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(mén)開(kāi)度控制原理，以及對(duì)開(kāi)度控制環(huán)節(jié)導(dǎo)致的常見(jiàn)故障分析。

關(guān)鍵詞：核電汽輪；機(jī)閥門(mén)；控制故障；

中圖分類(lèi)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(guò)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(chēng)GRE）的功能是通過(guò)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(mǎn)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(mén)開(kāi)度計(jì)算單元原理與常見(jiàn)故障類(lèi)型分析。

汽輪機(jī)進(jìn)氣閥門(mén)的開(kāi)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(guò)調(diào)制的閥門(mén)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(mén)能按接收到的控制信號(hào)按比例開(kāi)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(mén)兩端動(dòng)力油壓力的變化，使汽輪機(jī)進(jìn)氣閥門(mén)根據(jù)控制系統(tǒng)發(fā)出的控制信號(hào)而改變其開(kāi)度。LVDT的功能是將閥門(mén)開(kāi)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(mén)LVDT測(cè)量位置和閥門(mén)模塊指令位置的偏差超過(guò)模塊內(nèi)部整定定值，每秒鐘積分1%閥門(mén)開(kāi)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(mén)模塊驅(qū)動(dòng)電流指令值和閥門(mén)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(mén)模塊A7故障即驅(qū)動(dòng)電流修正值超限（EXCESSCURRENTTRIMERROR）。閥門(mén)模塊終端單元反饋過(guò)來(lái)的驅(qū)動(dòng)電流測(cè)量值與閥門(mén)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(guò)閥門(mén)模塊內(nèi)部設(shè)定的閾值時(shí)，閥門(mén)模塊產(chǎn)生A7故障，關(guān)閉對(duì)應(yīng)的GRE/GSE蒸汽閥門(mén)。

閥門(mén)模塊A8故障即閥位修正值超限（EXCESSPOSITIONTRIMERROR）。閥門(mén)伺服機(jī)構(gòu)上的LVDT反饋過(guò)來(lái)的閥位測(cè)量值與閥門(mén)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(guò)閥門(mén)模塊內(nèi)部設(shè)定的閾值時(shí)，則每秒積分1%閥門(mén)開(kāi)度.而當(dāng)積分值大于設(shè)定值時(shí)，閥門(mén)模塊產(chǎn)生A8故障，關(guān)閉對(duì)應(yīng)的GRE/GSE蒸汽閥門(mén)。

閥門(mén)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(mén)模塊接收的LVDT的兩個(gè)次級(jí)線圈的輸出電壓之和超過(guò)閥門(mén)模塊內(nèi)部設(shè)定的閾值時(shí)，閥門(mén)模塊產(chǎn)生A9故障，關(guān)閉對(duì)應(yīng)的GRE/GSE蒸汽閥門(mén)。

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(mén)模塊故障、閥門(mén)特性發(fā)生變化、閥門(mén)機(jī)械卡澀、閥門(mén)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(mén)刻度嚴(yán)重失真：在校驗(yàn)閥門(mén)過(guò)程中，若GRE閥門(mén)存在較大的回差，會(huì)導(dǎo)致機(jī)組在正常運(yùn)行過(guò)程中使Positiontrim變大，或者在閥門(mén)運(yùn)行的過(guò)程中實(shí)際閥門(mén)與閥門(mén)理論“開(kāi)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(lái)源：端子接觸故障、線圈老化或損壞、閥門(mén)模塊故障。

A7、A8、A9故障都將導(dǎo)致對(duì)應(yīng)的閥門(mén)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(wèn)題進(jìn)行及時(shí)的分析和處理，盡快恢復(fù)故障的閥門(mén)，來(lái)按照電網(wǎng)要求的功率進(jìn)行安全的發(fā)電。

參考文獻(xiàn)：

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[2]大亞灣核電站高級(jí)運(yùn)行

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