福清核电厂汽轮机进气阀调节控制的实现

毛渊凯，王必勇，刘 海

福建福清核电有限公司，福建福清 3503000

1 汽轮机进气阀调节控制的意义

汽轮机作为核电厂热能—机械能转换的关键设备，其运行的好坏将直接影响到核电厂运行，也将关系到核安全。汽轮机调节系统通过调节汽轮机进汽阀对机组实施转速控制、并网控制、负荷控制、频率控制，使机组安全和经济地运行于各种工况，满足供电的频率和功率的要求。

2 福清核电厂汽轮机调节系统的组成

2.1 P320 控制器

P320 控制器的硬件安装在GRE001-005AR 五个机柜内，柜内包括通讯控制器CCL、调节控制器STG、实时数据库处理Field I/O、保护控制器STP 四组控制器；阀门模块、LOCAL HMI、时钟同步装置、网络连接设备及电源单元等。

2.2 人机界面

操作员站为运行人员提供友好的操作和监视界面，操作员可以启动何种功能或输入相关参数和指令。操作员站能实时刷新汽机状态信息，并以历史记录的方式提供汽机各方面的信息。

2.3 转速测量设备

GRE 系统没有独立的转速探头，转速信号是由GSE 系统的4 个转速探头GSE001-004MC 测量。每个工作探头测得的转速信号进入超速保护卡FT3124，一路做阈值判断用于超速保护动作，另一路经过放大器放大后输出到STG 控制器的转速测量模块STI171。

2.4 汽轮机进气阀

汽机进汽阀布置于主蒸汽母管与HP 进汽口之间，以及再热器与汽轮机IP 进汽口之间。所有调节阀油动机均为连续控制型单作用缸，即阀门的开启靠油压力作用，阀门的关闭靠弹簧力。电液伺服阀是电液转换元件，它接受GRE 控制指令，控制进入油动机活塞下油压，使其克服弹簧力作用将阀门开启；与阀门刚性连接的位移传感器将阀门位置信号反馈到GRE 计算，如二者有差，GRE 将给出指令调整阀门位置，直到给定与反馈相等。此时汽机阀门就稳定在某一平衡位置，直到GRE 指令（给定）改变。这是一个典型的闭环控制回路，GRE 可以将调节阀控制在0 ～100%范围内的任意位置。

3 福清核电厂汽轮机调节系统的控制原理

3.1 速度控制及并网

速度控制有具体两种模式：基本控制（BC）和自动控制（AC）。

3.1.1 基本转速控制

基本转速控制回路的主要功能是手动给定转速目标值、转速控制、并网、停机保护复位后迅速升速启动功能。操作员在主控制室中，通过DCS 操作员站上的汽轮机主控制画面中的GRE500KM 上给出速度给定值，它经过变化率限制、上下限限制、量纲函数转换后送至加法器，在加法器上加上（ fK∆）即产生转速控制信号。

3.1.2 自动转速控制

自动转速控制回路除具备基本转速控制回路的所有功能外，它的转速给定值可以根据实际工况自动设定，由于回路中增加了比例积分环节，所以在AC 控制方式下，转速给定值在升、降过程中都有保持功能和速率控制功能。

3.1.3 并网控制

当转速达到额定转速时，操作员可以通过负荷开关来进行并网。如果检查正常，则可按下同期启动开关，同时启动同期装置，后者对发电机出口电压和电网电压进行频率、幅值、相位比较，并根据它们的频率差值随时调整并网开关合闸的时间超前量，以保证相位在0°时高压开关动作。高压开关的闭合信号将送至GRE 控制逻辑，作为速度控制模式转换为负荷控制模式的切换信号。

3.2 并网后的速度及频率控制

机组并网后即转换为负荷控制模式，负荷模式有3 种方式。

3.2.1 基本负荷控制方式（BC）

当机组并网成功后，自动转换为负荷控制模式，同时发出一个1 秒钟的负荷模式脉冲，此脉冲使BC 负荷控制的输出值自动变为最小负荷 loadPmin，此时机组带最小负荷可以保证汽轮发电机的设备安全。最小负荷是系统得到高压开关合闸信号后必带的，操作员此时无任何手段进行干预。所带的最小负荷值等于汽轮机当时的K∆f fn+5%，然后操作员可以通过DCS操作员站上的汽轮机主控制画面中的KCO128KM 给出负荷指令。

3.2.2 自动负荷控制方式（AC）

AC 控制方式下，负荷设定值由下列因素决定：操作员给出负荷目标值；跟踪方式时的跟踪值；Program device off（HOLD）时当前保持值；根据当前运行工况给出的负荷上下限及负荷变化率限制；最大蒸汽流量限制值；由操作员给出或由反应堆当前运行工况给出的压力限制值；二回路系统故障引起的RunBack 减负荷值。

3.2.3 负荷控制器回路（load controller）

负荷控制器回路是负荷控制自动化最高的回路，在此回路中负荷给定值可以由主控室操作员给定，也可以切换由中调给定。

3.3 汽轮机快速减负荷控制(RUNBACK)

汽轮机快速降负荷主要由以下因素造成：操作员决定快速降负荷；发电机定子冷却水系统要求；MSR 再热器疏水系统要求；电动给水泵运行工况要求；反应堆控制系统要求。这些信号都是通过硬接线送至GRE 调节系统的。

3.4 带厂用电负荷运行模式

机组正常运行时并入电网，向电网供电，此时一旦高压开关断开，汽轮机将快速甩负荷，若未发生停机、停堆情况，则机组即转入带厂用电运行模式，厂用电运行模式的复位条件为：汽轮机保护动作（三取二跳闸）或AC 负荷控制指令小于0.1%。

4 结论

通过对福清核电厂汽轮机调节系统的组成及控制原理的分析说明，综合分析得出福清核电厂是如何在并网前、并网后、快速减负荷和带厂用电负荷等不同情况下实现汽轮机进气阀的调节控制。结果表明福清核电厂汽轮机调节系统能够实现对汽轮机进气阀的调节控制,满足电站不同情况下的运行要求。但在后续的设备安装调试阶段，还需根据现场实际，不断微调内部的函数及偏置参数，以达到最佳的运行效果。

[1]商幼明.福建福清核电厂高级运行.福清核电厂内部资料，2011，12.