商海東 何六一 劉思男
摘 要:本文主要闡述目前通用的壓水堆核電站汽輪機(jī)的閥門開度控制原理,以及對(duì)開度控制環(huán)節(jié)導(dǎo)致的常見故障分析。
關(guān)鍵詞:核電汽輪;機(jī)閥門;控制故障;
中圖分類號(hào):T-0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-3520(2015)-02-00-01
核電站的原理是將反應(yīng)堆發(fā)出的熱量通過汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī),而汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱GRE)的功能是通過調(diào)節(jié)汽機(jī)進(jìn)汽閥對(duì)機(jī)組實(shí)施功率控制、頻率控制、壓力控制和應(yīng)力控制,并對(duì)機(jī)組的負(fù)荷和轉(zhuǎn)速實(shí)施超速、超加速、負(fù)荷速降和蒸汽流量限制,使機(jī)組安全和經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行于各種工況,滿足供電的質(zhì)與量的要求,本文就是對(duì)核電機(jī)組汽輪機(jī)控制系統(tǒng)中的進(jìn)氣閥門開度計(jì)算單元原理與常見故障類型分析。
汽輪機(jī)進(jìn)氣閥門的開度工作原理如上圖所示,閥位需求依靠調(diào)占空比輸出驅(qū)動(dòng)器轉(zhuǎn)化成經(jīng)過調(diào)制的閥門驅(qū)動(dòng)直流電流。這個(gè)驅(qū)動(dòng)電流饋送到比例電-液定位器,后者產(chǎn)生一個(gè)與驅(qū)動(dòng)電流成線性關(guān)系的運(yùn)動(dòng)。其主要控制設(shè)備為定位器裝置,其功能是使GRE閥門能按接收到的控制信號(hào)按比例開啟和關(guān)閉。定位器由伺服馬達(dá)(ServoValve)、先導(dǎo)閥(PilotValve)、閥位傳感器(LinearVariableDifferentialTransformer)、先導(dǎo)活塞(PilotRam)反饋連桿等主要部分組成。伺服馬達(dá)的功能是將控制系統(tǒng)發(fā)出的電流信號(hào)的變化轉(zhuǎn)換成先導(dǎo)活塞兩端的液壓信號(hào)的變化;先導(dǎo)活塞有兩個(gè)功能,一是將先導(dǎo)活塞兩端壓力的變化轉(zhuǎn)化成位移的變化,另一個(gè)作用是作為定位器反饋的支點(diǎn);先導(dǎo)閥的功能是將先導(dǎo)活塞閥的位移轉(zhuǎn)換成閥門兩端動(dòng)力油壓力的變化,使汽輪機(jī)進(jìn)氣閥門根據(jù)控制系統(tǒng)發(fā)出的控制信號(hào)而改變其開度。LVDT的功能是將閥門開度的位移轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出,電信號(hào)輸出與其分離式鐵芯的位移成正比。
Positiontrim的含義為:閥門LVDT測(cè)量位置和閥門模塊指令位置的偏差超過模塊內(nèi)部整定定值,每秒鐘積分1%閥門開度。每50MS進(jìn)行一次計(jì)算,并進(jìn)行正負(fù)累加。Currenttrim的含義為:閥門模塊驅(qū)動(dòng)電流指令值和閥門模塊驅(qū)動(dòng)電流反饋測(cè)量值的偏差,每50MS進(jìn)行一次計(jì)算,并進(jìn)行正負(fù)累加。
閥門模塊A7故障即驅(qū)動(dòng)電流修正值超限(EXCESSCURRENTTRIMERROR)。閥門模塊終端單元反饋過來的驅(qū)動(dòng)電流測(cè)量值與閥門模塊上一程序循環(huán)產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)電流指令值相比較,其差值乘以一個(gè)修正因子產(chǎn)生的數(shù)值進(jìn)行積分后的值即是驅(qū)動(dòng)電流修正值,當(dāng)驅(qū)動(dòng)電流修正值超過閥門模塊內(nèi)部設(shè)定的閾值時(shí),閥門模塊產(chǎn)生A7故障,關(guān)閉對(duì)應(yīng)的GRE/GSE蒸汽閥門。
閥門模塊A8故障即閥位修正值超限(EXCESSPOSITIONTRIMERROR)。閥門伺服機(jī)構(gòu)上的LVDT反饋過來的閥位測(cè)量值與閥門模塊上一程序循環(huán)周期的閥位指令值進(jìn)行比較,若其差值超過閥門模塊內(nèi)部設(shè)定的閾值時(shí),則每秒積分1%閥門開度.而當(dāng)積分值大于設(shè)定值時(shí),閥門模塊產(chǎn)生A8故障,關(guān)閉對(duì)應(yīng)的GRE/GSE蒸汽閥門。
閥門模塊A9故障即LVDT偏差(LVDTERROR)。LVDT的兩個(gè)次級(jí)線圈的輸出電壓之和應(yīng)是一個(gè)定值(2.4V左右),如果閥門模塊接收的LVDT的兩個(gè)次級(jí)線圈的輸出電壓之和超過閥門模塊內(nèi)部設(shè)定的閾值時(shí),閥門模塊產(chǎn)生A9故障,關(guān)閉對(duì)應(yīng)的GRE/GSE蒸汽閥門。
根據(jù)A7故障產(chǎn)生的原理,有可能引發(fā)A7故障的原因有:閥門模塊故障、閥門特性發(fā)生變化、閥門機(jī)械卡澀、閥門伺服機(jī)構(gòu)故障、ZM驅(qū)動(dòng)線圈/LVDT閥位反饋線圈、接口單元故障、GFR油系統(tǒng)故障、電纜接線、接頭接觸故障。
A8故障原因:LVDT閥位測(cè)量回路故障:當(dāng)指令閥位與LVDT的輸出比較的差值大于系統(tǒng)設(shè)定的閾值時(shí),就可能產(chǎn)生一定的積分,從而產(chǎn)生A8故障代碼。閥門刻度嚴(yán)重失真:在校驗(yàn)閥門過程中,若GRE閥門存在較大的回差,會(huì)導(dǎo)致機(jī)組在正常運(yùn)行過程中使Positiontrim變大,或者在閥門運(yùn)行的過程中實(shí)際閥門與閥門理論“開度-電流”曲線不一致,也會(huì)使Positiontrim變大。定位器內(nèi)部卡澀或定位器特性發(fā)生漂移:定位器是一種精密的電-液轉(zhuǎn)換裝置,其動(dòng)靜部分的間隙都在微米級(jí),任何內(nèi)部的微小異物均可能導(dǎo)致定位器出現(xiàn)卡澀、工作特性漂移、回差增大等異?,F(xiàn)象,也可能會(huì)使Positiontrim變大,可能引發(fā)A8故障。
A9故障的產(chǎn)生理論上只有三個(gè)來源:端子接觸故障、線圈老化或損壞、閥門模塊故障。
A7、A8、A9故障都將導(dǎo)致對(duì)應(yīng)的閥門關(guān)閉,當(dāng)汽輪機(jī)組出現(xiàn)A7、A8、A9故障時(shí)都需要根據(jù)具體問題進(jìn)行及時(shí)的分析和處理,盡快恢復(fù)故障的閥門,來按照電網(wǎng)要求的功率進(jìn)行安全的發(fā)電。
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