CN106593549A - 核电站辅助给水汽轮机转速调节异常的处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用于核电技术领域，公开了一种核电站辅助给水汽轮机转速调节异常的处理方法，包括以下步骤：A、研究辅助给水汽轮机在自动控制状态下运行转速自动下降的机理；B、根据所述机理及辅助给水汽轮机转速设计曲线，重新制定调速器转速设定方法。本发明通过研究辅助给水汽轮机在自动控制状态下运行转速自动下降的机理，并根据转速自动下降的机理及辅助给水汽轮机转速设计曲线，优化了调速器转速设定方法，解决了转速自动下降问题，提高了辅助给水汽轮机在事故工况下长期运行的可靠性，从而提高了核电站的核安全水平；同时减少了日常试验的监测成本，还减少了因转速下降问题而导致额外更换调速器备件的维修。

Description

核电站辅助给水汽轮机转速调节异常的处理方法

技术领域

本发明属于核电技术领域，尤其涉及一种核电站辅助给水汽轮机转速调节异常的处理方法。

背景技术

辅助给水系统(ASG)是核电站专设安全设施系统之一。当正常给水系统失效时，ASG投入运行以排出芯余热，直至达到余热排出系统投入运行的状态为止。从一回路排出的热量通过由ASG供水的蒸汽发生器传给二回路系统，二回路系统本身则由汽机旁路系统(向冷凝器或向大气蒸汽排放)进行冷却。为满足单一故障准则，辅助给水泵设计成两个独立的系列，各有100％容量：两台电动泵(2×50％容量)和一台汽动泵(1×100％容量)。根据运行技术规范要求，机组正常运行情况下一台电动泵不可用则3天内机组开始向后撤，一台汽动泵不可用则24小时内机组开始后撤。

辅助给水系统(ASG)汽动泵作为压水堆核电站专设安全设备，在失去主给水事故工况下作为应急手段向蒸汽发生器二次侧供水，排出堆芯剩余功率，因此，ASG汽动泵的可靠性对电站核安全至关重要。

ASG汽动辅助给水泵在长期自动控制状态下存在运行转速自动下降的现象，同时存在超出核电厂安全相关系统和设备定期试验监督大纲要求的风险，严重时将影响汽动泵长时间运行的可靠性。

目前，国内外均无成熟可靠的技术彻底解决这一问题，且该问题自发现以来，一直困扰着电厂技术人员，被定为电厂十大技术问题之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种核电站辅助给水汽轮机转速调节异常的处理方法，旨在解决现有技术中的汽动辅助给水泵在长期自动控制状态下存在运行转速自动下降的技术问题。

本发明的技术方案是：提供了一种核电站辅助给水汽轮机转速调节异常的处理方法，包括以下步骤：

A、研究辅助给水汽轮机在自动控制状态下运行转速自动下降的机理；

B、根据所述机理及辅助给水汽轮机转速设计曲线，重新制定调速器转速设定方法。

进一步地，在所述步骤A中，转速自动下降的机理在于调速器速度设定活塞与金属配合部位的控制油在随温度上升后泄漏量产生变化导致转速缓慢下降

进一步地，所述金属配合部位为活塞缸或高速限制阀。

进一步地，在所述步骤B中，所述转速设计曲线为蒸汽压力-转速对应曲线。

进一步地，在所述步骤B中，通过调整调速器高速限制阀的限位螺钉的高度，对调速器转速定值进行重新设定。

进一步地，所述调速器转速定值的设定具体包括以下步骤：

校验调速器各固定参数的初始状态；

设定试验油温为120℉～180℉，调速器转速为300rpm时的油压为95psi～120psi；

设定调速器在蒸汽压力为不同数值时的转速。

进一步地，所述调速器各固定参数的校验包括试验台表计标定检查、调速器铭牌信息核对及调速器手动旋钮位置。

进一步地，设定调速器在蒸汽压力为不同数值时的转速包括分别设定调速器在蒸汽压力为15psi、17psi、3psi及0psi时的转速。

进一步地，在调速器转速定值设定时，将调速器在蒸汽压力为3psi时的转速设置成与在蒸汽压力为0psi时的转速接近。

进一步地，在调速器转速定值设定时，将调速器转速最高转速限制在965rpm±2rpm。

进一步地，所述调速器转速定值的设定还包括蒸汽压力为3psi时的差速试验。

进一步地，所述调速器转速定值的设定还包括调速器超速试验。

进一步地，在超速试验时，所述调速器的转速为1098rpm。

实施本发明的核电站辅助给水汽轮机转速调节异常的处理方法，具有以下有益效果：通过研究辅助给水汽轮机在自动控制状态下运行转速自动下降的机理，并根据转速自动下降的机理及辅助给水汽轮机转速设计曲线，优化了调速器转速设定方法，解决了转速自动下降问题，提高了辅助给水汽轮机在事故工况下长期运行的可靠性，从而提高了核电站的核安全水平；同时减少了日常试验的监测成本，还减少了因转速下降问题而导致额外更换调速器备件的维修。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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是本发明实施例提供的核电站辅助给水汽轮机转速调节异常的处理方法流程图；

图2是本发明实施例提供的速度调节螺母调整对汽压-转速曲线的影响示意图；

图3是本发明实施例提供的辅助给水汽轮机的转速设计曲线。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实 施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接或间接在另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接或间接连接到另一个元件。

还需要说明的是，本发明实施例中的左、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。

如图1所示，本发明实施例提供的核电站辅助给水汽轮机转速调节异常的处理方法，其包括以下步骤：

S1、研究辅助给水汽轮机在自动控制状态下运行转速自动下降的机理；

S2、根据辅助给水汽轮机在自动控制状态下运行转速自动下降的机理及辅助给水汽轮机转速设计曲线，重新制定调速器转速设定方法，进而解决辅助给水汽轮机在自动控制状态下运行转速自动下降的问题，

其中，辅助给水汽轮机设计商与调速器的厂家不同，现有技术为厂家通用的调速器转速设定方法，并未考虑到核电站核安全相关设备的重要性，存在超出核电厂安全相关系统和设备定期试验监督大纲要求的风险，严重时将影响汽轮机长时间运行的可靠性。本发明实施例通过研究辅助给水汽轮机在自动控制状态下运行转速自动下降的机理，并根据转速自动下降的机理及辅助给水汽轮机转速设计曲线，优化了调速器转速设定方法，解决了转速自动下降问题，提高了辅助给水汽轮机在事故工况下长期运行的可靠性，从而提高了核电站的核安全水平；同时减少了日常试验的监测成本，还减少了因转速下降问题而导致额外更换调速器备件的维修。

具体地，在上述步骤S1中，根据长时间的原因调查及试验验证，发现辅助给水汽轮机在自动控制状态下运行转速自动下降现象与调速器定值设定有关，转速自动下降机理在于调速器速度设定活塞与金属配合部位的控制油在随温度 上升后泄漏量产生变化导致转速缓慢下降。其中，金属配合部位为活塞缸或高速限制阀等。

在上述步骤S2中，根据转速下降的机理，并根据辅助给水汽轮机蒸汽压力-转速对应曲线，通过调整调速器高速限制阀限位螺钉的高度，对调速器转速定值进行重新设定，改变调速器速度设定活塞与活塞缸、高速限制阀等部位控制油的泄漏量，使泄漏量处于稳定平衡的状态，从而忽略温度对控制油的粘度变化影响，进而解决了转速自动下降的问题。

为了证明辅助给水汽轮机的转速下降与调速器定值设定有关，在压缩空气超速试验期间增加模拟汽机自动控制状态下的转速验证试验，并对调速器进行转速定值调整，试验方案如下：

(1)在压缩空气试验汽机冲转工况下，现场模拟蒸汽压力(ASG008MP)输入电流信号控制转速；

(2)将辅助给水汽轮机设置为转速自动控制方式；

(3)模拟ASG008MP能感受到正常蒸汽压力75bar、70bar、65bar、60bar平台的电流信号控制转速，记录在这四个不同平台的转速的变化，并记录转速控制通道中各环节设备的相关参数。

在辅助给水汽轮机转速通道模拟试验中，在没有进行辅助给水汽轮机调速器速度调节螺母调整之前，辅助给水汽轮机存在转速自动下降的现象，下降幅度约为40rpm，试验记录数据如下表1所示。

表1 D2ASG001TC为进行转速调节之前实验数据

在对调速器速度调节螺母进行调节，将辅助给水汽轮机稳定运行转速调高约50rpm之后，重新进行辅助给水汽轮机转速通道模拟试验，辅助给水汽轮机转速保持稳定，未出现转速自动下降的现象，具体如下表2所示。

表2 D2ASG001TC为进行转速调节之后试验数据

在具体应用中，辅助给水汽轮机通常使用的调速器为WOODWORD PG-PL调速器，该型号调速器是通过控制伺服活塞的位置来控制转速的，通过增加或减小伺服活塞上部腔室的油压使伺服活塞向下或向上的移动，最终得到一个较高或较低的转速。在PG-PL调速器内部，速度调节的大小受速度设定活塞的位置影响，活塞下移压缩速度设定弹簧使设定转速升高；活塞的上移或下移通过对速度设定缸进行排油或注油实现。速度设定缸的排/注油受速度设定阀芯控制，每当速度设定改变时，速度设定阀芯都会在复位杠杆的作用下回到原位并阻止油进出速度设定缸。飞铁系统通过调速滑阀与调速器驱动轴相连，飞铁的离心力与速度设定弹簧的压力在推力轴承处合并，当两个力达到平衡时调速滑阀回到中位并关闭动力缸的油口，使动力活塞位置保持不变。

另外，PG-PL调速器的转速控制主要的调节反馈部件为飞铁，飞铁受力平衡如下：在调速器内部，实际转速和设定转速最终分别转换为两个力F(a)和F(d)。其中，F(a)＝飞铁离心力＝实际转速；F(d)＝调速弹簧压力＝设定转速；当调速器转速稳定时F(a)＝F(d)，两个力在推力轴承处达到平衡。

调速器在受到负载变化时转速经内部部件的自动调节，将重新恢复至整定转速，以增加转速调整过程为例，PG-PL调速器的响应过程如下：

(1)降低调速器控制气压，波纹管所受压力减小，速度设定阀芯下移，高压油流入速度设定缸，速度设定活塞下移；

(2)速度活塞下移并带动复位杠杆转动，复位弹簧受拉并使速度设定阀芯复位，活塞下移的同时压缩速度设定弹簧，使飞锤向内收缩，调速滑阀下移；

(3)调速滑阀下移，动力油口打开，高压油流入缓冲补偿系统，补偿活塞右移并向动力缸注入同样体积液压油，同时活塞右侧补偿弹簧受压、左侧弹簧受拉，导致活塞左侧油压大于右侧油压；

(4)同时补偿活塞两侧的压差作用于调速滑阀补偿块上下两面，并且补偿块下面压力大于上面压力，产生一向上的补偿力，将调速滑阀向上提起直到调速滑阀重新回到原点并关闭动力油口；

(5)动力油口关闭同时动力活塞运动到一个新位置，开大阀门，汽轮机开始升速；

(6)随着汽轮机转速的提升，飞铁离心力增大，与此同时，补偿活塞两侧的油通过针形阀开始泄压，补偿块上下两面压差降低，补偿力减小，如果针形阀设置合理，飞铁离心力增大的速率与补偿力减小速率相等，飞铁将保持在垂直位置不动，调速滑阀不动，动力活塞输出位置不变，汽轮机稳定在一个更高的转速平台。

进一步地，如图2所示，经调整WOODWARD调速器速度调节螺母提高调速器转速设定后转速自动下降现象消失的原理解析如下：通过速度调节螺母调高或调低调速器转速设定，使汽压-转速关系曲线平行上移或下移，如图2中的曲线L1、L2和L3所示；调高转速设定后，使高速限制阀与限位螺钉提前接触，使高速限制阀处的泄漏增加，从而可忽略温度对控制油的粘度变化影响， 保持该处泄漏量的稳定；调高转速设定后，速度设定活塞与活塞缸的接触在新的位置，避免之前位置有磨损的影响，使该处泄油量减少；通过以上两点，使控制油的泄漏量保持稳定，使其压力保持稳定，从而转速保持稳定。

进一步地，调速器转速定值的设定具体包括以下步骤：

校验调速器各固定参数的初始状态；

设定试验油温为120℉～180℉，调速器转速为300rpm时的油压为95psi～120psi；

设定调速器在蒸汽压力为不同数值时的转速。

其中，调速器各固定参数的校验包括试验台表计标定检查、调速器铭牌信息核对及调速器手动旋钮位置。具体地，试验台表计标定检查包括检车气压表是否标定在合格期限以及检查转速表是否标定在合格期限；调速器铭牌信息核对通过参考调速器铭牌进行一一核对；调速器手动旋钮位置在初始状态是属于“MAX”位置。

进一步地，设定调速器在蒸汽压力为不同数值时的转速包括分别设定调速器在蒸汽压力为15psi、17psi、3psi及0psi时的转速。其中，设定调速器在蒸汽压力为15psi时的转速为352rpm±2rpm；设定调速器在蒸汽压力为17psi时的转速为352rpm±2rpm；设定调速器在蒸汽压力为3psi时的转速为955rpm-965rpm，此时关闭供气阀1min，转速维持不变或者查漏验证，调速器油位在窗口中部稳定；设定调速器在蒸汽压力为0psi时的转速为965rpm±2rpm。

优选地，在调速器转速定值设定时，将调速器在蒸汽压力为3psi时的转速设置成与在蒸汽压力为0psi时的转速接近，这样可以保证在日常蒸汽压力下，调速器的高速限制阀可以与限位螺钉完全接触，增大控制油的泄漏量，避免运行温度逐渐增加而对调速器的转速产生影响。

进一步优选地，在调速器转速定值设定时，根据辅助给水汽轮机的转速设计曲线(如图3所示)，并根据辅助给水汽轮机的历史运行数据，将调速器最高转速限制在965rpm±2rpm(对应辅助给水汽轮机的转速为6031.25rpm±12.5rpm)。

进一步优选地，调速器转速定值的设定还包括在蒸汽压力为3psi时的差速试验，此时，调速器在加负荷、减负荷干扰后转速可以快速恢复。

进一步优选地，调速器转速定值的设定还包括调速器超速试验，在超速试验时，调速器的转速优选为1098rpm。

此外，调速器转速定值的设定还包括在蒸汽压力为0psi，且调速器手动旋钮处于“MIN”位置时的转速为352rpm±2rpm；在调速器校验合格后恢复手动旋钮初始位置，即“MAX”位置；补偿针形阀开度为1/4圈～2圈，其中1/16圈～1/4圈比较符合DYB和LA现场需求。

综上所述，本发明实施例通过研究辅助给水汽轮机在自动控制状态下运行转速自动下降的机理，并根据转速自动下降的机理及辅助给水汽轮机转速设计曲线，优化了调速器转速设定方法，解决了转速自动下降问题，提高了辅助给水汽轮机在事故工况下长期运行的可靠性，从而提高了核电站的核安全水平；同时减少了日常试验的监测成本，还减少了因转速下降问题而导致额外更换调速器备件的维修。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种核电站辅助给水汽轮机转速调节异常的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、研究辅助给水汽轮机在自动控制状态下运行转速自动下降的机理；

B、根据所述机理及辅助给水汽轮机转速设计曲线，重新制定调速器转速设定方法。

2.如权利要求1所述的核电站辅助给水汽轮机转速调节异常的处理方法，其特征在于，在所述步骤A中，转速自动下降的机理在于调速器速度设定活塞与金属配合部位的控制油在随温度上升后泄漏量产生变化导致转速缓慢下降。

3.如权利要求2所述的核电站辅助给水汽轮机转速调节异常的处理方法，其特征在于，所述金属配合部位为活塞缸或高速限制阀。

4.如权利要求1所述的核电站辅助给水汽轮机转速调节异常的处理方法，其特征在于，在所述步骤B中，所述转速设计曲线为蒸汽压力-转速对应曲线。

5.如权利要求1所述的核电站辅助给水汽轮机转速调节异常的处理方法，其特征在于，在所述步骤B中，通过调整调速器高速限制阀的限位螺钉的高度，对调速器转速定值进行重新设定。

6.如权利要求5所述的核电站辅助给水汽轮机转速调节异常的处理方法，其特征在于，所述调速器转速定值的设定具体包括以下步骤：

校验调速器各固定参数的初始状态；

设定试验油温为120℉～180℉，调速器转速为300rpm时的油压为95psi～120psi；

设定调速器在蒸汽压力为不同数值时的转速。

7.如权利要求6所述的核电站辅助给水汽轮机转速调节异常的处理方法，其特征在于，所述调速器各固定参数的校验包括试验台表计标定检查、调速器铭牌信息核对及调速器手动旋钮位置。

8.如权利要求6所述的核电站辅助给水汽轮机转速调节异常的处理方法，其特征在于，设定调速器在蒸汽压力为不同数值时的转速包括分别设定调速器在蒸汽压力为15psi、17psi、3psi及0psi时的转速。

9.如权利要求8所述的核电站辅助给水汽轮机转速调节异常的处理方法，其特征在于，在调速器转速定值设定时，将调速器在蒸汽压力为3psi时的转速设置成与在蒸汽压力为0psi时的转速接近。

10.如权利要求8所述的核电站辅助给水汽轮机转速调节异常的处理方法，其特征在于，在调速器转速定值设定时，将调速器转速最高转速限制在965rpm±2rpm。

11.如权利要求6所述的核电站辅助给水汽轮机转速调节异常的处理方法，其特征在于，所述调速器转速定值的设定还包括蒸汽压力为3psi时的差速试验。

12.如权利要求6所述的核电站辅助给水汽轮机转速调节异常的处理方法，其特征在于，所述调速器转速定值的设定还包括调速器超速试验。

13.如权利要求12所述的核电站辅助给水汽轮机转速调节异常的处理方法，其特征在于，在超速试验时，所述调速器的转速为1098rpm。