CN104100307A - 核电站汽轮机调节系统调试方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种核电站汽轮机调节系统调试方法及系统，所述调节方法依次包括汽轮机控制系统初步试验、汽轮机控制系统功能仿真试验、汽轮机调节阀试验和汽轮机调节系统联调试验。本发明具有如下有益效果：提供了一整套严密的核电站汽轮机调节系统调试方法及系统，以验证汽轮机调节系统在功能、性能方面均满足核电站安全稳定运行的要求；新增汽轮机调节阀性能试验项目；此外，还新增以下试验内容：1、在不同功率平台验证汽轮机与反应堆之间的协同能力，充分考虑到反应堆的承受能力；2、汽轮机控制系统性能试验，确保控制系统可靠性和高精度运行；3、基于仿真机的汽轮机控制系统功能测试、堆/机联调测试，汽轮机控制系统大瞬态试验。

Description

核电站汽轮机调节系统调试方法及系统

技术领域

本发明涉及汽轮机调试技术，尤其涉及一种核电站汽轮机调节系统调试方法及系统。

背景技术

汽轮机调节系统是一个可靠、高速、高精度的控制系统，用于连续控制汽轮机转速及调节汽机输出功率。目前国内火电机组主要采用ABB公司的Industrial IT Symphony系列(如800xA)、Emerson公司的OVATION系列、FOXBORO公司的I/A Sieries、HIACS公司的5000M系列、新华DEH-V汽机调节系统、Siemens公司的Tele-Perm系列(如SPPA-T3000)等分布式控制系统(DCS)，各DCS厂家在各自DCS的基础上开发了专门的汽轮机数字电液控制系统(DEH)，用来实现汽轮机调节系统的控制。在常规火电中采用的调试内容如下：

(1)校线，校线完毕上电；

(2)控制器调试设定；

(3)信号检查：模拟量、开关量检查；

(4)电源、控制器冗余切换试验；

(5)DEH仿真试验；

(6)联动试验。

现有核电站的汽轮机调节系统的调试方案依然遵循常规火电厂的调试方案。然而在核电机组调试中，汽轮机组的调试与反应堆的运行工况息息相关，具有技术难、风险大、接口多的特点，其调试周期和调试质量将会直接影响整个机组的冲转、并网和商运的进度与安全。上述常规火电汽轮机控制系统调试方案并没有将反应堆的功率运行特性、停堆风险、核安全、调试周期等因素考虑进去，并不适用于核电机组的调试。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于现有火电汽轮机调节系统的调试方案未考虑反应堆的功率运行特性、停堆风险、核安全和调试周期等因素而不适用于核电站汽轮机调节系统的调试。为解决此问题，本发明实施例提供了一种核电站汽轮机调节系统调试方法及系统。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种核电站汽轮机调节系统调试方法，依次包括以下四个试验：汽轮机控制系统初步试验、汽轮机控制系统功能仿真试验、汽轮机调节阀试验和汽轮机调节系统联调试验。

优选地，所述汽轮机调节阀试验具体包括以下操作步骤：

B3-1、阀门试验装置驱动伺服阀并向伺服阀输出测试指令；

B3-2、伺服阀响应测试指令并相应调节调节阀前端的油压；

B3-3、油压检测装置反馈油压数据给阀门试验装置；

B3-4、阀位检测装置反馈阀位数据给阀门试验装置；

B3-5、调节阀控制器反馈阀门指令响应时间给阀门试验装置；

B3-6、通过汽轮机仿真调试装置模拟汽轮机不同运行状况，所有调节阀控制器联动，并将联动时调节阀控制器的PID参数反馈给阀门试验装置；

B3-7、阀门试验装置采集并分析反馈数据。

其中，所述汽轮机调节阀试验输出的测试指令包括以下测试步骤：

S3-1，单阀特性测试；

S3-2，所有阀联动测试；

其中，所述步骤S3-1的测试内容包括：

调节阀快关时间；调节阀开启时间和正常关闭时间；阶跃指令下，阀门的动态响应时间、超调量；上行程和下行程的回差特性；阀位反馈故障条件下调节阀的关闭时间；

其中，所述步骤S3-2的具体操作为：

通过汽轮机仿真调试装置模拟汽轮机的不同运行状况，测试调节阀的PID参数设置是否合理，以及蒸汽流量-阀位反馈参数特性曲线是否与机组实际运行状态一致。

优选地，所述汽轮机控制系统初步试验用于对设备的安装及设备质量进行验证，具体包括以下试验内容：

进行现场一次设备检查；汽轮机高压缸入口压力测量；汽轮机控制系统上电前静态检查；汽轮机控制系统上电测试，包括执行电源冗余切换试验，以验证双路供电的可靠性；操作员站功能测试；汽轮机控制系统性能测试，包括CPU、网络和输入/输出卡件冗余切换，CPU负荷率，系统响应时间和功能性验证；汽轮机控制系统通道测试，包括数字量通道和模拟量通道测试。

优选地，所述汽轮机控制系统功能仿真试验包括以下操作步骤：

B2-1，汽轮机仿真调试装置模拟核电站的正常工作状态及瞬态，所述瞬态包括高风险状态和小概率故障状态；

B2-2，汽轮机控制系统以硬接线方式连接所述汽轮机仿真调试装置；

B2-3，验证在所述汽轮机仿真调试装置在所述正常工作状态和瞬态下，所述汽轮机控制系统逻辑是否正确、参数是否合理；

所述步骤B2-3具体包括以下试验内容：功率平台下，汽轮机主汽阀和调节阀活动性试验；汽轮机控制系统仿真功能试验，用于验证在汽轮机冲转前，汽轮机控制系统的逻辑功能是否满足出厂要求。

优选地，所述汽轮机调节系统联调试验包括以下试验步骤：

B4-1、汽轮机冲转前，进行汽轮机调节系统与常规岛工艺系统仿真功能试验；

B4-2、进行汽轮机冲转试验；

B4-3、进行并网试验；

B4-4、进行汽轮机升负荷至50％Pn额定负荷试验；

B4-5、进行汽轮机升负荷至100％Pn额定负荷试验；

B4-6、进行100％功率平台汽轮机大瞬态试验；

B4-7、进行汽轮机超速试验。

相应地，本发明实施例还提供了一种核电站汽轮机调节系统调试系统，包括汽轮机控制系统初步试验调试子系统、汽轮机控制系统功能仿真试验调试子系统、汽轮机调节阀试验调试子系统和汽轮机调节系统联调试验调试子系统；

所述汽轮机控制系统初步试验调试子系统用于进行汽轮机控制系统初步试验；所述汽轮机控制系统功能仿真试验调试子系统用于进行汽轮机控制系统功能仿真试验；所述汽轮机调节系统联调试验调试子系统用于进行汽轮机调节系统联调试验；所述汽轮机调节阀试验调试子系统用于进行汽轮机调节阀试验。

优选地，所述汽轮机调节阀试验调试子系统包括：汽轮机仿真调试装置、汽轮机调节系统、汽轮机调节阀装置和阀门试验装置；

所述汽轮机仿真调试装置以硬接线方式连接所述汽轮机调节系统，所述汽轮机调节阀装置连接所述汽轮机调节系统，所述阀门试验装置连接所述汽轮机调节阀装置；

所述汽轮机仿真调试装置用于模拟汽轮机的各种运行状态；所述汽轮机调节系统用于连续控制所述汽轮机仿真调试装置的转速及输出功率；所述汽轮机调节阀装置包括汽轮机调节阀和调节阀控制单元，所述汽轮机调节阀装置受控于所述汽轮机调节系统；所述阀门试验装置用于测试所述汽轮机调节阀的功能。

优选地，所述阀门试验装置包括：伺服驱动模块、阀位指令模块、数据采集模块、测试结果输出模块、存储模块和微处理器；

所述伺服驱动模块用于驱动伺服阀；

所述阀位指令模块用于向伺服阀提供测试指令；

所述数据采集模块用于采集测试数据并接收反馈数据；

所述测试结果输出模块用于输出测试结果；

所述存储模块用于存储所述数据采集模块采集和接收的数据以及所述测试结果输出模块输出的测试结果；

所述微处理器用于控制测试指令的输出和数据的采集。

优选地，所述汽轮机控制系统初步试验调试子系统包括：汽轮机控制系统和汽轮机。

所述汽轮机控制系统功能仿真试验调试子系统包括：汽轮机仿真调试装置、汽轮机控制系统、汽轮机阀门装置、反应堆棒位控制系统和常规岛工艺系统；

所述汽轮机仿真调试装置以硬接线方式连接所述汽轮机控制系统，所述汽轮机阀门装置、所述反应堆棒位控制系统和所述常规岛工艺系统分别连接至所述汽轮机控制系统；

所述汽轮机仿真调试装置用于模拟汽轮机的各种运行状态；所述汽轮机控制系统用于控制所述汽轮机仿真调试装置；所述汽轮机阀门装置包括汽轮机调节阀、汽轮机主汽阀和阀门控制单元，所述汽轮机阀门装置受控于所述汽轮机控制系统；所述反应堆棒位控制系统用于控制反应堆功率；所述常规岛工艺系统用于模拟常规岛的各项工艺参数。

优选地，所述汽轮机调节系统联调试验调试子系统包括：汽轮机仿真调试装置、汽轮机控制系统、汽轮机、汽轮机阀门装置、反应堆棒位控制系统、常规岛工艺系统和发电机控制系统；

所述汽轮机仿真调试装置以硬接线方式连接所述汽轮机控制系统，所述汽轮机、所述汽轮机阀门装置、所述反应堆棒位控制系统、所述常规岛工艺系统和所述发电机控制系统分别连接所述汽轮机控制系统；

所述汽轮机仿真调试装置用于模拟汽轮机的各种运行状态，；所述汽轮机控制系统包括汽轮机调节系统、汽轮机保护系统和汽轮机监视系统；所述汽轮机阀门装置包括汽轮机调节阀、汽轮机主汽阀和阀门控制单元，所述汽轮机阀门装置受控于所述汽轮机控制系统；所述反应堆棒位控制系统用于控制反应堆功率；所述常规岛工艺系统用于模拟常规岛的各项工艺参数。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：本发明提供了一整套严密的核电站汽轮机调节系统调试方法及系统，所述调试方法依次包括汽轮机控制系统初步试验、汽轮机控制系统功能仿真试验、汽轮机调节阀试验和汽轮机调节系统联调试验四个试验项目，其中汽轮机调节阀试验是新增试验项目。除此之外，考虑到核电站的特殊性，在其他三个试验项目中还新增了以下试验内容：1、在不同功率平台验证汽轮机与反应堆之间的协同能力，充分考虑到反应堆的承受能力；2、增加汽轮机控制系统性能试验，确保控制系统可靠性和高精度运行；3、基于仿真机的汽轮机控制系统功能测试、堆/机联调测试，汽轮机控制系统大瞬态试验，以验证汽轮机控制系统在功能、性能方面均满足核电站安全稳定运行的要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的第一实施例汽轮机调节系统调试方法流程图；

图2是本发明提供的第二实施例汽轮机调节系统调试系统方框图；

图3是本发明提供的第三实施例汽轮机调节阀试验装置方框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参见图1，图1是本发明提供的第一实施例汽轮机调节系统调试方法流程图。如图1所示，本实施例提供的核电站汽轮机调节系统调试方法依次包括以下四个调试项目：

A1、汽轮机控制系统初步试验；

A2、汽轮机控制系统功能仿真试验；

A3、汽轮机调节阀试验；

A4、汽轮机调节系统联调试验。

在本发明的一个优选实施例中，试验项目A1(汽轮机控制系统初步试验)进一步包括以下试验内容：

1.进行现场一次设备检查；

2.汽轮机高压缸入口压力测量；

3.汽轮机控制系统上电前静态检查；

4.汽轮机控制系统上电测试，包括执行电源冗余切换试验，以验证双路供电的可靠性；

5.操作员站功能测试；

6.汽轮机控制系统性能测试，包括CPU、网络和IO卡件冗余切换，CPU负荷率，系统响应时间和功能性验证；

此项试验对汽轮机控制系统中各设备的设计功能进行全面验证，以全面检查控制系统的各项性能是否满足设计要求；

7.汽轮机控制系统通道测试，包括数字量通道和模拟量通道测试。

通道测试涵盖了整个汽轮机控制系统的全部DI/DO(数字量输入/输出通道)以及AI/AO(模拟量输入/输出通道)，其中模拟量通道还要求对精度进行考核。同时，此处测试的通道不是简单的IO卡件数/模转换，而是包含了从一次端子到二层侧画面显示的整个大通道试验。对于通道相关的报警，如高限值报警、通道故障报警也在此试验中一并验证。

由于核电对系统可靠性要求非常高，因此对汽轮机控制系统的可靠性和精度均有较高要求。现有技术中并没有对汽轮机控制系统的性能和模拟量通道进行试验，不能直接将现有技术应用到核电站汽轮机控制系统的初步试验中。本发明实施例通过增加汽轮机控制系统性能试验和控制系统模拟量通道测试，能在核电站汽轮机起机前充分确保汽轮机控制系统高可靠性和高精度运行，进而确保了核电站发电系统的稳定运行。

优选地，试验项目A2(汽轮机控制系统功能仿真试验)具体包括以下操作步骤：

B2-1，汽轮机仿真调试装置模拟汽轮机的正常工作状态及瞬态，所述瞬态包括高风险状态和小概率故障状态；

优选地，汽轮机仿真调试装置基于热工水力数学模型；

B2-2，将汽轮机控制系统用硬接线方式与所述仿真调试装置连接；

B2-3，验证在所述仿真调试装置在所述正常工作状态和瞬态下，汽轮机控制系统逻辑是否正确、参数是否合理；

所述步骤B2-3具体包括以下试验内容：

一、功率平台下，汽轮机主汽阀和调节阀活动性试验，具体包括：

S2-1，仿真性试验：采用所述仿真调试装置模拟汽轮机带功率运行状态，将汽轮机控制系统的阀门指令信号发送至所述仿真调试装置的仿真汽轮机阀门，验证所述仿真汽轮机阀门的活动性的逻辑功能是否满足出厂要求；

S2-2，真实性试验：采用所述仿真调试装置模拟汽轮机带功率运行状态，将阀门的所有控制和反馈信号接入汽轮机控制机柜，汽轮机控制系统的阀门指令信号发送至就地阀门，验证真实阀门的活动性；

二、汽轮机控制系统仿真功能试验，用于验证在汽轮机冲转前，汽轮机控制系统的逻辑功能是否满足出厂要求，具体包括：

S2-3，常态试验：采用所述仿真调试装置，模拟汽轮机从冷态启动、暖机、冲转、并网、带负荷、降负荷、解列到停机的正常工作状态，验证汽轮机控制系统的逻辑功能是否正确；

S2-4，瞬态试验：采用所述仿真调试装置，模拟汽轮机的瞬态，验证汽轮机控制系统的逻辑功能是否正确，所述瞬态包括汽轮机减负荷、甩负荷至厂用电、甩负荷至空载、跳机不跳堆、负荷阶跃变化、依次调频动态变化；

S2-5，采用所述仿真调试装置，模拟汽轮机从冷态启动、暖机、冲转、并网、带负荷、降负荷、解列到停机的正常工作状态，验证反应堆棒位控制系统的协调控制功能；

S2-6，在汽轮机冲转前，检验常规岛工艺系统的设备状态，在此基础上，采用所述仿真调试装置模拟汽轮机冲转、并网、升负荷、降负荷和跳机工作状态，验证汽轮机控制系统与常规岛工艺系统的联锁保护逻辑功能是否正常，验证常规岛工艺系统的顺序控制步序是否一致。

本实验项目中的热工水力数学模型仿真调试装置是一种半实物仿真装置，能充分模拟汽轮机的正常工作状态和各种瞬态。在通蒸汽前，不但用所诉仿真调试装置模拟汽轮机的正常启停过程，还要模拟各种故障模式，以检测汽轮机控制系统在功能和性能方面均满足核电站安全稳定运行的要求。同时，为了考虑核电站实际运行中，反应堆和常规岛对整个系统的影响，本调试项目中加入了反应堆棒位控制系统和常规岛工艺系统，以全面验证反应堆棒位控制系统以及常规岛工艺系统与汽轮机控制系统的协调运行功能。

优选地，试验项目A3(汽轮机调节阀试验)具体包括以下操作步骤：

B3-1、阀门试验装置驱动伺服阀并向伺服阀输出测试指令；

B3-2、伺服阀响应测试指令并相应调节调节阀前端的油压；

B3-3、油压检测装置反馈油压数据给阀门试验装置；

B3-4、阀位检测装置反馈阀位数据给阀门试验装置；

B3-5、调节阀控制器反馈阀门指令响应时间给阀门试验装置；

B3-6、通过所述仿真调试装置模拟汽轮机不同运行状况，所有调节阀控制器联动，并将联动时调节阀控制器的PID参数反馈给阀门试验装置；

B3-7、阀门试验装置采集并分析反馈数据。

具体地，所述汽轮机调节阀试验输出的测试指令具体测试以下内容：

一、单阀特性测试，具体包括：

S3-1，测试调节阀快关时间；

S3-2，测试调节阀开启时间和正常关闭时间；

S3-3，测试阶跃指令下，阀门的动态响应时间、超调量；

S3-4，测试上行程和下行程的回差特性；

回差特性是指正向试验(即上行程)和反向试验(即下行程)时，对于同一测试点的所测得的两个结果之间的差值。差值越小表明回差特性越好。具体包括阀门从全关到全开(上行程)以及从全开到全关(下行程)时，阀位反馈与油压反馈的回差特性；

S3-5，测试阀位反馈故障条件下调节阀的关闭时间；

阀位反馈故障是指阀位反馈信号线路断路或阀位检测装置故障而导致阀门试验装置无法接受到阀位反馈信号；

以上测试内容都是单独对每一个阀进行测试的，在所有阀门都检测符合厂家设计要求或者达到核电站设计要求后，进一步进行下面的所有阀联动测试；

二、所有阀联动测试，具体操作如下：

S3-6，通过所述仿真调试装置模拟汽轮机的不同运行状况，测试调节阀的PID参数设置是否合理，以及蒸汽流量-阀位反馈参数特性曲线是否与机组实际运行状态一致。

在本测试内容中，所述仿真调试装置模拟的汽轮机的不同运行状况包括：正常运行状态下的汽轮机冲转、并网、带功率运行，以及减负荷试验、甩负荷至厂用电试验、甩负荷至空载试验、跳机不跳堆、负荷阶跃试验、一次调频动态试验等瞬态。

本实验项目的实验方法及实验内容在现有汽轮机控制系统的调试方法中是没有的。通过本实验项目，不但对汽轮机每个阀门的性能进行了单独测试，而且还通过仿真调试装置模拟汽轮机在不同运行状况下，测试了所有阀的联动性能。汽轮机调节阀是汽轮机的核心部件之一，在整个核电站中起着举足轻重的作用，为了确保核电站在运行前各项性能的可靠性，验证汽轮机调节阀的单阀性能和阀门联动性能显得尤为重要。基于此考虑，本实验项目对汽轮机调节阀的各项性能进行了全面试验，确保汽轮机乃至整个核电站的高可靠性。

在本发明的一个优选实施例中，试验项目A4(汽轮机调节系统联调试验)进一步包括以下试验步骤及内容：

一、汽轮机冲转前，进行汽轮机调节系统与常规岛工艺系统仿真功能试验，具体包括以下试验内容：

S4-1，采用所述仿真调试装置模拟汽轮机冲转至1500rpm额定转速、同期、并网带初始负荷、升功率至额定功率、降功率至汽轮机正常停机，将所述汽轮机调节系统与汽轮机保护系统、汽轮机监视系统联合，验证所述常规岛工艺系统设备运行状态的正确性以及联锁保护动作是否满足设计要求；

S4-2，操作员在操作员站进行不带蒸汽状态下的阀门活动性试验，试验完成后，操作员通过控制室的手动停机按钮进行停机操作，验证主汽阀和调节阀是否正常关闭；

二、进行汽轮机冲转试验，具体包括以下试验内容：

S4-3，验证调节阀严密性：开启调节阀前的主汽阀，让蒸汽通到调节阀前，检查此时汽轮机的最大转速值；

S4-4，验证汽轮机是否能稳定运行在1500rpm额定转速，以及冲转至1500rpm额定转速的最大超调量；

三、进行并网试验，具体包括以下试验内容：

S4-5，验证汽轮机并网前与发电机控制系统的同期控制功能；

S4-6，分别采用发电机出口断路器和500KV高压开关并网方式，验证发电机并网后的初始负荷；

S4-7，验证发电机并网后负荷控制回路的调节功能，验证汽轮机组能否稳定运行；

S4-8，验证并网后反应堆功率值是否稳定，汽轮机调节系统送至反应堆棒位控制系统的参数信号是否正确，所述参数信号包括汽轮机负荷参考值、阀门开度参考值、频率贡献；

四、进行汽轮机升负荷至50％Pn额定负荷试验，具体包括以下试验内容：

S4-9，验证汽轮机从并网初始负荷至50％Pn额定负荷下的负荷控制回路功能是否满足设计要求；

S4-10，将负荷以每分钟5％Pn的变化率线性升降，验证汽轮机调节系统的动态响应特性是否满足设计要求，所述动态响应特性包括负荷变化速率、超调量；

S4-11，将负荷以10％Pn阶跃升降，验证汽轮机调节系统的动态响应特性是否满足设计要求，所述动态响应特性包括负荷变化速率、超调量；

S4-12，阀门活动性试验：依次对汽轮机的每组阀门进行活动性试验，待机组负荷稳定后恢复该组阀门至试验前状态，再进行下一组阀门试验，从而验证阀门能否正常动作，所述每组阀门包括一个主汽阀和一个控制阀；

S4-13，甩负荷至空载试验：在50％Pn功率平台下断开发电机出口断路器，汽轮机维持1500rpm额定转速空载运行，验证发电机的转速超调值是否满足设计要求；

S4-14，甩负荷至厂用电试验：在50％Pn功率平台下断开500KV高压开关，发电机带厂用电运行，验证发电机的转速超调值和厂用电功率是否满足设计要求；

五、进行汽轮机升负荷至100％Pn额定负荷试验，具体包括以下试验内容：

S4-15，升负荷至96％Pn功率平台，验证汽轮机高压缸入口压力限制模式；所述汽轮机高压缸入口压力限制模式是指汽轮机高压缸入口的压力值大于预设压力值，所述预设压力值小于96％Pn功率对应的压力值；经操作员确认后释放升功率指令，汽轮机以0.3％Pn/min的速度升功率至100％Pn；

S4-16，5％线性升负荷试验：在升负荷期间，将负荷以每分钟5％Pn的变化率线性升降，验证汽轮机调节系统的动态响应特性是否满足设计要求，所述动态响应特性包括负荷变化速率、超调量；

S4-17，10％负荷阶跃试验：在升负荷期间，将负荷以10％Pn阶跃升降，验证汽轮机调节系统的动态响应特性是否满足设计要求，所述动态响应特性包括负荷变化速率、超调量；

S4-18，汽轮机控制系统负荷检查：在满功率情况下，核查汽轮机控制系统各CPU、网络负荷，验证其是否满足设计要求；

六、进行100％功率平台汽轮机大瞬态试验，具体包括以下试验内容：

S4-19，功率限制功能：调节高压缸入口压力的限制值，并通过升降负荷至限制值所对应的功率，测试此时汽轮机是否进入高压缸入口压力限制模式；

S4-20，跳机试验：在100％功率平台将汽轮机跳机，验证此时汽轮机与反应堆能否安全回落到安全状态；

S4-21，甩负荷至厂用电试验：断开高压断路器，验证汽轮机控制系统能否将汽轮机组稳定在厂用电功率运行；

S4-22，甩负荷试验：在给水泵故障、反应堆故障、发电机故障情况下，验证甩负荷的速率；

七、进行汽轮机超速试验，具体包括以下试验内容：

S4-23，验证汽轮机保护系统超速保护功能：通过汽轮机控制系统将汽轮机的转速目标值设为1710rpm，在汽轮机升转速过程中，当转速达到1650rpm时汽轮机保护系统就会跳机，将汽轮机控制系统的转速设定值变为0，转速下降。

此试验内容是用真是汽轮机而不是所述仿真调试装置来测试汽轮机保护系统的超速保护功能。

试验项目A4包括7个大的试验内容，相比现有汽轮机调节系统调试方法有以下明显改进：1、相比锅炉而言，反应堆的工况变化速度要慢得多，以至于汽轮机的很多控制都要考虑到反应堆的承受能力。为解决此问题，本试验项目在不同功率平台下测试了汽轮机与反应堆之间的协同能力，包括5％线性度试验、10％阶跃试验以及100％满功率平台下的汽轮机大瞬态试验。2、利用半实物的汽轮机仿真调试装置来模拟汽轮机的各种运行状况，使整个测试更加真实，测试的结果更具有说服力，能充分保证验证结果的可靠性。

在核电机组的调试中，汽轮机组的调试与反应堆的运行工况息息相关，具有技术男、风险大和接口多的特点，调试质量直接影响整个机组的冲转、并网和商运的进度与安全。岭澳二期为国内首次采用CPR1000技术路线的核电机组，汽轮机控制系统在CPR1000核电机组的调试经历了从无到有的过程，随着红沿河、德宁、阳江等CPR1000核电调试的进一步研究和经验积累，逐步建立了本发明所公开的CPR1000核电汽轮机调节系统调试体系，在一定程度上打破了国外供货商主导调试过程的现状。

请参见图2，图2是本发明提供的第二实施例汽轮机调节系统调试系统方框图。如图2所示，核电站汽轮机调节系统调试系统包括：汽轮机仿真调试装置、汽轮机控制系统、反应堆棒位控制系统、常规岛工艺系统、发电机控制系统、汽轮机阀门装置和阀门试验装置；

汽轮机控制系统包括汽轮机调节系统、汽轮机保护系统和汽轮机监视系统；汽轮机调节系统包括汽轮机调节系统端子柜、汽轮机调节系统控制柜、服务器和操作员站以及网关；汽轮机仿真调试装置包括仿真调试装置服务器和仿真调试装置控制柜；汽轮机阀门装置包括汽轮机调节阀、调节阀控制器、汽轮机主汽阀、主汽阀控制器、伺服阀、油压检测装置和阀位检测装置。

如图2所示，汽轮机仿真调试装置以硬接线方式连接汽轮机调节系统；反应堆棒位控制系统、发电机控制系统、汽轮机和汽轮机阀门装置分别连接汽轮机调节系统；汽轮机调节系统通过网关连接至汽轮机控制系统平台后再通过汽轮机控制系统平台连接至常规岛工艺系统；阀门试验装置连接汽轮机阀门装置。

在本发明的另一个优选实施例中，汽轮机控制系统平台集成汽轮机调节系统、汽轮机保护系统和汽轮机监视系统。汽轮机调节系统可通过汽轮机控制系统平台直接连接至常规岛工艺系统，无需再通过网关连接至汽轮机控制系统平台。

汽轮机调节系统用于连续控制汽轮机转速计调节汽轮机输出功率，汽轮机仿真调试装置用于模拟汽轮机的各种运行状态，反应堆棒位控制系统用于控制反应堆功率，常规岛工艺系统用于模拟常规岛的各项工艺参数，阀门试验装置用于测试汽轮机调节阀功能，伺服阀是阀门伺服系统，油压检测装置用于检测调节阀前的油压，阀位检测装置用于检测阀门的开闭程度(如全开、全闭、半开等)。

其中，核电站汽轮机调节系统调试系统可进一步分为四个子系统，包括：汽轮机控制系统初步试验调试子系统、汽轮机控制系统功能仿真试验调试子系统、汽轮机调节阀试验调试子系统和汽轮机调节系统联调试验调试子系统。

汽轮机控制系统初步试验调试子系统用于进行汽轮机控制系统初步试验；汽轮机控制系统功能仿真试验调试子系统用于进行汽轮机控制系统功能仿真试验；汽轮机调节系统联调试验调试子系统用于进行汽轮机调节系统联调试验；汽轮机调节阀试验调试子系统用于进行汽轮机调节阀试验。

优选地，汽轮机控制系统初步试验调试子系统包括：汽轮机控制系统和汽轮机。

优选地，汽轮机控制系统功能仿真试验调试子系统包括：汽轮机仿真调试装置、汽轮机控制系统、汽轮机阀门装置、反应堆棒位控制系统和常规岛工艺系统。

汽轮机阀门装置包括汽轮机调节阀、汽轮机主汽阀和阀门控制单元。其中，阀门控制单元进一步包括调节阀控制器、主汽阀控制器、伺服阀、油压检测装置和阀位检测装置。

优选地，汽轮机调节阀试验调试子系统包括：汽轮机仿真调试装置、汽轮机调节系统、汽轮机调节阀装置和阀门试验装置。

汽轮机调节阀装置包括汽轮机调节阀和阀门控制单元，其中，阀门控制单元进一步包括：调节阀控制器、伺服阀、油压检测装置和阀位检测装置。

优选地，汽轮机调节系统联调试验调试子系统包括：汽轮机仿真调试装置、汽轮机控制系统、汽轮机、汽轮机阀门装置、反应堆棒位控制系统、常规岛工艺系统和发电机控制系统。

应理解，在进行本发明第一实施例给出的汽轮机控制系统初步试验(A1)时，只需汽轮机控制系统初步试验调试子系统联动，并按照A1给出的试验方法和试验内容进行试验。在进行本发明第一实施例给出的汽轮机控制系统功能仿真试验(A2)时，只需要汽轮机控制系统功能仿真试验调试子系统联动，并按照A2给出的试验方法和试验内容进行试验。在进行本发明第一实施例给出的汽轮机调节阀试验(A3)时，只需要汽轮机调节阀试验调试子系统联动，并按照A3给出的试验方法和试验内容进行试验。而在进行汽轮机调节系统联调试验(A4)，需要通过汽轮机调节系统连接反应堆棒位控制系统、常规岛工艺系统和发电机控制系统一起进行联合试验，并按照A4给出的试验方法和试验内容进行试验。

请参见图3，图3是本发明提供的第三实施例汽轮机调节阀试验装置方框图。如图3所示，阀门试验装置包括伺服驱动模块、阀位指令模块、数据采集模块、测试结果输出模块、存储模块和微处理器；

伺服驱动模块用于驱动伺服阀，阀位指令模块用于向伺服阀提供测试指令，数据采集模块用于采集测试数据并接收反馈数据，测试结果输出模块用于输出测试数据和曲线，存储模块用于存储所述数据采集模块采集和接收的数据以及所述测试结果输出模块输出的测试曲线，微处理器用于控制测试指令的输出和数据的采集。

阀门试验装置测试汽轮机调节阀的工作原理如下：阀门试验装置通过伺服驱动模块驱动伺服阀并通过阀位指令模块向伺服阀发送测试指令，伺服阀在测试指令控制下调节汽轮机调节阀前的油压，进而达到控制阀门开启或关闭的目的。油压检测装置实时检测汽轮机调节阀前的油压并将汽轮机调节阀动作时的油压值反馈给阀门试验装置，阀位检测装置实时检测汽轮机调节阀的阀位并将汽轮机调节阀动作时的阀位信号反馈给阀门试验装置，阀门试验装置通过数据采集模块采集反馈的数据并存储在存储模块中。测试结果输出模块将存储模块中的数据输出。微处理器集中控制伺服驱动模块、阀位指令模块、数据采集模块、测试结果输出模块和存储模块的信号输入和输出。

在本发明的另一个优选实施例中，测试结果输出模块连接多通道高速记录仪，由多通道高速记录仪对阀门试验装置输出的数据进行分析处理，进而输出测试曲线并提供打印和下载功能。

在本发明的另一个优选实施例中，测试结果输出模块连接计算机，计算机自带数据处理软件，对阀门试验装置输出的测试数据进行分析吹了，进而输出测试曲线并提供打印和下载功能。

本实施例提供的阀门试验装置是针对汽轮机调节阀试验而自主开发的试验装置，具有人机界面，采用大规模数字化处理技术，模块化结构。阀门试验装置的测试参数可由软件来整定，方便维护及升级。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (12)

1.一种核电站汽轮机调节系统调试方法，依次包括以下三个试验：汽轮机控制系统初步试验、汽轮机控制系统功能仿真试验、汽轮机调节系统联调试验，其特征在于，在所述汽轮机控制系统功能仿真试验之后、所述汽轮机调节系统联调试验之前至少还包括：汽轮机调节阀试验。

2.根据权利要求1所述核电站汽轮机调节系统调试方法，其特征在于，所述汽轮机调节阀试验具体包括以下操作步骤：

B3-1、阀门试验装置驱动伺服阀并向伺服阀输出测试指令；

B3-2、伺服阀响应测试指令并相应调节调节阀前端的油压；

B3-3、油压检测装置反馈油压数据给阀门试验装置；

B3-4、阀位检测装置反馈阀位数据给阀门试验装置；

B3-5、调节阀控制器反馈阀门指令响应时间给阀门试验装置；

B3-6、通过汽轮机仿真调试装置模拟汽轮机不同运行状况，所有调节阀控制器联动，并将联动时调节阀控制器的PID参数反馈给阀门试验装置；

B3-7、阀门试验装置采集并分析反馈数据。

3.根据权利要求2所述核电站汽轮机调节系统调试方法，其特征在于，所述汽轮机调节阀试验输出的测试指令包括以下测试步骤：

S3-1，单阀特性测试；

S3-2，所有阀联动测试；

其中，所述步骤S3-1的测试内容包括：

调节阀快关时间；调节阀开启时间和正常关闭时间；阶跃指令下，阀门的动态响应时间、超调量；上行程和下行程的回差特性；阀位反馈故障条件下调节阀的关闭时间；

其中，所述步骤S3-2的具体操作为：

通过汽轮机仿真调试装置模拟汽轮机的不同运行状况，测试调节阀的PID参数设置是否合理，以及蒸汽流量-阀位反馈参数特性曲线是否与机组实际运行状态一致。

4.根据权利要求1所述核电站汽轮机调节系统调试方法，其特征在于，所述汽轮机控制系统初步试验用于对设备的安装及设备质量进行验证，具体包括以下试验内容：

进行现场一次设备检查；汽轮机高压缸入口压力测量；汽轮机控制系统上电前静态检查；汽轮机控制系统上电测试，包括执行电源冗余切换试验，以验证双路供电的可靠性；操作员站功能测试；汽轮机控制系统性能测试，包括CPU、网络和输入/输出卡件冗余切换，CPU负荷率，系统响应时间和功能性验证；汽轮机控制系统通道测试，包括数字量通道和模拟量通道测试。

5.根据权利要求1所述核电站汽轮机调节系统调试方法，其特征在于，所述汽轮机控制系统功能仿真试验包括以下操作步骤：

B2-1，汽轮机仿真调试装置模拟核电站的正常工作状态及瞬态，所述瞬态包括高风险状态和小概率故障状态；

B2-2，汽轮机控制系统以硬接线方式连接所述汽轮机仿真调试装置；

B2-3，验证所述汽轮机仿真调试装置在所述正常工作状态和瞬态下，所述汽轮机控制系统逻辑是否正确、参数是否合理；

所述步骤B2-3具体包括以下试验内容：功率平台下，汽轮机主汽阀和调节阀活动性试验；汽轮机控制系统仿真功能试验，用于验证在汽轮机冲转前，汽轮机控制系统的逻辑功能是否满足出厂要求。

6.根据权利要求1所述核电站汽轮机调节系统调试方法，其特征在于，所述汽轮机调节系统联调试验包括以下试验步骤：

B4-1、汽轮机冲转前，进行汽轮机调节系统与常规岛工艺系统仿真功能试验；

B4-2、进行汽轮机冲转试验；

B4-3、进行并网试验；

B4-4、进行汽轮机升负荷至50％Pn额定负荷试验；

B4-5、进行汽轮机升负荷至100％Pn额定负荷试验；

B4-6、进行100％功率平台汽轮机大瞬态试验；

B4-7、进行汽轮机超速试验。

7.一种核电站汽轮机调节系统调试系统，包括汽轮机控制系统初步试验调试子系统、汽轮机控制系统功能仿真试验调试子系统、汽轮机调节系统联调试验调试子系统，其特征在于，至少还包括汽轮机调节阀试验调试子系统；

所述汽轮机控制系统初步试验调试子系统用于进行汽轮机控制系统初步试验；所述汽轮机控制系统功能仿真试验调试子系统用于进行汽轮机控制系统功能仿真试验；所述汽轮机调节系统联调试验调试子系统用于进行汽轮机调节系统联调试验；所述汽轮机调节阀试验调试子系统用于进行汽轮机调节阀试验。

8.根据权利要求7所述核电站汽轮机调节系统调试系统，其特征在于，所述汽轮机调节阀试验调试子系统包括：汽轮机仿真调试装置、汽轮机调节系统、汽轮机调节阀装置和阀门试验装置；

所述汽轮机仿真调试装置以硬接线方式连接所述汽轮机调节系统，所述汽轮机调节阀装置连接所述汽轮机调节系统，所述阀门试验装置连接所述汽轮机调节阀装置；

所述汽轮机仿真调试装置用于模拟汽轮机的各种运行状态；

所述汽轮机调节系统用于连续控制所述汽轮机仿真调试装置的转速及输出功率；

所述汽轮机调节阀装置包括汽轮机调节阀和调节阀控制单元，所述汽轮机调节阀装置受控于所述汽轮机调节系统；

所述阀门试验装置用于测试所述汽轮机调节阀的功能。

9.根据权利要求7所述核电站汽轮机调节系统调试系统，其特征在于，所述阀门试验装置包括：伺服驱动模块、阀位指令模块、数据采集模块、测试结果输出模块、存储模块和微处理器；

所述伺服驱动模块用于驱动伺服阀；

所述阀位指令模块用于向所述伺服阀提供测试指令；

所述数据采集模块用于采集测试数据并接收反馈数据；

所述测试结果输出模块用于输出测试结果；

所述存储模块用于存储所述数据采集模块采集和接收的数据以及所述测试结果输出模块输出的测试结果；

所述微处理器用于控制测试指令的输出和数据的采集。

10.根据权利要求7所述核电站汽轮机调节系统调试系统，其特征在于，所述汽轮机控制系统初步试验调试子系统包括：汽轮机控制系统和汽轮机。

11.根据权利要求7所述核电站汽轮机调节系统调试系统，其特征在于，所述汽轮机控制系统功能仿真试验调试子系统包括：汽轮机仿真调试装置、汽轮机控制系统、汽轮机阀门装置、反应堆棒位控制系统和常规岛工艺系统；

所述汽轮机仿真调试装置以硬接线方式连接所述汽轮机控制系统，所述汽轮机阀门装置、所述反应堆棒位控制系统和所述常规岛工艺系统分别连接至所述汽轮机控制系统；

所述汽轮机仿真调试装置用于模拟汽轮机的各种运行状态；

所述汽轮机控制系统用于控制所述汽轮机仿真调试装置；

所述汽轮机阀门装置包括汽轮机调节阀、汽轮机主汽阀和阀门控制单元，所述汽轮机阀门装置受控于所述汽轮机控制系统；

所述反应堆棒位控制系统用于控制反应堆功率；

所述常规岛工艺系统用于模拟常规岛的各项工艺参数。

12.根据权利要求7所述核电站汽轮机调节系统调试系统，其特征在于，所述汽轮机调节系统联调试验调试子系统包括：汽轮机仿真调试装置、汽轮机控制系统、汽轮机、汽轮机阀门装置、反应堆棒位控制系统、常规岛工艺系统和发电机控制系统；

所述汽轮机仿真调试装置以硬接线方式连接所述汽轮机控制系统，所述汽轮机、所述汽轮机阀门装置、所述反应堆棒位控制系统、所述常规岛工艺系统和所述发电机控制系统分别连接所述汽轮机控制系统；

所述汽轮机仿真调试装置用于模拟汽轮机的各种运行状态，；

所述汽轮机控制系统包括汽轮机调节系统、汽轮机保护系统和汽轮机监视系统；

所述汽轮机阀门装置包括汽轮机调节阀、汽轮机主汽阀和阀门控制单元，所述汽轮机阀门装置受控于所述汽轮机控制系统；

所述反应堆棒位控制系统用于控制反应堆功率；

所述常规岛工艺系统用于模拟常规岛的各项工艺参数。