商海東 何六一 劉思男

摘 要：本文主要闡述目前通用的壓水堆核電站汽輪機的閥門開度控制原理，以及對開度控制環(huán)節(jié)導(dǎo)致的常見故障分析。

關(guān)鍵詞：核電汽輪；機閥門；控制故障；

中圖分類號：T-0 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-3520（2015）-02-00-01

核電站的原理是將反應(yīng)堆發(fā)出的熱量通過汽輪機帶動發(fā)電機，而汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)（簡稱GRE）的功能是通過調(diào)節(jié)汽機進汽閥對機組實施功率控制、頻率控制、壓力控制和應(yīng)力控制，并對機組的負(fù)荷和轉(zhuǎn)速實施超速、超加速、負(fù)荷速降和蒸汽流量限制，使機組安全和經(jīng)濟地運行于各種工況，滿足供電的質(zhì)與量的要求，本文就是對核電機組汽輪機控制系統(tǒng)中的進氣閥門開度計算單元原理與常見故障類型分析。

汽輪機進氣閥門的開度工作原理如上圖所示，閥位需求依靠調(diào)占空比輸出驅(qū)動器轉(zhuǎn)化成經(jīng)過調(diào)制的閥門驅(qū)動直流電流。這個驅(qū)動電流饋送到比例電-液定位器，后者產(chǎn)生一個與驅(qū)動電流成線性關(guān)系的運動。其主要控制設(shè)備為定位器裝置，其功能是使GRE閥門能按接收到的控制信號按比例開啟和關(guān)閉。定位器由伺服馬達（ServoValve）、先導(dǎo)閥（PilotValve）、閥位傳感器（LinearVariableDifferentialTransformer）、先導(dǎo)活塞（PilotRam）反饋連桿等主要部分組成。伺服馬達的功能是將控制系統(tǒng)發(fā)出的電流信號的變化轉(zhuǎn)換成先導(dǎo)活塞兩端的液壓信號的變化；先導(dǎo)活塞有兩個功能，一是將先導(dǎo)活塞兩端壓力的變化轉(zhuǎn)化成位移的變化，另一個作用是作為定位器反饋的支點；先導(dǎo)閥的功能是將先導(dǎo)活塞閥的位移轉(zhuǎn)換成閥門兩端動力油壓力的變化，使汽輪機進氣閥門根據(jù)控制系統(tǒng)發(fā)出的控制信號而改變其開度。LVDT的功能是將閥門開度的位移轉(zhuǎn)換成電信號輸出，電信號輸出與其分離式鐵芯的位移成正比。

Positiontrim的含義為：閥門LVDT測量位置和閥門模塊指令位置的偏差超過模塊內(nèi)部整定定值，每秒鐘積分1%閥門開度。每50MS進行一次計算，并進行正負(fù)累加。Currenttrim的含義為：閥門模塊驅(qū)動電流指令值和閥門模塊驅(qū)動電流反饋測量值的偏差，每50MS進行一次計算，并進行正負(fù)累加。

閥門模塊A7故障即驅(qū)動電流修正值超限（EXCESSCURRENTTRIMERROR）。閥門模塊終端單元反饋過來的驅(qū)動電流測量值與閥門模塊上一程序循環(huán)產(chǎn)生的驅(qū)動電流指令值相比較，其差值乘以一個修正因子產(chǎn)生的數(shù)值進行積分后的值即是驅(qū)動電流修正值，當(dāng)驅(qū)動電流修正值超過閥門模塊內(nèi)部設(shè)定的閾值時，閥門模塊產(chǎn)生A7故障，關(guān)閉對應(yīng)的GRE/GSE蒸汽閥門。

閥門模塊A8故障即閥位修正值超限（EXCESSPOSITIONTRIMERROR）。閥門伺服機構(gòu)上的LVDT反饋過來的閥位測量值與閥門模塊上一程序循環(huán)周期的閥位指令值進行比較，若其差值超過閥門模塊內(nèi)部設(shè)定的閾值時，則每秒積分1%閥門開度.而當(dāng)積分值大于設(shè)定值時，閥門模塊產(chǎn)生A8故障，關(guān)閉對應(yīng)的GRE/GSE蒸汽閥門。

閥門模塊A9故障即LVDT偏差（LVDTERROR）。LVDT的兩個次級線圈的輸出電壓之和應(yīng)是一個定值（2.4V左右），如果閥門模塊接收的LVDT的兩個次級線圈的輸出電壓之和超過閥門模塊內(nèi)部設(shè)定的閾值時，閥門模塊產(chǎn)生A9故障，關(guān)閉對應(yīng)的GRE/GSE蒸汽閥門。

根據(jù)A7故障產(chǎn)生的原理，有可能引發(fā)A7故障的原因有：閥門模塊故障、閥門特性發(fā)生變化、閥門機械卡澀、閥門伺服機構(gòu)故障、ZM驅(qū)動線圈/LVDT閥位反饋線圈、接口單元故障、GFR油系統(tǒng)故障、電纜接線、接頭接觸故障。

A8故障原因：LVDT閥位測量回路故障：當(dāng)指令閥位與LVDT的輸出比較的差值大于系統(tǒng)設(shè)定的閾值時，就可能產(chǎn)生一定的積分，從而產(chǎn)生A8故障代碼。閥門刻度嚴(yán)重失真：在校驗閥門過程中，若GRE閥門存在較大的回差，會導(dǎo)致機組在正常運行過程中使Positiontrim變大，或者在閥門運行的過程中實際閥門與閥門理論“開度-電流”曲線不一致，也會使Positiontrim變大。定位器內(nèi)部卡澀或定位器特性發(fā)生漂移：定位器是一種精密的電-液轉(zhuǎn)換裝置，其動靜部分的間隙都在微米級，任何內(nèi)部的微小異物均可能導(dǎo)致定位器出現(xiàn)卡澀、工作特性漂移、回差增大等異常現(xiàn)象，也可能會使Positiontrim變大，可能引發(fā)A8故障。

A9故障的產(chǎn)生理論上只有三個來源：端子接觸故障、線圈老化或損壞、閥門模塊故障。

A7、A8、A9故障都將導(dǎo)致對應(yīng)的閥門關(guān)閉，當(dāng)汽輪機組出現(xiàn)A7、A8、A9故障時都需要根據(jù)具體問題進行及時的分析和處理，盡快恢復(fù)故障的閥門，來按照電網(wǎng)要求的功率進行安全的發(fā)電。

參考文獻：

[1]大亞灣核電操縱人員取照必讀中國電力出版社

[2]大亞灣核電站高級運行

[3]大亞灣核電站系統(tǒng)及運行

[4]GRE系統(tǒng)維修張立國