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西门子核电半速汽轮机阀门活动性试验电功率异常波动分析及优化
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2017 电力科技管理论坛 266 西门子核电半速汽轮机阀门活动性试验 电功率异常波动分析及优化 中核国电漳州能源有限公司,连鑫炜、吴繁良 摘 要:国内某核电厂 1 号机组执行功率平台阀门活动性试验期间,引起电功率大幅波动,严重影响核电机组安全 稳定运行。本文主要围绕阀门活动性试验引起电功率大幅波动的问题,基于对西门子半速汽轮机阀门活动性试验原理的 原因分析,并利用 MATLAB 建模仿真和西门子核电半速汽轮机汽轮机调节系统仿真模型,提出其逻辑优化方案。该优化目 前运行稳定,能够满足核电站对安全型和可靠性的要求。 关键词:西门子核电半速汽轮机;阀门活动性试验;负荷波动 0 引言 国内某核电厂 1 号机汽轮发电机组是由 SIEMENS 生产的 TC4F 单轴三缸四排汽中间再热反动凝汽式半 转速汽轮机及 QFSN-1100-4 型发电机,装机容量为 1086MW,为国内首个使用西门子汽轮机的核电项目。 其控制系统采用 SIEMENS 生产的 T2000-AS620T 和 PCS7 数字电调系统,也为国内核电的首次应用。1 号机组调试阶段首次执行带负荷阀门活动性试验期 间,机组负荷波动过大,一回路热功率、R 棒棒位、 蒸汽发生器水位出现较大波动,对机组安全稳定运 行带来巨大威胁。 1 问题描述 2014 年 1 月 19 日,国内某核电厂 1 号机组在 40%Pn 功率平台下,首次执行了功率平台下高、低压 缸阀组的阀门活动性(ATT)试验,期间引起电功率 最大波动为 63MW,远高于 SIEMENS 厂家程序所述的 不超过 3%FP(即 32.6MW)的要求,而在 85%Pn 功率 平台执行高低压阀组的阀门活动性(ATT)试验过程 电功率最大功率波动达 100MW。 按照 SIEMENS 厂家 ATT 试验要求,在机组功率 运行期间,需要每月至少进行一次 85%Pn 功率以下 的阀门活动性试验,若试验期间引发电功率的大幅 波动,将会对一二回路反应堆温度调节棒(R 棒)棒 位控制、蒸汽发生器水位控制和旁排系统压力控制 等重要控制对象产生较大的扰动,严重影响机组的 安全稳定运行。 2 工作原理介绍 2.1 汽轮机调节阀阀位控制原理 西门子的汽轮机控制技术与阿尔斯汽轮机控制 技术存在较大区别,其阀位控制未设计单阀和顺序 阀的控制逻辑,而采用的是混合阀控制,即在机组 启动到正常运行过程中,所有调门的阀位指令为总 流量指令的函数,在低负荷是采用单一阀控制,在 高负荷阶段采用多阀同时控制的策略 [1]。 经实践证明, 这样的阀门特性既减少了阀门的截流损耗又避免了 阀门切换带来的扰动,但在空载运行过程中会带来 一些高压缸体温度分布不均匀的影响。 与阿尔斯通汽轮机控制采用 PI 控制不同,西门 子汽轮机单个阀门的阀位控制采用纯比例控制,未 使用积分作用。以高压缸 GRE0151VV 为例,通过比 较该阀的蒸汽需求量 OSFD1 对应阀位指令与阀位限 制器送来的限制值 BFD1V, 取小值作为最终的阀门指 令,最终阀位指令减去阀位实测值 HFD1 生成阀位控 制偏差。偏差指令经过限幅比例环节后,经两块完 全冗余的 AddFEM I/O 卡件送出指令电流至现场调节 阀的伺服阀,以实现阀门的开度调节。调节阀上的

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