3汽機旁路系統(tǒng)GCT

1、 2.1.3 汽機旁路系統(tǒng) GCT 一 系統(tǒng)功能 1 功能 汽機旁路系統(tǒng)是為了適應機組的 啟停及事故處理 的需要而設置的，該系統(tǒng)能為一回路提供一個 人 為負荷 。 汽機旁路系統(tǒng)的主要功能是在汽輪發(fā)電機 突然減負荷或在汽輪機脫扣 情況下， 排走蒸汽發(fā)生器 內產生的過量的蒸汽， 防止蒸汽發(fā)生器平安閥動作； 在熱停堆和最初冷卻階段， 排出由裂變產物和運轉 主泵所產生的剩余釋熱和顯熱，直至余熱排出系統(tǒng) RRA 投入使用 。它由 凝汽器蒸汽排放系統(tǒng)及大氣蒸 汽排放系統(tǒng) 組成。 1 凝汽器蒸汽排放系統(tǒng) GCTc 在凝汽器蒸汽排放系統(tǒng)投入工作時，可起到如下作用： I允許核電廠接受突然的負荷下降直至甩全負荷

2、，而不引起反響堆緊急停閉和不觸發(fā) 翻開蒸發(fā)器平安閥； n允許在一定條件下汽輪機脫扣時不引起反響堆緊急停堆； 出允許反響堆接受大于 10煩定功率的階躍變化和每分鐘負荷變化大于 5%額定功率的線性 變化； W反響堆緊急停閉期間 （ a） 防止反響堆冷卻劑過熱和翻開蒸發(fā)器的平安閥和排放閥 （ b） 導出反響堆冷卻劑系統(tǒng)的貯熱和剩余熱量，使反響堆冷卻劑的平均溫度到達零 負荷溫度 V允許手動控制電廠，使反響堆從熱停堆冷卻到 RRAa入工作； VI允許在汽輪機啟動前使二回路暖管， 在控制棒手動運行范圍內 015%Pn逐步實現汽 輪機帶負荷。 2 大氣蒸汽排放系統(tǒng) GCTa 在凝汽器蒸汽排放系統(tǒng)不能用時，

3、GCT整供一個人為的負荷，并具有如下的功能： I 允許將反響堆冷卻劑系統(tǒng)冷卻到余熱排出系統(tǒng)能夠投入工作的工況點； n控制蒸發(fā)器壓力為零負荷時的值，并維持反響堆冷卻劑的平均溫度在熱停堆的溫度上； 出允許防止翻開蒸發(fā)器的平安閥，而且在它們已經滿足運行要求時能及時關閉。 3 平安功能 1 保護反響堆冷卻劑系統(tǒng)防止一回路 過熱 和二回路 超壓 蒸汽發(fā)生器的平安閥與核平安有關，而蒸汽排放系統(tǒng)與核平安無關。GCTt出汽機負荷突然變化所 產生的多余的蒸汽， 就使反響堆冷卻劑系統(tǒng)得到有效的冷卻， 從而保護反響堆冷卻劑系統(tǒng)， 防止一回路 過熱和二回路超壓。 （ 2） 保護反響堆冷卻劑系統(tǒng)防止 過冷 由于蒸汽管道

4、的破裂那么產生與負荷突然下降的相反的效應，二回路導出更多的熱量，反響堆冷卻 劑那么會過冷。為了防止此時出現閥門的意外翻開導致冷卻劑進一步冷卻那么應閉鎖有關的閥門。 注意：萬一失去了電力和控制空氣的動力，那么必然引起大氣排放閥和凝汽器排放閥的關閉。 （ 3） 平安停堆 平安停堆對應于反響堆在次臨界下的余熱的導出和放射性物質的釋放是滿足在假想事故瞬態(tài)下可 以接受的要求。 萬一蒸汽排放系統(tǒng)損壞，那么依靠蒸發(fā)器平安閥導出剩余發(fā)熱。 因而凝汽器排放系統(tǒng)和大氣排放閥不必有這樣平安作用的要求。但是大氣排放系統(tǒng)應有如下的安 全要求，即萬一蒸發(fā)器管子斷裂時限制放射性的擴散。為了使大氣排放閥即使在發(fā)生事故時也能運

5、行， 每兩個大氣排放閥的控制都配備有單獨的壓縮空氣罐。 二 系統(tǒng)描述 1） 系統(tǒng)組成 汽機旁路系統(tǒng)由凝汽器排放系統(tǒng)和大氣排放系統(tǒng)組成，參圖示 2 。 1 凝汽器蒸汽排放系統(tǒng) 凝汽器蒸汽排放系統(tǒng)由從排放總管上引出的 12 根管道組成， 連接在蒸發(fā)器隔離閥和汽輪機入口閥 門的主蒸汽管道上。 每個凝汽器有 4 根進汽管，每邊各 2 根。 在每根進汽管上裝有一個手動隔離閥 常 開和一個用壓縮空氣操縱的旁路排放控制閥。 12 根蒸汽排放管進入凝汽器后與安裝在凝汽器頸部的 擴壓器相連。冷卻水為凝結水， 來自凝結水泵的出口，過了手動隔離閥后供水管分岔。 二根母管引到汽 輪機凝汽器的兩側，在每根母管上安裝有一

6、個用壓縮空氣操縱的控制閥。 排向凝汽器的 12 個減壓閥分為三組，第一、第二和第三組分別有三個、三個和六個減壓閥。 2） 2 大氣蒸汽排放系統(tǒng) 大氣蒸汽排放系統(tǒng)由四根獨立的管線組成，每兩根管線連接在相應的一條主蒸汽管道上，它們處 在反響堆平安殼外， 主蒸汽隔離閥上游， 壓力整定值分別為 7.85MPa 和 8.05MPa。 在每根管線上裝有一 個電動隔離閥和一個氣動控制閥。 每兩個氣動控制閥裝配有一個壓縮空氣罐， 以便在空氣壓縮系統(tǒng)失靈 后仍可工作 2 小時可向單閥連續(xù)供氣 4 小時 。氣動蒸汽排放控制閥后裝有一個消音器，蒸汽是通過 消音器排入大氣的，以降低系統(tǒng)的噪音水平。 2 設備說明 我們

7、知道 GCT 的主要功能是在汽輪發(fā)電機突然減負荷或是在汽輪機脫扣情況下， 排走蒸發(fā)器內產 生的過量的蒸汽， 防止蒸發(fā)器平安閥動作。 在熱停閉和最初冷卻階段， 排出由裂變產物和運轉主泵所產 生的剩余釋熱和顯熱， 直至 余熱排出系統(tǒng) RRA 投入使用。 GCT 排放容量確實定， 應根據核電廠設計的 不同要求，通常在 50% 100%范圍內，此值顯著高于常規(guī)火電廠旁路系統(tǒng)所取的值 10 30% 。這反 映了核電廠在平安方面的特殊要求。 較大的排放容量相應于較大的處理事故排放的能力， 但同時也意味 著凝汽器將承受 較大的蒸汽排放負荷 。 盡管凝汽器傳熱面積不是按事故排放工況而確定的， 但應在排放 工況

8、下校核凝汽器的背壓值，且不應到達停機背壓整定值。秦山二期核電廠額定熱功率為 1930MW ， 蒸汽壓力為 6.71Mpa.a,額定流量為 1072.8kg/s, GCT c旁路系統(tǒng)的排放容量為 85%的額定流量即 911.9kg/s。 汽機旁路系統(tǒng)還包括一個大氣蒸汽排放系統(tǒng)， 當凝汽器發(fā)生故障，不能接受排汽時，GCTa投入 工作，以擔負平安功能。 GCT a的氣動蒸汽排放閥的排放量通常為額定蒸汽流量的 1015%,其動作 壓力整定值介于蒸發(fā)器零負荷壓力及平安閥開啟壓力之間。 平安閥是防止一、二回路超壓的 最后保護措施 ，其總排放量取為額定蒸汽流量的 110%，但單只安 全閥排放量受以下條件限制

9、： 在反響堆熱停堆工況下， 當一只平安閥失控開啟時， 不會引起反響堆所不 允許的過度冷卻。因此平安閥通常取為多組分組設置，各組平安閥動作壓力整定值也不相同。 3） 1 減壓閥 在6.3Mpa.a下，各個減壓閥的設計排量為 76.8kg/s。第一組閥的快開時間為 2.5S,第二、三組閥 的快開時間為2S,所有組的調節(jié)開啟時間為 10S。每個閥的排放容量為蒸汽額定流量的 7.08% o第一、 二、三組閥門由 12 根管道連接形成凝汽器蒸汽排放系統(tǒng)，它們每組都分別連接到三個凝汽器，因此， 在 GCT 系統(tǒng)工作時，各個凝汽器的工作情況是一樣的。根據工作容量的需要，三個組按順序逐個投入 工作。 2氣動蒸

10、汽排放控制閥 在每個 GCT a 排放管線上都裝有一個電動隔離閥和一個氣動蒸汽排放控制閥，這個控制閥的工 作特性： 最大運行壓力 最大運行溫度 流量76bar.a時 關閉時間 工作壓力范圍 4） 消音器 在上述的每個氣動排放閥的管線上都配有一個消音器，以減小噪音再排向大氣。 消音器設計流量 76bar， 292 230t/h 消音器最大流量 86bar ， 316 478t/h 總噪音水平 3。 否那么，汽機脫扣時并不引起反響堆緊急停堆。汽機脫扣而沒有引起反響堆緊急停堆與汽機甩負荷 和帶廠用電運行的情況是相同的，多余的蒸汽由 GCT導出。 W反響堆緊急停堆 反響堆緊急停堆將引起汽輪機脫扣而使得

11、蒸汽發(fā)生器壓力上升。 如果凝汽器是可用的，汽機旁路系統(tǒng)動作就可以防止蒸發(fā)器平安閥的動作。 反響堆緊急停堆引起汽機旁路系統(tǒng)的排放是由冷卻劑平均溫度加以控制。參考溫度 Tref0 是由汽輪 機入口的壓力轉換得到的。 閥門翻開的規(guī)律那么是根據緊急停堆引起調節(jié)棒下插和汽機旁路系統(tǒng)導出的功 率間的失配所確定的。 在正常的滿負荷運行時， 汽輪機脫扣并伴隨反響堆緊急停堆， 那么要考慮對蒸發(fā)器 的緊急供水，如果有低的平均溫度信號 Tavg295.4C出現，那么正常的給水系統(tǒng)要被隔離。 2 大氣蒸汽排放系統(tǒng) 汽機旁路系統(tǒng)的大氣排放閥的壓力整定分別是 78.5bar和80.5bar,所以在機組正常運行或是甩負 荷

12、和反響堆停堆情況下， 凝汽器又可用， 那么在蒸發(fā)器出口的的蒸汽壓力實際上低于此壓力整定值， 因而 大氣排放閥處于關閉位置。 如果凝汽器不可用，那么旁路系統(tǒng)被閉鎖，蒸汽發(fā)生器壓力升高，控制回路翻開大氣排放閥并且在 平安閥動作之前，允許排放大于 10%的額定流量滿負荷 。隨著一回路剩余熱量減少，大氣排放閥逐 漸關閉。 4 啟動和正常停運 1 凝汽器蒸汽排放系統(tǒng) 如果凝汽器是可用的，在機組的 正常啟動和正常停閉期間 ，我們可以用手動調節(jié)蒸汽集管的壓力 和給定壓力之間的偏差來控制多余的蒸汽向凝汽器排放從而使機組正常的啟動和停閉。 控制回路是根據 蒸汽集管的壓力與手動調整的壓力偏差信號加以調節(jié)的。 這個

13、偏差信號作用到第一、 二組的六個減壓閥 上，僅當有關的邏輯信號也發(fā)生作用時，這些閥門才翻開。這些減壓閥根據這個“偏差信號的幅度， 按鈕局部地或全部地慢慢翻開 。這種運行方式不會引起閥門迅速開啟。 I 機組啟動 反響堆只允許從熱停堆到達臨界，反響堆冷卻劑系統(tǒng)的的平均溫度那么由反響堆冷卻劑泵維持，使 之從 180升到 290.8 。由蒸發(fā)器出口抽取蒸汽加熱蒸汽管線的蒸汽量要受到限制，只是當反響堆冷 卻劑的 平均溫度超過 200，才抽取更大量的蒸汽來加熱二回路，供給主汽輪機。 在這個運行階段，凝汽器蒸汽排放是控制蒸汽集管直接排汽到汽輪機入口的壓力來調節(jié)的。在最 初階段，蒸汽集管壓力控制點是選擇在無負

14、荷時所對應的蒸汽壓力 76bar 。隨著反響堆功率的增加， 汽輪機被加速，發(fā)電機那么同步運行。當反響堆功率到達 15%額定功率，那么控制棒控制系統(tǒng)轉換到自動方 式，當旁路閥關閉，那么蒸汽旁路系統(tǒng)從壓力控制模式轉換到溫度控制模式。 n反響堆冷卻 （ a） 熱備用 汽輪發(fā)電機組根據其減負荷的要求逐漸地減負荷運行直到為 15%的額定負荷 ， 其旁路系統(tǒng)是在平均 溫度控制下自動投入運行。一般的說，當預定的壓降小于每分鐘 5%額定負荷，那么蒸汽旁路系統(tǒng)不投入 運行。當汽輪發(fā)電機組降負荷到 15%勺額定負荷之下，那么 GCT系統(tǒng)由溫度控制的自動控制方式改變?yōu)檎?汽集管壓力控制的手動控制方式， 操縱員可調整

15、壓力的整定值， 使由反響堆產生的而未被機組所利用的 多余蒸汽排向凝汽器。 冷卻應在反響堆冷卻劑系統(tǒng)的降溫速率極限以內，通過降低壓力整定值來手動進行的。當汽輪發(fā) 電機組的電功率低于幾個兆瓦時，機組與電網解列。蒸汽旁路系統(tǒng)便向凝汽器排出所產生的全部蒸汽， 其壓力就相當于零負荷時的壓力 7.6MPa 。 （ b） 熱停堆 反響堆的這種運行狀態(tài)不會引起對蒸汽旁路系統(tǒng)的任何其他干預，旁路系統(tǒng)仍然受蒸汽集管壓力 的的控制，調節(jié)到 7.6MPa,蒸汽旁路系統(tǒng)向凝汽器排出運行中的反響堆冷卻劑泵帶來的功率和反響堆 的余熱。 （ c） 冷停堆 這一運行階段能使反響堆冷卻劑系統(tǒng)從 290.8 熱停堆狀態(tài)冷卻到 18

16、0 ， 180對應于余熱 排出系統(tǒng)投入運行的溫度。 （ d） 大氣蒸汽排放系統(tǒng) I 機組啟動 在反響堆冷卻劑系統(tǒng)加熱期間，由反響堆冷卻劑泵、穩(wěn)壓器的加熱器和反響堆余熱產生的總的熱 量加熱反響堆冷卻劑系統(tǒng)。在這期間，沒有蒸汽排向大氣。 n反響堆冷卻 如果反響堆在熱備用、熱停堆和冷停堆的情況下 ，凝汽器不可用 ，那么大氣蒸汽排放系統(tǒng)投入工作， 蒸汽排向大氣。 其操作程序與凝汽器排放投入工作時的反響堆冷卻劑的情況相同， 操縱員根據蒸汽發(fā)生 器出口壓力整定值來調節(jié)大氣蒸汽排放系統(tǒng)的控制回路。 5 其它運行 1 凝汽器蒸汽排放系統(tǒng) I 系統(tǒng)內部的故障和事故 凝汽器蒸汽排放閥的意外翻開 在一定負荷下機組投

17、入自動運行時 溫度控制系統(tǒng)投入 ，排汽閥需要由模擬控制信號和邏輯允許 信號共同作用。 這些信號是由兩個別離的傳感器引入的， 這些蒸汽排汽閥的意外翻開的幾率是受到嚴格 限制的。然而，即使在這種情況下，在低的溫度信號下 P12,即要求Tavg284C蒸汽旁路系統(tǒng)也應 該被閉鎖。這種蒸汽排放閥的閉鎖所提供的保護防止了相當于蒸汽管道的破裂而使堆芯過冷事故的發(fā) 生。 在壓力控制模式下，旁路翻開能提供 50%勺旁路容量，這要求操縱員以手動方式控制之。實際上， 根據溫度控制模式或者壓力控制模式的轉換， 一個自動化裝置可以防止操縱員的誤操作。 在防止蒸汽排 汽閥意外翻開的情況下，它能提供的保護防止了蒸汽管道的

18、破裂， 保護了堆芯。如果一個或幾個閥門組 處在開啟的位置，操縱員應該利用相關的隔離閥使這些閥門分別的隔離。 (n)系統(tǒng)外部的故障和事故 (a)失去電源供給 這一故障使得大氣排放閥投入運行。因為這時假定凝汽器失去真空，凝汽器不可用。蒸汽發(fā)生器 的第一組平安閥翻開，排放閥調節(jié)壓力到其整定值( 7.6MPa),并引起平安閥關閉。 (b)凝汽器瞬時失去真空 這一故障不同于上述失去電源，不同在于反響堆冷卻劑流量是有效的，以及在于可能會發(fā)生非延 時的緊急停堆。它使通向凝汽器的蒸汽旁路不可用， 并引起或導致使用向大氣排汽的系統(tǒng)， 這決定于該 裝置處于正常運行工況還是處于停止運行的過程。 (2)大氣蒸汽排放系

19、統(tǒng) (I)大氣蒸汽排放閥意外翻開 這里僅涉及到一只排放閥。它排汽的流量小于平安閥的流量。如果有一只閥門處在開的位置或者 大量泄漏，操縱員那么應利用相關的電動隔離閥隔離這個有故障的閥門。 (n)失去儀用空氣 萬一壓縮空氣供給故障了，其輔助的壓縮空氣罐還可維持兩個小時的工作。 (出)失去控制信號 失去了控制信號，那么驅動壓力減少了閥門的關閉或者保持閥門的關閉。 四.系統(tǒng)控制原理 （ 1） 蒸汽排放系統(tǒng) 每個GCT的氣動控制閥接受兩類信號：一類是 類是邏輯 允許信號。其氣動閥的控制原理見以下圖。 在氣動排放閥的供氣管線上有 3 個電磁閥及一個氣控制開啟信號，包括調制信號及快開信號，另 冗余允許信號

20、壓縮空氣 -XP主凝汽器 排放閥 電/氣轉換器來的 調節(jié)信號 S2 Si 氣動定位器 S3 排氣 圖(1)排放閥控制原理 快速翻開信號 動定位器，電氣轉換器來的調制信號經氣動定 位器轉換為開啟排放閥開度的比例的氣壓， 此空氣源由壓縮空氣系統(tǒng)供給， 經過 3 個電磁閥允許后去打 開GCT排放閥。在某些瞬態(tài)情況下， 快開信號直接作用在電磁閥 S3上，使壓縮空氣經 0的2 3路通， 再經邏輯允許信號電磁閥 S2、 S1 的 1 3 路通，將 GCT 排放閥全翻開。 考慮平安的因素， 使用了一些邏輯允許閉鎖信號， 此信號具有冗余， 分 A/B 列， 任一列信號產生， 均導通電磁閥 S2、 S1 的 2 3 路，使閥門排氣后關閉。 由上可見，閥門