田灣核電站汽輪機(jī)啟動(dòng)過(guò)程的功能優(yōu)化與探討

摘 要 文章描述了百萬(wàn)千瓦核電機(jī)組田灣核電站汽輪機(jī)控制與保護(hù)系統(tǒng)的特點(diǎn)，結(jié)合汽輪機(jī)的啟動(dòng)過(guò)程存在的一些問(wèn)題，從優(yōu)化汽輪機(jī)工藝參數(shù)控制與防人因失誤的角度，對(duì)汽輪機(jī)啟動(dòng)過(guò)程進(jìn)行探討與分析，提出改進(jìn)汽輪機(jī)預(yù)熱與暖機(jī)程序的具體方法。

關(guān)鍵詞 汽輪機(jī)；啟動(dòng)；預(yù)熱；功能優(yōu)化

中圖分類(lèi)號(hào)：TM623 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）05-0156-03

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源需求不斷增加，在市場(chǎng)與環(huán)境的雙重壓力的驅(qū)使下，我國(guó)的核電行業(yè)得到了較快的發(fā)展，核電站的單機(jī)容量也在不斷擴(kuò)大。汽輪機(jī)作為核電廠重要設(shè)備之一，其運(yùn)行不僅關(guān)系到核電廠能否高效發(fā)電，更關(guān)系到核電廠能否安全、穩(wěn)定運(yùn)行。因此對(duì)汽輪機(jī)的控制與保護(hù)的就顯得尤為重要了。

本文結(jié)合田灣核電站汽輪機(jī)啟動(dòng)過(guò)程的特點(diǎn)以及出現(xiàn)的問(wèn)題，針對(duì)汽輪機(jī)預(yù)熱速率的控制以及暖機(jī)程序的優(yōu)化，提出了一些改進(jìn)措施，對(duì)提高汽輪機(jī)安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行具有重要意義。

1 田灣核電站汽輪機(jī)控制與保護(hù)系統(tǒng)的組成

田灣核電站1、2號(hào)機(jī)組汽輪機(jī)為K-1000-60/3000型汽輪機(jī)，由俄羅斯列寧格勒金屬工廠制造。此汽輪機(jī)成對(duì)稱(chēng)布置，共有五個(gè)汽缸，包括一個(gè)高壓缸和四個(gè)低壓缸，高壓缸在中間，兩邊分別對(duì)稱(chēng)布置有兩個(gè)低壓缸，如圖1所示。

田灣核電站正常運(yùn)行過(guò)程系統(tǒng)采用德國(guó)西門(mén)子TELEPERM-XP過(guò)程控制系統(tǒng)，為典型的集散控制系統(tǒng)。包括操作監(jiān)視及管理OM690系統(tǒng)、功能分散自動(dòng)控制AS620B/AS620T系統(tǒng)、ES/DS診斷工具系統(tǒng)、接口系統(tǒng)以及相應(yīng)通訊總線系統(tǒng)等。

田灣核電站汽輪機(jī)控制系統(tǒng)與保護(hù)通過(guò)正常運(yùn)行過(guò)程系統(tǒng)TXP平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)。其包括兩個(gè)部分，即汽輪機(jī)電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)DEH和汽輪機(jī)保護(hù)控制系統(tǒng)AS620B。其中，汽輪機(jī)電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)DEH采用德國(guó)西門(mén)子公司提供的Simadyn-D數(shù)字控制系統(tǒng)，即AS620T，其實(shí)現(xiàn)對(duì)汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速控制、功率調(diào)節(jié)、主蒸汽管線壓力控制、低壓缸進(jìn)汽溫度控制、一次調(diào)頻頻率修正、最小壓力控制、甩負(fù)荷、超速預(yù)保護(hù)、手動(dòng)控制、負(fù)荷限制等功能。汽輪機(jī)保護(hù)控制系統(tǒng)則采用AS620B控制系統(tǒng)構(gòu)成的危機(jī)跳閘系統(tǒng)（ETS），為了安全可靠運(yùn)行，該系統(tǒng)設(shè)置了3對(duì)AP（AP621、AP622、AP623），采用3取2的控制方式，以保證汽輪機(jī)保護(hù)系統(tǒng)不拒動(dòng)、不誤動(dòng)。在AS620B的AP624中，還專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)了一個(gè)控制程序，用于汽輪機(jī)預(yù)熱、沖轉(zhuǎn)，即汽輪機(jī)啟動(dòng)控制程序MYA00EC001。總之，由AS620B、AS620T以及OM690等系統(tǒng)共同實(shí)現(xiàn)了對(duì)汽輪機(jī)的監(jiān)測(cè)、控制與保護(hù)。

2 田灣核電站汽輪機(jī)啟動(dòng)過(guò)程簡(jiǎn)介

田灣核電站汽輪機(jī)從盤(pán)車(chē)狀態(tài)到額定轉(zhuǎn)速的全過(guò)程由啟動(dòng)控制程序MYA00EC001通過(guò)自動(dòng)控制、人為斷點(diǎn)輔助判斷相結(jié)合的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。其啟動(dòng)流程為：暖閥、沖轉(zhuǎn)至暖機(jī)轉(zhuǎn)速、暖機(jī)、繼續(xù)沖轉(zhuǎn)至額定轉(zhuǎn)速，具體任務(wù)可分為以下三個(gè)階段。

第一階段任務(wù)：汽輪機(jī)高壓閥組的預(yù)熱

1）開(kāi)啟主蒸汽管線上的電動(dòng)疏水閥門(mén)，同時(shí)提醒操縱員確認(rèn)現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)疏水閥門(mén)狀態(tài)。

2）切除釋放點(diǎn)控制程序MYA00EE001。

3）向同步器發(fā)1sec“開(kāi)”脈沖，開(kāi)啟汽輪機(jī)高、低壓主汽門(mén)。

4）投入汽輪機(jī)高壓閥組預(yù)熱閥門(mén)控制程序LBA00EE005，同時(shí)開(kāi)啟預(yù)熱閥門(mén)LBA25、45AA101。

5）將汽輪機(jī)高壓閥組預(yù)熱調(diào)節(jié)閥門(mén)LBA25、45AA201投自動(dòng)控制，開(kāi)始預(yù)熱汽輪機(jī)高壓閥組。

6）當(dāng)汽輪機(jī)高壓閥組殼體溫度大于220℃，預(yù)熱調(diào)節(jié)閥門(mén)LBA25、45AA201處于自動(dòng)控制狀態(tài)，則全開(kāi)預(yù)熱閥門(mén)LBA25、45AA201，同時(shí)將主蒸汽管線疏水調(diào)節(jié)閥全開(kāi)并置于手動(dòng)控制。

7）開(kāi)啟電動(dòng)主汽門(mén)LBA10～40AA103。

8）開(kāi)啟汽水分離再熱系統(tǒng)預(yù)熱閥門(mén)LBB00AA102。

9）當(dāng)滿足下列條件，則發(fā)出“汽機(jī)準(zhǔn)備好沖轉(zhuǎn)”信號(hào)。

LBB00AA102開(kāi)啟；

汽機(jī)熱力參數(shù)正常；

凝汽器真空小于-70 kPa；

發(fā)電機(jī)準(zhǔn)備好啟動(dòng)；

蒸汽發(fā)生器總蒸汽流量大于500 kg/s（堆功率約為40%N額定）；

高壓缸進(jìn)汽短管溫度大于60℃；

汽機(jī)脹差正常。

第二階段任務(wù)：沖轉(zhuǎn)汽輪機(jī)至1100rpm

1）切除釋放點(diǎn)控制程序MYA00EE001，設(shè)定汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器目標(biāo)轉(zhuǎn)速定值為1100rpm。

2）在OM畫(huà)面上顯示“Turb waiting time”，在1100rpm轉(zhuǎn)速平臺(tái)等待10 min。

第三階段任務(wù)：沖轉(zhuǎn)汽輪機(jī)至3000rpm

1）切除釋放點(diǎn)控制程序MYA00EE001，設(shè)定目標(biāo)轉(zhuǎn)速定值為3000rpm。

2）等待轉(zhuǎn)速達(dá)到2940rpm。

3）等待5 min。

4）開(kāi)啟汽水分離再熱系統(tǒng)閥門(mén)LBB00AA101。

5）啟動(dòng)汽輪機(jī)自動(dòng)加載順控MAA01EC002，關(guān)閉預(yù)熱閥門(mén)LBB00AA102。

6）發(fā)出提示信號(hào)：汽機(jī)處于“空轉(zhuǎn)”、汽輪機(jī)啟動(dòng)控制程序MYA00EC001已執(zhí)行完畢。

3 汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)過(guò)程的優(yōu)化改進(jìn)

汽輪機(jī)啟動(dòng)的關(guān)鍵在于對(duì)于汽輪機(jī)通流部分熱應(yīng)力的控制是否合理，即啟動(dòng)過(guò)程應(yīng)避免不符合要求的蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)，不發(fā)生因?yàn)闊釕?yīng)力超限而導(dǎo)致汽輪機(jī)設(shè)備損壞。熱應(yīng)力自動(dòng)控制的主要目的是控制汽輪機(jī)熱應(yīng)力在允許范圍內(nèi)，這已成為汽輪機(jī)組安全運(yùn)行的主要因素。汽輪機(jī)在沖轉(zhuǎn)、升速、暖機(jī)、過(guò)臨界、并網(wǎng)等一系列過(guò)程中的熱應(yīng)力處于最佳狀態(tài)，也就是使上述一系列過(guò)程中的機(jī)組壽命損耗降低到最小。這就必須控制機(jī)組在啟動(dòng)、停機(jī)以及負(fù)荷大幅度變化等過(guò)程中的溫度變化率，過(guò)大的溫度變化率會(huì)使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生較大的溫度梯度并由此而產(chǎn)生熱應(yīng)力，大容量機(jī)組的熱應(yīng)力控制歸結(jié)到底也就是汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的熱應(yīng)力控制。在機(jī)組的啟、停時(shí)，蒸汽和金屬溫度的最佳匹配是減少對(duì)金屬部件的熱沖擊和壽命消耗的重要措施。因此，在機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，應(yīng)合理選擇汽輪機(jī)的沖轉(zhuǎn)參數(shù)初負(fù)荷值、溫升率以及升負(fù)荷率。而在冷、溫態(tài)啟動(dòng)時(shí)，合理安排中速暖機(jī)是預(yù)防轉(zhuǎn)子低溫脆性損傷的有效方法。下面，分別針對(duì)田灣核電站汽輪機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中，汽輪機(jī)高壓閥組的預(yù)熱與中速暖機(jī)過(guò)程中出現(xiàn)的一些問(wèn)題，提出相應(yīng)改進(jìn)措施，以保證汽輪機(jī)在啟動(dòng)過(guò)程中熱應(yīng)力在運(yùn)行限值范圍之內(nèi)。endprint

3.1 汽輪機(jī)高壓閥組預(yù)熱速率的優(yōu)化

基于上述田灣核電站汽輪機(jī)啟動(dòng)過(guò)程，汽輪機(jī)啟動(dòng)程序MYA00EC001在第5步將汽輪機(jī)高壓閥組預(yù)熱調(diào)節(jié)閥門(mén)LBA25、45AA201投入自動(dòng)控制方式，并且要求其預(yù)熱速率不大于4℃/h。在汽輪機(jī)高壓閥組實(shí)際預(yù)熱時(shí)，往往其預(yù)熱速率超過(guò)運(yùn)行限值，而操縱員對(duì)此卻不能有效干預(yù)。這是因?yàn)槠啓C(jī)啟動(dòng)程序MYA00EC001直接控制預(yù)熱閥門(mén)，操縱員想要干預(yù)預(yù)熱調(diào)節(jié)閥門(mén)，必須切除汽輪機(jī)啟動(dòng)程序MYA00EC001；而程序MYA00EC001又是后續(xù)發(fā)電機(jī)并網(wǎng)前的勵(lì)磁條件之一，因此，汽輪機(jī)啟動(dòng)程序MYA00EC001不能中途退出?；诖司壒?，當(dāng)汽輪機(jī)高壓閥組預(yù)熱速度超限時(shí)，主控室操縱員無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)汽輪機(jī)高壓閥組預(yù)熱調(diào)節(jié)閥門(mén)的手動(dòng)控制。因此，為了不影響后續(xù)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁，同時(shí)又能滿足預(yù)熱汽輪機(jī)高壓閥組時(shí)有手動(dòng)干預(yù)的條件，在預(yù)熱閥門(mén)的控制上可做一定優(yōu)化處理。

方法一：

在汽輪機(jī)啟動(dòng)程序MYA00EC001與高壓閥組預(yù)熱調(diào)節(jié)閥門(mén)LBA25、45AA201之間設(shè)置一道控制程序，如LBA25、45EE001。使汽輪機(jī)啟動(dòng)程序不直接控制預(yù)熱閥門(mén)LBA25、45AA201，如圖3所示。這樣，當(dāng)汽輪機(jī)高壓閥組的預(yù)熱速率超過(guò)其運(yùn)行限值時(shí)，操縱員可以通過(guò)切除預(yù)熱調(diào)節(jié)閥門(mén)的控制程序來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)汽輪機(jī)高壓閥組預(yù)熱的手動(dòng)控制，從而保證汽輪機(jī)熱力機(jī)械參數(shù)在其運(yùn)行限制范圍之內(nèi)。

方法二：

將汽輪機(jī)啟動(dòng)程序MYA00EC001對(duì)預(yù)熱調(diào)節(jié)閥門(mén)LBA25、45AA201的控制方式由“高電平”改為“脈沖”控制，如5秒脈沖（如圖4所示）。即MYA00EC001發(fā)5秒脈沖將預(yù)熱調(diào)節(jié)閥門(mén)LBA25、45AA201投入自動(dòng)控制方式，當(dāng)5秒脈沖控制命令結(jié)束后，主控室操縱員可以將預(yù)熱閥門(mén)LBA25、45AA201切為手動(dòng)控制，從而實(shí)現(xiàn)必要時(shí)汽輪機(jī)高壓閥組的預(yù)熱手動(dòng)干預(yù)，進(jìn)而保證汽輪機(jī)熱力機(jī)械參數(shù)在運(yùn)行限值內(nèi)。

3.2 轉(zhuǎn)速1100rpm平臺(tái)暖機(jī)條件的優(yōu)化

汽輪機(jī)規(guī)程中要求，汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)過(guò)程中，當(dāng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速接近第一個(gè)轉(zhuǎn)速平臺(tái)設(shè)定值1100rpm時(shí)，如果此時(shí)汽輪機(jī)高壓缸上部缸體溫度低于150℃，則需要在1100rpm轉(zhuǎn)速平臺(tái)停留10 min，以保證汽輪機(jī)缸體的充分預(yù)熱。當(dāng)滿足下列條件時(shí)，啟動(dòng)程序MYA00EC001才會(huì)繼續(xù)往下執(zhí)行：

1）操縱員投入釋放點(diǎn)控制程序MYA00EE001，即表示汽輪機(jī)可以繼續(xù)向3000rpm轉(zhuǎn)速平臺(tái)沖轉(zhuǎn)。

2）1100rpm轉(zhuǎn)速平臺(tái)等待10 min的暖機(jī)信號(hào)MAX51DS221消失。

3）1050rpm<汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速<1200rpm。

4）汽輪機(jī)熱力機(jī)械參數(shù)正常。

5）凝汽器真空小于-92 kPa。

6）汽輪機(jī)盤(pán)車(chē)切除。

7）汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子脹差正常等。

針對(duì)暖機(jī)信號(hào)MAX51DS221（如圖5所示），其觸發(fā)條件為：

1）汽輪機(jī)高壓缸上部缸體溫度低于150℃。

2）汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速大于1090rpm。

即第二階段任務(wù)（沖轉(zhuǎn)至1100rpm）向第三階段任務(wù)（沖轉(zhuǎn)至3000rpm）轉(zhuǎn)換的工作條件中，條件2）與3）對(duì)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速要求不一致。條件2）中為1090rpm，條件3）中為1050rpm。這就帶來(lái)一個(gè)問(wèn)題，如果操縱員在暖機(jī)信號(hào)MAX51DS221出現(xiàn)之前，即汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速大于1090rpm之前，錯(cuò)誤的投入了進(jìn)程釋放點(diǎn)控制程序MYA00EE001，當(dāng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速大于1050rpm后，而此時(shí)汽輪機(jī)高壓缸的上部缸體溫度又低于150℃，將導(dǎo)致汽輪機(jī)啟動(dòng)程序MYA00EC001滿足從第二階段任務(wù)向第三階段任務(wù)轉(zhuǎn)變的工作條件，從而導(dǎo)致汽輪機(jī)在1100rpm轉(zhuǎn)速平臺(tái)不會(huì)停留10min，直接向3000rpm轉(zhuǎn)速平臺(tái)繼續(xù)沖轉(zhuǎn)。即使此時(shí)高壓缸上部缸體溫度低于限值150℃、暖機(jī)信號(hào)MAX51DS221觸發(fā)，也起不到任何閉鎖作用，因?yàn)槠啓C(jī)啟動(dòng)程序MYA00EC001認(rèn)為第二階段的任務(wù)已經(jīng)結(jié)束并且滿足執(zhí)行第三階段任務(wù)的工作條件。因此，從防人因失誤的角度出發(fā)，應(yīng)從根本上消除汽輪機(jī)啟動(dòng)程序中的這些不安全因素。因此，針對(duì)汽輪機(jī)啟動(dòng)程序MYA00EC001中第二階段任務(wù)向第三階段任務(wù)轉(zhuǎn)變的工作條件，可做如下優(yōu)化：

修改第二階段任務(wù)向第三階段任務(wù)轉(zhuǎn)變的工作條件中對(duì)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速要求（如圖6所示）。保守起見(jiàn)，甚至可以將條件2）與3）中對(duì)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速的要求互換。即條件2）中對(duì)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速的要求改為：“1090rpm<汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速<1200rpm”；條件3）中對(duì)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速的觸發(fā)條件改為：“1050rpm<汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速”。這樣，在汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)過(guò)程中，當(dāng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速大于1050rpm后，如果汽輪機(jī)高壓缸上部缸體溫度低于150℃，則自動(dòng)觸發(fā)在1100rpm轉(zhuǎn)速平臺(tái)等待10 min暖機(jī)信號(hào)MAX51DS221。當(dāng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速到達(dá)1090rpm后，即使操縱員誤操作，提前將進(jìn)程釋放點(diǎn)控制程序MYA00EE001投入，汽輪機(jī)啟動(dòng)程序MYA00EC001也必須在第二階段任務(wù)執(zhí)行完畢后等待10 min，即汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)至1100rpm后如果高壓缸上部缸體溫度低于150℃，則必須再等待10 min，以保證汽輪機(jī)缸體的充分預(yù)熱。從而大大降低了主控室操縱員出現(xiàn)人因失誤的風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而保證了汽輪發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行。

4 結(jié)論

為了保障百萬(wàn)千瓦核電機(jī)組的汽輪發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行，在汽輪機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中，應(yīng)充分保證汽輪機(jī)高壓閥組與汽輪機(jī)本體的預(yù)熱。因此，必須有條件、有手段在汽輪機(jī)參數(shù)出現(xiàn)偏離的情況下做出有效的干預(yù)，從而保障汽輪機(jī)工藝參數(shù)在運(yùn)行限制范圍之內(nèi)，同時(shí)盡量降低人員失誤的幾率。本文從優(yōu)化汽輪機(jī)過(guò)程控制的角度，結(jié)合田灣汽輪機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中容易出現(xiàn)的問(wèn)題，提出了改進(jìn)汽輪機(jī)高壓閥組預(yù)熱速率以及通過(guò)優(yōu)化汽輪機(jī)控制程序來(lái)降低人因失誤的一些觀點(diǎn)與建議，對(duì)后續(xù)優(yōu)化汽輪機(jī)啟動(dòng)提供一定參考與借鑒。

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作者簡(jiǎn)介

廖江龍（1981-），男，工程師，田灣核電站模擬機(jī)教員，主要從事核電廠操縱員培訓(xùn)。endprint

3.1 汽輪機(jī)高壓閥組預(yù)熱速率的優(yōu)化

基于上述田灣核電站汽輪機(jī)啟動(dòng)過(guò)程，汽輪機(jī)啟動(dòng)程序MYA00EC001在第5步將汽輪機(jī)高壓閥組預(yù)熱調(diào)節(jié)閥門(mén)LBA25、45AA201投入自動(dòng)控制方式，并且要求其預(yù)熱速率不大于4℃/h。在汽輪機(jī)高壓閥組實(shí)際預(yù)熱時(shí)，往往其預(yù)熱速率超過(guò)運(yùn)行限值，而操縱員對(duì)此卻不能有效干預(yù)。這是因?yàn)槠啓C(jī)啟動(dòng)程序MYA00EC001直接控制預(yù)熱閥門(mén)，操縱員想要干預(yù)預(yù)熱調(diào)節(jié)閥門(mén)，必須切除汽輪機(jī)啟動(dòng)程序MYA00EC001；而程序MYA00EC001又是后續(xù)發(fā)電機(jī)并網(wǎng)前的勵(lì)磁條件之一，因此，汽輪機(jī)啟動(dòng)程序MYA00EC001不能中途退出。基于此緣故，當(dāng)汽輪機(jī)高壓閥組預(yù)熱速度超限時(shí)，主控室操縱員無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)汽輪機(jī)高壓閥組預(yù)熱調(diào)節(jié)閥門(mén)的手動(dòng)控制。因此，為了不影響后續(xù)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁，同時(shí)又能滿足預(yù)熱汽輪機(jī)高壓閥組時(shí)有手動(dòng)干預(yù)的條件，在預(yù)熱閥門(mén)的控制上可做一定優(yōu)化處理。

方法一：

在汽輪機(jī)啟動(dòng)程序MYA00EC001與高壓閥組預(yù)熱調(diào)節(jié)閥門(mén)LBA25、45AA201之間設(shè)置一道控制程序，如LBA25、45EE001。使汽輪機(jī)啟動(dòng)程序不直接控制預(yù)熱閥門(mén)LBA25、45AA201，如圖3所示。這樣，當(dāng)汽輪機(jī)高壓閥組的預(yù)熱速率超過(guò)其運(yùn)行限值時(shí)，操縱員可以通過(guò)切除預(yù)熱調(diào)節(jié)閥門(mén)的控制程序來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)汽輪機(jī)高壓閥組預(yù)熱的手動(dòng)控制，從而保證汽輪機(jī)熱力機(jī)械參數(shù)在其運(yùn)行限制范圍之內(nèi)。

方法二：

將汽輪機(jī)啟動(dòng)程序MYA00EC001對(duì)預(yù)熱調(diào)節(jié)閥門(mén)LBA25、45AA201的控制方式由“高電平”改為“脈沖”控制，如5秒脈沖（如圖4所示）。即MYA00EC001發(fā)5秒脈沖將預(yù)熱調(diào)節(jié)閥門(mén)LBA25、45AA201投入自動(dòng)控制方式，當(dāng)5秒脈沖控制命令結(jié)束后，主控室操縱員可以將預(yù)熱閥門(mén)LBA25、45AA201切為手動(dòng)控制，從而實(shí)現(xiàn)必要時(shí)汽輪機(jī)高壓閥組的預(yù)熱手動(dòng)干預(yù)，進(jìn)而保證汽輪機(jī)熱力機(jī)械參數(shù)在運(yùn)行限值內(nèi)。

3.2 轉(zhuǎn)速1100rpm平臺(tái)暖機(jī)條件的優(yōu)化

汽輪機(jī)規(guī)程中要求，汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)過(guò)程中，當(dāng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速接近第一個(gè)轉(zhuǎn)速平臺(tái)設(shè)定值1100rpm時(shí)，如果此時(shí)汽輪機(jī)高壓缸上部缸體溫度低于150℃，則需要在1100rpm轉(zhuǎn)速平臺(tái)停留10 min，以保證汽輪機(jī)缸體的充分預(yù)熱。當(dāng)滿足下列條件時(shí)，啟動(dòng)程序MYA00EC001才會(huì)繼續(xù)往下執(zhí)行：

1）操縱員投入釋放點(diǎn)控制程序MYA00EE001，即表示汽輪機(jī)可以繼續(xù)向3000rpm轉(zhuǎn)速平臺(tái)沖轉(zhuǎn)。

2）1100rpm轉(zhuǎn)速平臺(tái)等待10 min的暖機(jī)信號(hào)MAX51DS221消失。

3）1050rpm<汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速<1200rpm。

4）汽輪機(jī)熱力機(jī)械參數(shù)正常。

5）凝汽器真空小于-92 kPa。

6）汽輪機(jī)盤(pán)車(chē)切除。

7）汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子脹差正常等。

針對(duì)暖機(jī)信號(hào)MAX51DS221（如圖5所示），其觸發(fā)條件為：

1）汽輪機(jī)高壓缸上部缸體溫度低于150℃。

2）汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速大于1090rpm。

即第二階段任務(wù)（沖轉(zhuǎn)至1100rpm）向第三階段任務(wù)（沖轉(zhuǎn)至3000rpm）轉(zhuǎn)換的工作條件中，條件2）與3）對(duì)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速要求不一致。條件2）中為1090rpm，條件3）中為1050rpm。這就帶來(lái)一個(gè)問(wèn)題，如果操縱員在暖機(jī)信號(hào)MAX51DS221出現(xiàn)之前，即汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速大于1090rpm之前，錯(cuò)誤的投入了進(jìn)程釋放點(diǎn)控制程序MYA00EE001，當(dāng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速大于1050rpm后，而此時(shí)汽輪機(jī)高壓缸的上部缸體溫度又低于150℃，將導(dǎo)致汽輪機(jī)啟動(dòng)程序MYA00EC001滿足從第二階段任務(wù)向第三階段任務(wù)轉(zhuǎn)變的工作條件，從而導(dǎo)致汽輪機(jī)在1100rpm轉(zhuǎn)速平臺(tái)不會(huì)停留10min，直接向3000rpm轉(zhuǎn)速平臺(tái)繼續(xù)沖轉(zhuǎn)。即使此時(shí)高壓缸上部缸體溫度低于限值150℃、暖機(jī)信號(hào)MAX51DS221觸發(fā)，也起不到任何閉鎖作用，因?yàn)槠啓C(jī)啟動(dòng)程序MYA00EC001認(rèn)為第二階段的任務(wù)已經(jīng)結(jié)束并且滿足執(zhí)行第三階段任務(wù)的工作條件。因此，從防人因失誤的角度出發(fā)，應(yīng)從根本上消除汽輪機(jī)啟動(dòng)程序中的這些不安全因素。因此，針對(duì)汽輪機(jī)啟動(dòng)程序MYA00EC001中第二階段任務(wù)向第三階段任務(wù)轉(zhuǎn)變的工作條件，可做如下優(yōu)化：

修改第二階段任務(wù)向第三階段任務(wù)轉(zhuǎn)變的工作條件中對(duì)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速要求（如圖6所示）。保守起見(jiàn)，甚至可以將條件2）與3）中對(duì)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速的要求互換。即條件2）中對(duì)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速的要求改為：“1090rpm<汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速<1200rpm”；條件3）中對(duì)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速的觸發(fā)條件改為：“1050rpm<汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速”。這樣，在汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)過(guò)程中，當(dāng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速大于1050rpm后，如果汽輪機(jī)高壓缸上部缸體溫度低于150℃，則自動(dòng)觸發(fā)在1100rpm轉(zhuǎn)速平臺(tái)等待10 min暖機(jī)信號(hào)MAX51DS221。當(dāng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速到達(dá)1090rpm后，即使操縱員誤操作，提前將進(jìn)程釋放點(diǎn)控制程序MYA00EE001投入，汽輪機(jī)啟動(dòng)程序MYA00EC001也必須在第二階段任務(wù)執(zhí)行完畢后等待10 min，即汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)至1100rpm后如果高壓缸上部缸體溫度低于150℃，則必須再等待10 min，以保證汽輪機(jī)缸體的充分預(yù)熱。從而大大降低了主控室操縱員出現(xiàn)人因失誤的風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而保證了汽輪發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行。

4 結(jié)論

為了保障百萬(wàn)千瓦核電機(jī)組的汽輪發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行，在汽輪機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中，應(yīng)充分保證汽輪機(jī)高壓閥組與汽輪機(jī)本體的預(yù)熱。因此，必須有條件、有手段在汽輪機(jī)參數(shù)出現(xiàn)偏離的情況下做出有效的干預(yù)，從而保障汽輪機(jī)工藝參數(shù)在運(yùn)行限制范圍之內(nèi)，同時(shí)盡量降低人員失誤的幾率。本文從優(yōu)化汽輪機(jī)過(guò)程控制的角度，結(jié)合田灣汽輪機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中容易出現(xiàn)的問(wèn)題，提出了改進(jìn)汽輪機(jī)高壓閥組預(yù)熱速率以及通過(guò)優(yōu)化汽輪機(jī)控制程序來(lái)降低人因失誤的一些觀點(diǎn)與建議，對(duì)后續(xù)優(yōu)化汽輪機(jī)啟動(dòng)提供一定參考與借鑒。

參考文獻(xiàn)

[1]田灣核電站.運(yùn)行規(guī)程：汽輪機(jī).

[2]嚴(yán)愛(ài)軍.過(guò)程控制系統(tǒng)[M].北京工業(yè)大學(xué)出版社，2010.

[3]王崇如.泰州電廠1 000 MW汽輪機(jī)DEH控制系統(tǒng)介紹[J].江蘇電機(jī)工程，2008，27（Z1）.

[4]王伯春，申愛(ài)軍，陳治國(guó).600 MW機(jī)組DEH系統(tǒng)的控制功能及特點(diǎn)[J].湖南電力，2005，25（Z2）：31-34.

[5]王爽心.汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)[M].中國(guó)電力出版社，2004.

[6]田灣核電站.汽輪機(jī)控制邏輯圖.

[7]胡捷，方鵬.350MW西門(mén)子汽輪機(jī)快速啟動(dòng)中熱應(yīng)力控制特點(diǎn)[J].寶鋼技術(shù)，2011（1）：44-48.

[8]田灣核電站.運(yùn)行操作單：汽輪機(jī)主汽門(mén)預(yù)熱和沖轉(zhuǎn)至3000rpm.

[9]黃懋丁，趙彤軍.優(yōu)化設(shè)計(jì)600MW汽輪機(jī)啟動(dòng)參數(shù)的探討[J].汽輪機(jī)技術(shù)，1997，39（2）：99-102，113.

[10]余耀，王靜飛.熱應(yīng)力自動(dòng)控制機(jī)理研究[J].熱力透平，1997（1）：33-36.

作者簡(jiǎn)介

廖江龍（1981-），男，工程師，田灣核電站模擬機(jī)教員，主要從事核電廠操縱員培訓(xùn)。endprint

3.1 汽輪機(jī)高壓閥組預(yù)熱速率的優(yōu)化

基于上述田灣核電站汽輪機(jī)啟動(dòng)過(guò)程，汽輪機(jī)啟動(dòng)程序MYA00EC001在第5步將汽輪機(jī)高壓閥組預(yù)熱調(diào)節(jié)閥門(mén)LBA25、45AA201投入自動(dòng)控制方式，并且要求其預(yù)熱速率不大于4℃/h。在汽輪機(jī)高壓閥組實(shí)際預(yù)熱時(shí)，往往其預(yù)熱速率超過(guò)運(yùn)行限值，而操縱員對(duì)此卻不能有效干預(yù)。這是因?yàn)槠啓C(jī)啟動(dòng)程序MYA00EC001直接控制預(yù)熱閥門(mén)，操縱員想要干預(yù)預(yù)熱調(diào)節(jié)閥門(mén)，必須切除汽輪機(jī)啟動(dòng)程序MYA00EC001；而程序MYA00EC001又是后續(xù)發(fā)電機(jī)并網(wǎng)前的勵(lì)磁條件之一，因此，汽輪機(jī)啟動(dòng)程序MYA00EC001不能中途退出?；诖司壒?，當(dāng)汽輪機(jī)高壓閥組預(yù)熱速度超限時(shí)，主控室操縱員無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)汽輪機(jī)高壓閥組預(yù)熱調(diào)節(jié)閥門(mén)的手動(dòng)控制。因此，為了不影響后續(xù)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁，同時(shí)又能滿足預(yù)熱汽輪機(jī)高壓閥組時(shí)有手動(dòng)干預(yù)的條件，在預(yù)熱閥門(mén)的控制上可做一定優(yōu)化處理。

方法一：

在汽輪機(jī)啟動(dòng)程序MYA00EC001與高壓閥組預(yù)熱調(diào)節(jié)閥門(mén)LBA25、45AA201之間設(shè)置一道控制程序，如LBA25、45EE001。使汽輪機(jī)啟動(dòng)程序不直接控制預(yù)熱閥門(mén)LBA25、45AA201，如圖3所示。這樣，當(dāng)汽輪機(jī)高壓閥組的預(yù)熱速率超過(guò)其運(yùn)行限值時(shí)，操縱員可以通過(guò)切除預(yù)熱調(diào)節(jié)閥門(mén)的控制程序來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)汽輪機(jī)高壓閥組預(yù)熱的手動(dòng)控制，從而保證汽輪機(jī)熱力機(jī)械參數(shù)在其運(yùn)行限制范圍之內(nèi)。

方法二：

將汽輪機(jī)啟動(dòng)程序MYA00EC001對(duì)預(yù)熱調(diào)節(jié)閥門(mén)LBA25、45AA201的控制方式由“高電平”改為“脈沖”控制，如5秒脈沖（如圖4所示）。即MYA00EC001發(fā)5秒脈沖將預(yù)熱調(diào)節(jié)閥門(mén)LBA25、45AA201投入自動(dòng)控制方式，當(dāng)5秒脈沖控制命令結(jié)束后，主控室操縱員可以將預(yù)熱閥門(mén)LBA25、45AA201切為手動(dòng)控制，從而實(shí)現(xiàn)必要時(shí)汽輪機(jī)高壓閥組的預(yù)熱手動(dòng)干預(yù)，進(jìn)而保證汽輪機(jī)熱力機(jī)械參數(shù)在運(yùn)行限值內(nèi)。

3.2 轉(zhuǎn)速1100rpm平臺(tái)暖機(jī)條件的優(yōu)化

汽輪機(jī)規(guī)程中要求，汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)過(guò)程中，當(dāng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速接近第一個(gè)轉(zhuǎn)速平臺(tái)設(shè)定值1100rpm時(shí)，如果此時(shí)汽輪機(jī)高壓缸上部缸體溫度低于150℃，則需要在1100rpm轉(zhuǎn)速平臺(tái)停留10 min，以保證汽輪機(jī)缸體的充分預(yù)熱。當(dāng)滿足下列條件時(shí)，啟動(dòng)程序MYA00EC001才會(huì)繼續(xù)往下執(zhí)行：

1）操縱員投入釋放點(diǎn)控制程序MYA00EE001，即表示汽輪機(jī)可以繼續(xù)向3000rpm轉(zhuǎn)速平臺(tái)沖轉(zhuǎn)。

2）1100rpm轉(zhuǎn)速平臺(tái)等待10 min的暖機(jī)信號(hào)MAX51DS221消失。

3）1050rpm<汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速<1200rpm。

4）汽輪機(jī)熱力機(jī)械參數(shù)正常。

5）凝汽器真空小于-92 kPa。

6）汽輪機(jī)盤(pán)車(chē)切除。

7）汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子脹差正常等。

針對(duì)暖機(jī)信號(hào)MAX51DS221（如圖5所示），其觸發(fā)條件為：

1）汽輪機(jī)高壓缸上部缸體溫度低于150℃。

2）汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速大于1090rpm。

即第二階段任務(wù)（沖轉(zhuǎn)至1100rpm）向第三階段任務(wù)（沖轉(zhuǎn)至3000rpm）轉(zhuǎn)換的工作條件中，條件2）與3）對(duì)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速要求不一致。條件2）中為1090rpm，條件3）中為1050rpm。這就帶來(lái)一個(gè)問(wèn)題，如果操縱員在暖機(jī)信號(hào)MAX51DS221出現(xiàn)之前，即汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速大于1090rpm之前，錯(cuò)誤的投入了進(jìn)程釋放點(diǎn)控制程序MYA00EE001，當(dāng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速大于1050rpm后，而此時(shí)汽輪機(jī)高壓缸的上部缸體溫度又低于150℃，將導(dǎo)致汽輪機(jī)啟動(dòng)程序MYA00EC001滿足從第二階段任務(wù)向第三階段任務(wù)轉(zhuǎn)變的工作條件，從而導(dǎo)致汽輪機(jī)在1100rpm轉(zhuǎn)速平臺(tái)不會(huì)停留10min，直接向3000rpm轉(zhuǎn)速平臺(tái)繼續(xù)沖轉(zhuǎn)。即使此時(shí)高壓缸上部缸體溫度低于限值150℃、暖機(jī)信號(hào)MAX51DS221觸發(fā)，也起不到任何閉鎖作用，因?yàn)槠啓C(jī)啟動(dòng)程序MYA00EC001認(rèn)為第二階段的任務(wù)已經(jīng)結(jié)束并且滿足執(zhí)行第三階段任務(wù)的工作條件。因此，從防人因失誤的角度出發(fā)，應(yīng)從根本上消除汽輪機(jī)啟動(dòng)程序中的這些不安全因素。因此，針對(duì)汽輪機(jī)啟動(dòng)程序MYA00EC001中第二階段任務(wù)向第三階段任務(wù)轉(zhuǎn)變的工作條件，可做如下優(yōu)化：

修改第二階段任務(wù)向第三階段任務(wù)轉(zhuǎn)變的工作條件中對(duì)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速要求（如圖6所示）。保守起見(jiàn)，甚至可以將條件2）與3）中對(duì)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速的要求互換。即條件2）中對(duì)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速的要求改為：“1090rpm<汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速<1200rpm”；條件3）中對(duì)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速的觸發(fā)條件改為：“1050rpm<汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速”。這樣，在汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)過(guò)程中，當(dāng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速大于1050rpm后，如果汽輪機(jī)高壓缸上部缸體溫度低于150℃，則自動(dòng)觸發(fā)在1100rpm轉(zhuǎn)速平臺(tái)等待10 min暖機(jī)信號(hào)MAX51DS221。當(dāng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速到達(dá)1090rpm后，即使操縱員誤操作，提前將進(jìn)程釋放點(diǎn)控制程序MYA00EE001投入，汽輪機(jī)啟動(dòng)程序MYA00EC001也必須在第二階段任務(wù)執(zhí)行完畢后等待10 min，即汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)至1100rpm后如果高壓缸上部缸體溫度低于150℃，則必須再等待10 min，以保證汽輪機(jī)缸體的充分預(yù)熱。從而大大降低了主控室操縱員出現(xiàn)人因失誤的風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而保證了汽輪發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行。

4 結(jié)論

為了保障百萬(wàn)千瓦核電機(jī)組的汽輪發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行，在汽輪機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中，應(yīng)充分保證汽輪機(jī)高壓閥組與汽輪機(jī)本體的預(yù)熱。因此，必須有條件、有手段在汽輪機(jī)參數(shù)出現(xiàn)偏離的情況下做出有效的干預(yù)，從而保障汽輪機(jī)工藝參數(shù)在運(yùn)行限制范圍之內(nèi)，同時(shí)盡量降低人員失誤的幾率。本文從優(yōu)化汽輪機(jī)過(guò)程控制的角度，結(jié)合田灣汽輪機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中容易出現(xiàn)的問(wèn)題，提出了改進(jìn)汽輪機(jī)高壓閥組預(yù)熱速率以及通過(guò)優(yōu)化汽輪機(jī)控制程序來(lái)降低人因失誤的一些觀點(diǎn)與建議，對(duì)后續(xù)優(yōu)化汽輪機(jī)啟動(dòng)提供一定參考與借鑒。

參考文獻(xiàn)

[1]田灣核電站.運(yùn)行規(guī)程：汽輪機(jī).

[2]嚴(yán)愛(ài)軍.過(guò)程控制系統(tǒng)[M].北京工業(yè)大學(xué)出版社，2010.

[3]王崇如.泰州電廠1 000 MW汽輪機(jī)DEH控制系統(tǒng)介紹[J].江蘇電機(jī)工程，2008，27（Z1）.

[4]王伯春，申愛(ài)軍，陳治國(guó).600 MW機(jī)組DEH系統(tǒng)的控制功能及特點(diǎn)[J].湖南電力，2005，25（Z2）：31-34.

[5]王爽心.汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)[M].中國(guó)電力出版社，2004.

[6]田灣核電站.汽輪機(jī)控制邏輯圖.

[7]胡捷，方鵬.350MW西門(mén)子汽輪機(jī)快速啟動(dòng)中熱應(yīng)力控制特點(diǎn)[J].寶鋼技術(shù)，2011（1）：44-48.

[8]田灣核電站.運(yùn)行操作單：汽輪機(jī)主汽門(mén)預(yù)熱和沖轉(zhuǎn)至3000rpm.

[9]黃懋丁，趙彤軍.優(yōu)化設(shè)計(jì)600MW汽輪機(jī)啟動(dòng)參數(shù)的探討[J].汽輪機(jī)技術(shù)，1997，39（2）：99-102，113.

[10]余耀，王靜飛.熱應(yīng)力自動(dòng)控制機(jī)理研究[J].熱力透平，1997（1）：33-36.

作者簡(jiǎn)介

廖江龍（1981-），男，工程師，田灣核電站模擬機(jī)教員，主要從事核電廠操縱員培訓(xùn)。endprint