核电厂汽轮机温度监测系统合理性分析及改进

核电厂汽轮机温度监测系统合理性分析

及改进

摘要：针对某核电站及汽轮机热监测系统中高温检测相关传感器的金属连接

与信息分配方法开展了深入分析,找到了原工程设计中出现的一个重大事故问题,

并根据单一故障原则对停机轴承的金属与高温检测信息分配方法作出了合理设计,所阐述的内容将有利于对同类问题的研究参考和解决实际问题。

关键词:核电厂;汽轮机;温度监测;分析

引言

汽轮机在电站中主要担负着将蒸发的热量转换为机械能的职责,而汽轮机监

控(GME)控制系统则是直接反映整个汽轮发电机工作状况的重要数据平台,能够精确、可靠反映整个汽轮机系统在起动、运转和停止过程中各种关键参数的变动情况,是汽轮机系统安全平稳运转的重要基础。各监视信息通路的正确设置和逻辑

组态的正确性,才能有效保证系统监视和跳机系统的安全和可靠性,避免系统拒动

或误操作的现象出现。如果汽轮机监视(GME)系统出现问题,会给汽轮机安全工作

带来很大风险,甚至造成汽轮机误跳机。

1原汽轮机轴承金属温度监测系统设计方案分析

1.1原轴承金属温度信号分配方案分析

汽轮机热监测设备（GME）为每套汽轮机支撑轴承和推力轴承配备了两个高

金属温度检查点系统，以实时监测轴承的高金属温度；每台机组有二十个轴承高

金属温度检查点和八个轴承高金属温度检查点在回油处。当两个温度设定点达到

最高设定点时，系统使用冗余逻辑来产生涡轮机冲程。风机传感控制系统位于控

制柜中，不同类型的传感模块，如MMS 6 000系列，可用于传感不同的风机信号。风机温度传感模块和功率传感模块都使用MMS 6 600 600模块卡。温度传感器是

K型热电偶，以毫伏为单位的电流数据由温度传感器处理，然后转换为4毫安至

20毫安的标准电流数据，输入MMS 600 600测试卡，每个测试卡有四个测试通道。这些模块卡安装在GME002AR机箱内的GME004CQ框架上，而构成涡轮机驱动逻辑

的10个轴承节点金属温度传感器被安置在同一个MMS6620CT中。当此卡发生时，其相应的功能就会异常，包括信息错误和高低触发信号等几种情况。GME403CT模

块卡代表，例如，GGR305MT和GGR315MT以及GGR306MT和GGR316MT，两个停止

信号。如果该卡出现问题，有两种可能的风险：一种是四个高温信号中的一个处

于错误状态，导致高水温信号触发水轮机停机信号，从而导致发电机非计划性停机。否则，如果四个高温信号中的一个拒绝了触发信号，实际的逻辑就根本没有

被激活，相关的触发保护就会失效，导致涡轮系统的损坏。

1.2分析原始轴承金属温度传感器的接线和供电方式

汽轮机轴承金属温度信号位于GME001CR、GME002CCR、GME010CR、GME011CR、GME012CCR、GME013CR、GME017CR、GME018CR共8个接线盒中，信号列表见表3。8个接线盒中都应该有一个接地方式相同的温差传感器。GGR306MT和GGR316MT，GGR306MT、GGR316MT和GGR326MT是三个使用相同的24V电源电压的差分温度传

感器。如果断开公共端子连接，并且没有在每个电源下设置温度指示器，

GGR306MT和GGR316MT不能监测这两个触发信号。因此，维护功能将不能被关闭，导致设备拒绝开机，这样的接线非常危险。

1.3原设计隐患小结

综上所述,根据该设计的某核电汽轮机监视系统,在控制功用上主要面临着这

样的二种情况:在某汽轮机监视系统控制机柜内,假如滚动轴承的金属材料温度处

理控制功用出现了问题,则由于卡件的故障模式具有危险性,会造成汽轮机停止信

息拒动(停止保护功能失灵),或是汽轮机停机信息误动(发电机组非规划停车),具

有误动危险性。某现场上各个就地接线箱内都存有最少一组汽轮机轴承金属材料

温度控制停止信息,且采用同一路开关电源供水。假如共用端子接头松脱,该路开

关电源下挂载的任何温度都将没有通知,即相应的停止信息将没有监测。这会造

成汽轮机停机信号功能拒动(停车保护功能丧失),从而具有拒动危险性。上述情

况使得某1、2台发电机组出现非计划停车和停机保障能力丧失的问题,不利于发

电机组安全平稳工作。另外,一旦相关装置出现问题,功率运行期间在消缺作业中

出现的可能性增大。

2针对汽轮机轴承金属温度监测系统的对策

2.1单一故障准则在安全型仪控系统上的广泛使用要求

仪表和控制系统可靠地确保了设备的安全和平稳运行。仪表和控制系统的技

术设计的内容是技术设计的安全性，即技术设计中存在的安全性。现在，核电站

的仪表和控制系统已经包含了离散的、独立的和冗余的功能，这些功能构成了实

施简单错误规则的基本环境，用于处理与安全无关的仪表和控制信号，通过实施

简单错误规则也可以显著提高控制系统的整体安全性。HAF102'核电站设计安

全准则'将单一事件标准定义为'导致单一控制系统或设备预期安全功能失效的事

件类型，包括其引起的所有类型的次要事件'。尽管HAF102出于技术安全的考虑，将单一事件的要求限制在安全等级1的系统中，但电厂建设的投资效率是最重要的。然而，为了确保电厂建设的投资效率，目前的法规并没有专门针对单一事件

中发电机组的直接中断问题，这与一级系统不同。在核电站中，仪表和不确定的

控制系统不受个别故障标准的强制应用，也没有具体的法律规范，在设计和实施

过程中也没有详细检查，特别是在管理和维护涡轮发电机、主给水系统、润滑油

控制系统、循环水泵，甚至与锅炉机组的开发、运行和维护有关的设备。有太多

的原因导致某些仪表和控制部件的故障造成工厂停工、工厂关闭，甚至发生发电

机功率下降的临时事件，对工厂设备造成重大损害。

2.2涡轮机轴承金属温度控制原理。

原有的汽轮机轴承金属材料检测控制系统可以执行汽轮机轴承高温停机设计

的功能，但高温停机信息和两级高温变送器电源系统，不能执行单卡故障保护功能，也不能满足两级机的基本保护需求。在最初的产品设计中忽视了单次故障原理，很容易导致高温差动涡轮轴承的原始金属材料和高温故障保护失效。因此，

根据单一故障指令，原涡轮机轴承金属的温度控制可以根据以下标准进行调整。(1）原汽轮发电机在一张图中，产生两个轴承金属温度信息的步骤逻辑，分为两

个不同的图，以避免因某组轴承金属没有检测高温信息的功能或造成高温而造成