠程機械復位是指操縱員在主控OM畫面中投入“Turbine Reset”，汽輪機主復位電磁閥自動帶電，帶動扳機舌片使危機遮斷器滑閥關閉，與就地手動機械復位一樣，結果使危機跳閘油壓建立。

當危機跳閘油壓建立后，再熱主汽閥自動開啟，而高壓主汽閥、高壓調節閥、再熱調節閥由于伺服閥尚無控制信號，仍然處于全部關閉狀態。

2 EH投自動

汽輪機共設置有20個控制閥門，包括4個高壓主汽閥（MSV），4個高壓調節閥（GV），6個再熱主汽閥（RSV）和6個再熱調節閥（ICV）。其中6個再熱主汽閥為開關控制型油動機閥門，只能保持打開或者關閉狀態，其余14個閥門均為比例控制型油動機閥門，通過伺服閥可以將閥門保持在某一個開度。為了實現調節閥門開度的功能，在每個閥門上均安裝有2個閥位變送器（LVDT）。

當主控室操縱員在OM畫面上投入“EH Auto”，自動觸發以下功能：

（1）復位DEH停機命令，使伺服閥重新開始接收閥門開度調節命令；

（2）產生GV開信號，使高壓調節閥（GV）和再熱調節閥（ICV）全開；

（3）轉速控制監測回路有效；

（4）使輸入到高壓主汽閥（MSV）的閥門開度信號有效，允許通過MSV進行沖轉。

3 選擇目標轉速和升速率

為保證汽輪機的安全，在汽輪機沖轉到額定轉速1500r/min前必須進行充分的暖機，防止轉子中心溫度和表面溫度之間的溫差造成過大的熱應力。暖機分為低速暖機和中速暖機。

當汽輪機由安裝后或者大修后啟動，必須進行摩擦檢查，防止汽輪機動靜部分存在碰磨，造成損壞。汽輪機在200r/min時進行摩擦檢查。

所以，根據以上的要求，汽輪機的目標轉速為下表所示：

汽輪機從不同的初始狀態啟動時，為了保證汽輪機的安全，轉速的升速率是不同的。汽輪機的升速率與適用條件如表2所示：

選擇目標轉速和升速率可以由操縱員在OM畫面中手動進行，也可以由沖轉程序自動選擇。

4 轉速控制

當操縱員手動或者由沖轉程序自動選擇了目標轉速和升速率后，DEH系統自動根據升速率開始形成轉速有效值。轉速有效值和實際轉速之間的偏差進入NPR調節器（轉速負荷調節器）中進行計算，形成汽輪機流量需求值。同時轉速偏差作為前饋，直接作用到NPR調節器的輸出。該流量需求值經過流量曲線后轉換為伺服閥電流，送入高壓主汽閥伺服閥。高壓主汽閥根據伺服閥電流大小，調整閥門開度，使汽輪機開始由盤車轉速逐漸升高到200r/min、400r/min、1060r/min，直到1500r/min。

5 閥門切換

當汽輪機由轉速控制提升轉速到額定轉速1500r/min后，可通過操縱員手動或者沖轉程序自動投入“GV mode”。此時，高壓調節閥從全開緩慢關小，直到符合流量需求值的要求后停止。當高壓調節閥關小后，高壓主汽閥開始打開至全開。完成閥門切換后，汽輪機的控制任務由高壓調節閥來完成。

值得注意的是，根據4個高壓調節閥（GV）流量曲線的不同，當完成閥門切換后，二號高壓調節閥（GV-B）開度約為4%左右，其余高壓調節閥為關閉狀態。當后續汽輪機開始升功率時，4個高壓調節閥同時工作。

6 結論

本文介紹了田灣核電站3、4號機組汽輪機沖轉過程。在沖轉過程中，汽輪機進汽由主汽閥的預啟閥控制，可以實現比較準確的轉速控制。設置了多個轉速平臺，使汽輪機能夠實現摩擦檢查、暖機和額定轉速運行。DEH系統中通過調節器對轉速偏差進行計算，實現汽輪機轉速的閉環控制。轉速偏差同時作為前饋參與控制，可以避免由于積分效應引起的振蕩，又盡可能消除了偏差，使沖轉過程更快更穩定。沖轉過程可以通過沖轉程序自動執行，極大的減少了操縱員的工作量，使操縱員有更多的精力監測和關注汽輪機參數的變化，減少發生人因失誤的風險。

【參考文獻】

[1]哈爾濱汽輪機廠有限責任公司，主汽輪機控制系統（DEH）系統說明書，2016.01.

[責任編輯：張濤]endprint