汽輪機控制系統（DEH）調試問題解析

湛繽紛 李春秋

【摘 ?要】本文主要以昌江核電站1#機組的調試經驗為例，介紹核電廠汽輪機控制系統DEH系統調試過程發現的重點、難點問題，講解處理問題的分析思路和方法，作為經驗反饋汽輪機控制系統的調試及今后DEH系統的運行維護提供參考。

【關鍵詞】汽輪機控制系統調試

1海南昌江核電DEH系統簡介

海南昌江核電站汽輪機控制與保護系統DEH采用的是美國西屋Westinghouse的Ovation控制系統。汽輪機控制系統包含有DEH/ ETS /RTC等所有汽輪機控制與保護所需功能，并提供有操縱員站和工程師站作為人機接口，是一個結構完整、功能齊全的獨立的汽輪機控制與保護系統。海南昌江核電站TCS系統結構圖如圖1.1所示。

2海南昌江核電1#機組DEH系統調試

海南昌江核電1#機組汽輪機控制系統于2014年3月設備到貨安裝，隨著機組的總體調試工期推進，先后完成機柜及工作站上電、電纜敷設端接、信號通道試驗等，隨著機組熱態試驗的開始于2015年8月進入全面調試階段。

在機組熱態性能調試期間，解決了汽機控制系統相關的重要問題及缺陷，現總結如下：

1.1汽機掛閘時無法建立油壓

1.1.1故障現象

2015年8月15日，為了進行汽機本體閥門動作時間測試試驗，主控進行汽輪機掛閘操作，但是掛閘不成功，掛閘操作后，無法建立EH油壓。檢查油管路無漏點，EH油箱出口供油正常。且一天前進行過掛閘和打閘試驗，試驗正常，期間也未進行過其他操作。

1.2.1分析處理

經檢查發現與上次掛閘相比，汽輪機相關的狀態，唯一不同的是，汽輪機4個調閥1GRE001～004VV被置成手動模式，且強制輸入約1%左右的開度。結合汽機調閥的工作原理和油路流程圖，發現在掛閘前1GRE001～004VV不應該置成手動模式，更不能有開度指令。

因為調閥的控制原理是：DEH控制系統中的RVP閥位卡件將閥門指令與調閥LVDT反饋的閥位位置信號進行偏差計算，偏差值送給電液轉換器（MOOG閥），MOOG閥根據此偏差信號的大小控制調閥的油動機的進油量，從而控制調閥的開、關。將調閥置成手動且給出一定開度時，由于之前打閘停EH油后調閥GV實際處于全關位置，即GV的閥位反饋始終是0%，但是此時GV被置手動且有開度指令，MOOG閥始終收到開閥的偏差信號，一旦EH油啟動，汽機掛閘后，MOOG的開度指令在短時間內累積達到全開，即MOOG閥的開閥指令達到最大，進油量達到上限。但此時油壓未建立，MOOG的進油量全部進入調閥油動機的下腔室，但是無法開啟閥門。此時OPC油壓也未建立，導致油動機下腔的油經由快速卸載閥回流到回油管路，相當于油回路處于空循環，始終無法建立油壓，因此掛閘不成功。

1.2汽輪機調閥開度-流量請求特性曲線修正

1.2.1故障現象

2015年12月3日，1#機組成功并網后，功率升至540MW。主控于上午11：40分繼續升功率，設定目標值565MWe，升速速率0.33MW/min。但是在設定值setpoint升至558MW，實際電功率為554MW時，MW回路（功率反饋回路）突然退出，setpoint瞬間階躍至686MW，且實際電功率保持在554MW不動。此時汽輪機4個調節閥GV閥門開度為38%，流量請求為97.98%，閥位限位Vavle Position 為98%。

隨后操縱員將閥位限制從98%調整至120%，重新投入MW回路，此時setpoint重新回至558MW，但是GV調閥開度繼續穩定在38%，沒有繼續開大。流量請求繼續增大，GV調閥開度不變，實際電功率仍保持在554MW，無法繼續往上升功率。

1.2.2 ?分析處理

從以上故障現場分析，在升功率過程中導致MW回路退出是由于流量請求達到97.98%，觸發閥位限制（98%），從而功率反饋回路自動退出。但是按照機組汽機調閥的特性，在558MW（不到90%滿功率）時，流量請求不應該達到98%。

進一步分析發現，是由于控制系統中出廠設置的調閥-流量請求特性曲線與現場實際的調閥-流量請求對應關系有偏差。現場需要根據實際工況重新對曲線進行修正。圖1.1中OEM藍色曲線為出廠時的特性曲線，NEW紅色曲線為修正的特性曲線。比如，當電功率設定值為558MW時，需要85%的流量請求，根據出廠時的初始特性曲線，此時對應的調閥開度只要開至38%即可。但是機組實際的情況是調閥開至38%，只能提供約79%的流量請求對應的出力，無法滿足功率升至558MW。這樣實際電功率與設定值558MW之間始終有偏差，流量請求就會繼續增大，從而使閥門繼續開大。所以需要在機組所有工藝系統投運后，在機組熱效率正常的工況下，采集流量請求與調閥開度的匹配數據，對調閥開度-流量請求曲線進行修正。

1.2.3小結

DEH 控制系統中的特性曲線是廠家根據參考電廠的數據生成的，但是每一臺機組的熱效率、每一臺汽機調閥的閥門特性都是有差異的。在調試過程中，就需要根據現場實際情況對這個特性曲線進行修正，以滿足機組正常運行期間的控制需求。在進行調閥-流量請求特性曲線修正時應注意以下兩點：

1、必須在機組所有的工藝系統都投用，機組狀態與正常運行期間的狀態一致時采集數據。因為此特性曲線是用于正常運行期間汽機升降負荷控制，而調試期間往往是分階段進行試驗，比如常規島GSS、ABP等系統未投用，會影響到機組的熱效率，此時采集到的數據與正常工況是有很大偏差的。

2、進行流量曲線修正時，要注意控制系統中參數“BPTS”的修改。此參數代表的是特性曲線的取點數量。比如原出廠默認曲線取了8個點，“BPTS”設置成8，修正后的曲線取了11個點，BPTS則要設置成11。如果這個參數沒有修改，則曲線修正后只會執行前8個點段的函數關系，而第9、10、11個點段的函數就不會參與控制，這樣就會導致在升功率過程中，GV調閥開度被限制，流量請求不斷增加，最后導致MW回路退出。

3結束語

海南昌江核電廠1#機組汽輪機控制系統從系統上電到機組商運發電，經過歷時19個月的調試與消缺，通過了50%FP、100%FP功率平臺甩負荷、孤島運行、停機不停堆等大型熱態綜合試驗的瞬態工況考驗，確保整個DEH控制與保護系統安全可靠，為1#機組的安全穩定運行提供了有力保障。同時，調試期間發現的問題和積累的經驗、方法，也通過學習共享、經驗反饋等途徑應用在2號機組，為2號機組的DEH系統調試提供了幫助與參考。希望通過本文的解析，能夠為核電廠汽輪機控制系統的典型調試問題的處理提供思路和方法借鑒。

參考文獻：

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

作者簡介：

1.湛繽紛，工程師，維修處，現從事核電廠汽輪機控制系統、全廠數字化控制系統等儀控運維工作，zhanbf@cnnp.com.cn

2.李春秋，工程師，設備管理處，現從事核電廠汽輪機、柴油發電機等機械設備的設備管理工作，licq@cnnp.com.cn

（作者單位：海南核電有限公司）