核电半转速汽轮机控制保护系统设计

发布时间：2020-03-31 03:58

【摘要】：在国家能源发展“十三五”规划中提出,在2030年核能将提供8%-10%的电能,根据国家的规划,目前沿海三代核电项目均处在有序地建设中。在核电站中常规岛最重要设备就是汽轮发电机组及其相关系统,汽轮发电机组的控制和保护系统影响着核电站的运行效率与安全性能。汽轮机控制系统在机组启动、升降负荷、功率运行、停堆换料期间提供全厂控制,而汽轮机保护系统用来监视汽轮机的重要运行参数。由于汽轮发电机组控制和保护系统的重要性,针对汽轮机控制系统逻辑进行分析,对汽轮机保护系统架构和与汽轮机监视系统接口进行梳理,对汽轮机启动条件及工艺流程进行深入归纳分析,从而进行AP1000三代核电汽轮机控制保护系统设计研究具有重要的意义。本文通过对参考电站汽轮机控制系统进行研究,分析总结原方案中关于汽轮机组调频的功能,发现原方案中的调频功能已经不能满足用户对用电质量的要求和电网对网频稳定性的要求。依据南方电网对于核电机组调频能力的要求,对现有汽轮机控制系统进行一次调频功能进行重新设计,通过增加调频死区和转速不等率的结合引入一次调频函数,解决原方案只能在调节器控制模式下参与调频的缺陷,并能控制调幅幅度,另外,引入一次调频函数可以增加调频死区,避免机组由于网频的频繁扰动而导致核岛侧的频繁升降负荷。另外,通过对汽轮机保护系统和汽轮机监视系统接口的分析,发现每个信号都存在继电器线圈单点故障以及接受信号单点故障的风险,机柜系统结构复杂,故障点过多以及电磁继电器引起的系统响应时间增加的问题,因此提出了基于四重化冗余汽轮机保护系统的全新接口方式,采用两个互为冗余的继电器框架输出冗余的跳机信号,避免单一故障的风险;减少了汽轮机监视系统与汽轮机保护系统之间的硬接线数量,缩短了汽轮机保护系统响应时间,简化了系统结构,减少了系统的故障点。在基于电厂控制智能化的大趋势下,通过对汽轮机及其相关系统的研究,提出了汽轮机顺控启动控制策略,将汽轮机辅助系统、主蒸汽系统、汽轮机阀门控制系统综合化。通过对汽轮机启动、带负荷、停机过程的系统研究,设计了汽轮机顺控逻辑,大大降低了操作人员的操作任务,将机组各类状态统一接入到顺控系统,由顺控系统按照启动顺序分步判断,统一判断,判断合格后才能进行下一步,若不能满足启动要求将会发出相关报警提示,以便就地检查处理问题,待处理后顺控系统将自动进行下一步判断。降低了人为干预对系统安全性的影响。
【图文】：

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图 2-2 汽轮机转速控制方式汽轮机控制原理图中的 GOV 设定运行部分为调节器控制功能，通过调节控制，可以控制并网后的电网频率，从而调节转速，，以维持转速稳定。汽轮机调节器控制如图 2-3 所示。通过调节器的控制功能可以实现 GV 阀门位置的移动，调节电网频率的大小，调整汽轮机出力的大小，使实际频率与要求频率尽量一致。图 2-3 汽轮机调节器控制方式

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哈尔滨工业大学工程硕士学位论文图 2-2 汽轮机转速控制方式汽轮机控制原理图中的 GOV 设定运行部分为调节器控制功能，通过调节控制，可以控制并网后的电网频率，从而调节转速，以维持转速稳定。汽轮机调节器控制如图 2-3 所示。通过调节器的控制功能可以实现 GV 阀门位置的移动，调节电网频率的大小，调整汽轮机出力的大小，使实际频率与要求频率尽量一致。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM623

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