管理類《核電廠儀表及控制基礎(chǔ)》第2單元-2 TOS

第2單元主汽輪機(jī)控制和珍斷系統(tǒng)（TOS）

TOS概述主汽輪機(jī)控制（MTC）主汽輪機(jī)保護(hù)（MTP緊急跳閘系統(tǒng)（ETS）汽輪機(jī)監(jiān)測(cè)儀表（TSI）汽輪機(jī)診斷監(jiān)測(cè)（TDM）TOS相關(guān)其它系統(tǒng)和設(shè)備轉(zhuǎn)子應(yīng)力監(jiān)測(cè)（RSM）汽水分離再熱器（MSR）控制

目錄

1.TOS概述

汽輪機(jī)控制和診斷系統(tǒng)（TOS）由汽輪機(jī)廠設(shè)計(jì)組態(tài)，系統(tǒng)硬件設(shè)備與DCS系統(tǒng)相同。汽輪機(jī)控制和診斷系統(tǒng)（TOS）的控制機(jī)柜布置在汽輪機(jī)廠房。汽輪機(jī)監(jiān)視儀表系統(tǒng)（TSI）和汽輪機(jī)振動(dòng)監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)（TMS）與電廠控制系統(tǒng)（PLS）和汽輪機(jī)控制和診斷系統(tǒng)（TOS）的接口主要采用通訊與硬接線的方式。1.TOS概述（續(xù)）DEH系統(tǒng)的主要功能包括：汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速控制、自動(dòng)同期控制、負(fù)荷控制、參與一次調(diào)頻、機(jī)/堆協(xié)調(diào)控制、快速減負(fù)荷、主汽壓控制、單閥/多閥解耦控制、閥門試驗(yàn)、汽輪機(jī)程控啟動(dòng)、OPC控制、甩負(fù)荷及失磁工況控制、與DCS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、手動(dòng)控制等。主汽輪機(jī)控制系統(tǒng)（MTC）能夠自動(dòng)控制流入汽輪機(jī)的蒸汽量來(lái)維持汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的平衡。1.TOS概述（續(xù)）TOS系統(tǒng)主要包括以下四個(gè)部分：主汽輪機(jī)控制(MTC)：汽機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的自動(dòng)和手動(dòng)控制；主汽輪機(jī)保護(hù)(MTP)：保護(hù)停機(jī)、自動(dòng)緊急跳機(jī)；汽輪機(jī)監(jiān)測(cè)儀表(TSI)：汽輪發(fā)電機(jī)機(jī)械狀況的監(jiān)測(cè)；汽輪機(jī)診斷監(jiān)測(cè)(TDM)：汽輪發(fā)電機(jī)監(jiān)測(cè)和診斷。TOS還向Ovation數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳送數(shù)據(jù)，使其它系統(tǒng)能訪問(wèn)TOS系統(tǒng)的狀態(tài)。非安全級(jí)平臺(tái)TOS部分控制規(guī)模開(kāi)關(guān)量輸入1081點(diǎn)開(kāi)關(guān)量脈沖輸入3點(diǎn)開(kāi)關(guān)量輸出326點(diǎn)模擬量輸入421點(diǎn)模擬量輸出79點(diǎn)熱電阻（RTD）輸入193點(diǎn)注：TOS部分的最終I/O量由T-G制造商負(fù)責(zé)確定。2.主汽輪機(jī)控制（MTC）

操縱員自動(dòng)控制（OA）執(zhí)行額定汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速和基本負(fù)荷控制工況下的全部功能。OA/OPC控制器內(nèi)的TOS控制邏輯計(jì)算定值、目標(biāo)值和速率?？刂破鞲鶕?jù)當(dāng)前的定值可以為速度控制和三個(gè)獨(dú)立的負(fù)荷控制回路修正閥門需求指令信號(hào)。三種單獨(dú)的負(fù)荷控制回路包括：速度（頻率）校正回路、功率回路和汽機(jī)沖動(dòng)級(jí)壓力反饋回路。操縱員自動(dòng)和超速保護(hù)控制（OA/OPC）當(dāng)DEH處于沒(méi)有反饋的自動(dòng)模式，并且反應(yīng)堆處于額定壓力和溫度條件下時(shí)，參考值與實(shí)際功率應(yīng)匹配。OA控制器將按照調(diào)節(jié)閥流量特性曲線確定調(diào)節(jié)閥閥位超速保護(hù)控制（OPC）由超速功能、關(guān)閉截止閥功能、預(yù)先降負(fù)荷（LDA）功能和超速跳閘功能來(lái)實(shí)現(xiàn)。自動(dòng)汽輪機(jī)控制（ATC）功能使用來(lái)自轉(zhuǎn)子應(yīng)力監(jiān)測(cè)（RSM）功能的轉(zhuǎn)子應(yīng)力信息自動(dòng)地使機(jī)組以可能的最快速率加速或加負(fù)荷，并且不會(huì)使汽機(jī)轉(zhuǎn)子應(yīng)力超限值。在速度控制時(shí)，ATC模式將在0～1500rpm范圍內(nèi)自動(dòng)改變需求信號(hào)，同時(shí)監(jiān)測(cè)所有的振動(dòng)、金屬溫度等變量；當(dāng)達(dá)到穩(wěn)定工況時(shí)，保持轉(zhuǎn)速。目標(biāo)轉(zhuǎn)速設(shè)定值升速速率3.主汽輪機(jī)保護(hù)（MTP）主汽輪機(jī)保護(hù)：通過(guò)對(duì)汽輪機(jī)異常的早期監(jiān)測(cè)，使汽輪機(jī)安全停機(jī)，防止汽輪機(jī)損壞。最主要的操作對(duì)象是電磁閥塊：四個(gè)汽輪機(jī)跳機(jī)電磁閥塊；兩個(gè)OPC電磁閥。四個(gè)汽輪機(jī)跳機(jī)電磁閥塊（SV-1到SV-4）組成兩個(gè)（A和B兩列）2取1，正常運(yùn)行時(shí)通電，緊急跳機(jī)油下泄閥關(guān)閉，油壓為11.4-11.5Mpa,安裝在每個(gè)主閥門油動(dòng)機(jī)上的卸載閥關(guān)閉，當(dāng)MTP輸出跳機(jī)信號(hào)，SV-1到SV-4斷電打開(kāi)，緊急跳機(jī)油下泄，卸載閥打開(kāi)，主閥門關(guān)閉，主汽輪機(jī)跳機(jī)。當(dāng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速超過(guò)比如103%滿功率時(shí)，將通過(guò)給OPC電磁線圈通電進(jìn)而關(guān)閉主調(diào)門和再熱調(diào)節(jié)閥的方法來(lái)降低汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速。3.主汽輪機(jī)保護(hù)（MTP）續(xù)正常運(yùn)行時(shí)，SV-MOST通電，當(dāng)緊急跳機(jī)隔膜閥打開(kāi)時(shí)，緊急跳機(jī)油母管泄壓，所有主閥門關(guān)閉，主汽輪機(jī)跳機(jī)；超速跳機(jī)飛錘由彈簧克服離心力來(lái)固定。當(dāng)主汽輪機(jī)速度上升到設(shè)定速度時(shí)，飛錘在離心力作用下彈出。隨后MOST的滑閥打開(kāi)，自動(dòng)跳機(jī)油流出下泄。當(dāng)自動(dòng)跳機(jī)油流出下泄，應(yīng)急跳機(jī)隔膜閥打開(kāi)，緊急跳閘油流出下泄。緊急跳閘油壓?jiǎn)适?dǎo)致所有主閥門(MSV、GV、ICV和RSV)關(guān)閉。

真空低：四個(gè)壓力開(kāi)關(guān)組成兩級(jí)2取1；軸承油壓低：四個(gè)壓力開(kāi)關(guān)組成兩級(jí)2取1；推力軸承磨損：四個(gè)壓力開(kāi)關(guān)組成兩級(jí)2取1；電超速：四個(gè)3取2電路，電超速跳閘定值大約為110%額定轉(zhuǎn)速。MTP觸發(fā)信號(hào)4.緊急跳閘系統(tǒng)（ETS）緊急跳閘系統(tǒng)（ETS）提供了一種快速、精確和有效的保護(hù)手段。系統(tǒng)采用多通道原則連續(xù)監(jiān)測(cè)關(guān)鍵的汽機(jī)參數(shù)，如果參數(shù)超過(guò)汽機(jī)運(yùn)行的安全限值，將給所有蒸汽閥發(fā)送關(guān)閉信號(hào)，使機(jī)組跳閘。4.緊急跳閘系統(tǒng)（ETS）（續(xù)）汽輪機(jī)緊急跳閘系統(tǒng)（ETS）至少具有下列停機(jī)保護(hù)功能：汽機(jī)超速（轉(zhuǎn)速>3300轉(zhuǎn)/分）；軸向位移過(guò)大；三取二邏輯判斷潤(rùn)滑油壓過(guò)低（≤0.02MPa）支持軸承溫度高（>75℃）；或推力軸承溫度高（>75℃）；三取二邏輯判斷凝汽器真空低（＜0.06MPa）發(fā)變組故障；手動(dòng)停機(jī)保護(hù)。

一回路側(cè)聯(lián)動(dòng)觸發(fā)汽輪機(jī)跳閘信號(hào)為了防止或減緩反應(yīng)堆的過(guò)冷，或減少由于汽輪機(jī)失汽而導(dǎo)致設(shè)備損壞，滿足下列條件可觸發(fā)汽輪機(jī)跳閘反應(yīng)堆停堆；蒸汽發(fā)生器窄量程液位高于Hi-2；手動(dòng)主給水隔離。5.汽輪機(jī)監(jiān)測(cè)儀表（TSI）汽輪機(jī)安全監(jiān)視系統(tǒng)（TSI）執(zhí)行監(jiān)測(cè)汽輪發(fā)電機(jī)機(jī)械狀況的功能。TSI提供模擬量檢測(cè)輸出和數(shù)字量跳閘輸出至汽輪機(jī)控制保護(hù)系統(tǒng)。TSI系統(tǒng)主要包括檢測(cè)探頭、信號(hào)前置放大器、專用電纜、具有信號(hào)整定的機(jī)柜、監(jiān)視器和其他設(shè)備。通過(guò)檢測(cè)汽輪機(jī)的振動(dòng)、偏心、軸位移、相對(duì)膨脹、絕對(duì)膨脹、鍵相、零轉(zhuǎn)速監(jiān)視汽輪發(fā)電機(jī)機(jī)械狀況。典型的TSI系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示。5.汽輪機(jī)監(jiān)測(cè)儀表（TSI）（續(xù)）5.汽輪機(jī)監(jiān)測(cè)儀表（TSI）（續(xù)）汽輪機(jī)安全監(jiān)視系統(tǒng)的監(jiān)視參數(shù)包括：機(jī)組轉(zhuǎn)速測(cè)量9個(gè)（1個(gè)電渦流原理的用于就地指示，8個(gè)磁阻原理的用于MTP、MTC系統(tǒng)）。自動(dòng)盤車用的2個(gè)電渦流式機(jī)組零轉(zhuǎn)速（1-99rpm）測(cè)量。用于監(jiān)視轉(zhuǎn)子推力盤相對(duì)于推力軸承的2個(gè)電渦流式轉(zhuǎn)子軸向位移監(jiān)測(cè)。一個(gè)用于監(jiān)視轉(zhuǎn)子偏心率的電渦流式軸系偏心檢測(cè)。機(jī)組膨脹（一個(gè)用于監(jiān)視汽缸的絕對(duì)膨脹，2*2個(gè)用于轉(zhuǎn)子與汽缸間的軸向脹差）。用速度傳感器監(jiān)測(cè)機(jī)組11個(gè)軸承箱的絕對(duì)振動(dòng)。包括發(fā)電機(jī)和勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子軸承在內(nèi)的轉(zhuǎn)子振動(dòng)（用11*2個(gè)電渦流傳感器監(jiān)測(cè)11個(gè)轉(zhuǎn)子軸承的相對(duì)振動(dòng)）監(jiān)測(cè)。6.汽輪機(jī)診斷監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（TDM）TDM的系統(tǒng)功能是完成對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)組機(jī)械參量的監(jiān)測(cè)和自動(dòng)故障診斷，分析汽輪發(fā)電機(jī)的振動(dòng)數(shù)據(jù)是否與限值相符，并把分析結(jié)果顯示在LCD上。TDM系統(tǒng)特點(diǎn)：1.不間斷地對(duì)機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行在線實(shí)時(shí)監(jiān)視；2.完整保留機(jī)組振動(dòng)、起停機(jī)、和升降負(fù)荷等數(shù)據(jù)；3.提供豐富的專業(yè)診斷圖譜；4.長(zhǎng)時(shí)間、大容量地保留機(jī)組歷史數(shù)據(jù)；5.當(dāng)機(jī)組發(fā)生故障時(shí)，能方便地查詢故障變化趨勢(shì)。TDM系統(tǒng)的輸入信號(hào)相對(duì)振動(dòng)波形：11x2絕對(duì)振動(dòng)波形：11x1脈沖：1其它TSI信號(hào)：8電廠數(shù)據(jù)：8軸承金屬溫度：11x1數(shù)據(jù)采集和分析時(shí)間間隔：振動(dòng)向量、電廠數(shù)據(jù)每秒1次，頻譜信號(hào)每2小時(shí)1次；檢查數(shù)據(jù)是否超過(guò)限值，越限時(shí)顯示報(bào)警信息；正常情況下，系統(tǒng)保存歷史數(shù)據(jù)至少10年；報(bào)警時(shí)能提供報(bào)警原因的診斷信息。6.汽輪機(jī)診斷監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（TDM）（續(xù)）TDM執(zhí)行汽輪發(fā)電機(jī)監(jiān)測(cè)和診斷功能，出現(xiàn)報(bào)警時(shí)，系統(tǒng)可以自動(dòng)診斷。系統(tǒng)自動(dòng)診斷出的原因舉例如下：軸不平衡軸裂縫軸承磨損轉(zhuǎn)子未對(duì)中油膜振蕩/渦動(dòng)轉(zhuǎn)子彎曲摩擦轉(zhuǎn)動(dòng)部件松動(dòng)發(fā)電機(jī)熱彎曲聯(lián)軸器不耦合轉(zhuǎn)子不對(duì)稱軸間隙轉(zhuǎn)子應(yīng)力監(jiān)測(cè)（RSM）轉(zhuǎn)子應(yīng)力監(jiān)測(cè)（RSM）功能進(jìn)行汽機(jī)轉(zhuǎn)子應(yīng)力計(jì)算，并將當(dāng)前實(shí)際和預(yù)期的轉(zhuǎn)子應(yīng)力相關(guān)信息提供給操縱員。信息包括推薦的加速度和加負(fù)荷速率，以及所允許的最大瞬時(shí)負(fù)荷變化值。以下是為核電站汽輪機(jī)配置的RSM軟件程序功能清單高壓缸汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子應(yīng)力確定；汽室金屬溫度和預(yù)計(jì)汽室金屬溫度的定期計(jì)算和監(jiān)視；盤車裝置運(yùn)轉(zhuǎn)監(jiān)視；轉(zhuǎn)子應(yīng)力控制；偏心率和振動(dòng)監(jiān)視；進(jìn)水檢測(cè)和疏水閥的控制；轉(zhuǎn)速需求和加速度/加負(fù)荷率控制；軸承溫度監(jiān)視；發(fā)電機(jī)監(jiān)視；軸封、汽輪機(jī)抽氣和冷凝器真空工況監(jiān)視；轉(zhuǎn)子位置、差脹和預(yù)期差脹監(jiān)視加速程序。

汽水分離再熱器（MSR）控制汽水分離再熱器（MSR）控制器通常用于調(diào)節(jié)汽水分離再熱器的主蒸汽流量，它控制MSR出口溫度（熱段再熱蒸汽）和汽輪機(jī)低壓缸入口蒸汽溫度。為每對(duì)M