数字电液控制系统在核电厂中的应用

数字电液控制系统在核电厂中的应用

发表时间：2019-05-20T16:37:54.500Z 来源：《电力设备》2018年第32期作者：张夏莲

[导读] 摘要：海南核电1,2号机数字电液控制系统（Digital Electric Hydraulic Control System）采用西屋公司的OV ATION 系统，由冗余的分布式处理单元和一套安装在标准机柜内的输入输出模件组成。为在操作员站CRT 发生故障时能安全停机，还提供了一块手操盘，能够根据用户的要求组成不同的配置。

(中国核电工程有限公司华东分公司浙江嘉兴 314000)

摘要：海南核电1,2号机数字电液控制系统（Digital Electric Hydraulic Control System）采用西屋公司的OVATION 系统，由冗余的分布式处理单元和一套安装在标准机柜内的输入输出模件组成。为在操作员站CRT 发生故障时能安全停机，还提供了一块手操盘，能够根据用户的要求组成不同的配置。

关键词：数字电液控制；原理；功能；控制。

DEH控制系统能按操纵员或自动启动装置给出的指令来控制主汽阀、主汽调节阀、再热主汽阀和再热调节阀，使机组按一定要求升、降转速、负荷、停机等。DEH装置接受转速、功率及第一级前汽压的实际信号，对机组的转速、功率、蒸汽流量实行闭环调节。此外，DEH还能监测显示参数、超速保护、自启停控制等。

1.工作原理

DEH采取一对一的方式来实现对机组的控制，即DEH发出的阀位控制指令通过4块伺服卡分别送到4个调节汽门（GV）的电液伺服阀（MOOG阀）上；MOOG阀将电气信号转换成液压信号，由安装在油动机上的高压抗燃油执行机构直接带动调节汽门的蒸汽阀头开启和关闭。2个主汽阀（MSV）、6个再热主汽阀（RSV）、6个中压调节阀为开/关型，DEH通过控制与其对应的电磁阀使其开启/关闭。

2. 功能

DEH控制系统主要有两种功能：一个是当发电机断路器“打开”时控制汽机转速；另一个是当发电机断路器“关闭”时控制汽机负荷，而这些都是通过4个高压调节阀(GV)开度实现的，高压调节阀受控于专门设计的带自诊断和自动校验的伺服卡。同时，机组还配有开/关型的主汽阀（MSV）2个、再热主汽阀（RSV）6个、中压调节阀6个。一个独立的高压油源系统为机组上所有阀门提供原动力。DEH根据不同的运行工况，如启动，停机，变负荷和Runback而自动产生转速/负荷设定值。

3.控制方式

3.1 手动这是一种开环运动方式，控制各个阀门的开度，操作员在操作盘上通过按键直接改变阀门的开度，各按钮之间由逻辑互锁，该方式作为自动方式的备用，在手动方式下具备OPC功能。DEH硬操盘上主要有阀位增减按钮和阀位指示等，它通过硬件的方式直接操作阀门控制卡（VCC卡），其阀位指示也由硬件卡给出，因而，只要VCC卡及直流电源正常，在DPU等计算机故障或停电，无法实现自动控制时，仍能通过硬操盘对汽轮机进行手动控制。

3.2操作员自动（OA）在该方式下，可实现汽轮机的转速和负荷的闭环控制，具有各种保护功能。目标转速、目标负荷、升速速率和升负荷速率等均可由操作人员设置。因本系统采用的是双机系统，因而，该方式下可分为A机控制和B机控制两种情况，两者之间的切换可以手动也可做到自动，如两机都发生故障，则自动转至手动方式运行。

3.3自动汽机控制（ATC）启动过程中，ATC模式自动将目标值从0 rpm增加到3000 rpm，同时监视所有振动和金属温度信号。当满足保持条件时，自动保持当前转速。转速升至约2/3额定转速时自动进入暖机状态。当转速进入同期范围时，自动将控制切换到自动同期装置。断路器初始闭合时控制自动切回OA模式，ATC仅监视。

当阀门控制卡故障，需在线更换时；一只LVDT故障，在线更换故障的LVDT时；DPU（主控站）故障时；操作员站故障时，机组可暂时切至手动控制；在线更换BC站控制板时，DEH系统必须由自动控制切至手动控制。

4.DEH控制环节

4.1 整定值生成整定值用来和过程值比较，产生的偏差信号经过调节器作用后去调节阀门动作。在OA模式下，整定值= 当前值+ 升降速率* 时间。操纵员输入目标值以及升降速率，按下启动后，程序就会按照操纵员设定好的速率使整定值增加或减少,直到整定值达到目标值，DEH将整定值自动保持,在这个过程中操纵员可以根据情况使用“hold”按钮手动使整定值保持在当前值。

4.2 转速控制 DEH处于转速控制或功率控制取决于发电机是否并网，通过断路器状态来自动判断。在转速控制模式下，整定值与转速测量值比较，产生的偏差信号经过PID调节器作用后产生输出动作阀门。

4.3 频率校正操纵员可根据电网要求将频率校正回路投入或者切除，这种投切在操纵员终端手动实现。频率校正的作用是在电网频率偏离额定频率时，调整发电机功率，使发电机功率符合电网频率要求。当电网频率过高时降低功率整定值，反之则增加功率整定值。校正量的大小由频率偏差量来决定，符合一定的比例关系并设置有死区。

4.4 MW（电功率）反馈并网以后，操纵员在操纵员终端上手动投入MW反馈回路。MW反馈回路的作用是使控制回路成为闭环回路，从而实现对功率的准确控制，MW反馈回路上设置有PID调节器。MW反馈的测量信号来自于发电机出口断路器前，同样使用3个信号，经过中选器处理，进行信号判断并将故障信号排除。汽机发生RUNBACK时，MW反馈回路被自动切除，避免闭环控制方式下汽机功率的过度超调。

4.5 IMP（冲动级压力）反馈冲动级压力与汽轮机发电机组功率之间有固定的对应关系，当蒸汽压力发生变化，引起冲动级压力变化，IMP反馈回路快速响应调整阀门开度而使发电机功率快速返回到初始水平。IMP反馈回路上的PID参数设置使得该反馈回路对冲动级压力变化能够快速响应。由于在10%功率以后冲动级压力IMP与功率之间才会有较好的线性对应关系，所以一般在10%功率以后才可以投运IMP反馈回路。

4.6 阀门流量修正曲线控制信号、阀门开度以及蒸汽流量之间如果具有很好的线性关系，即使在开环控制模式下（所有反馈回路切除），汽机调阀也能准确地将功率控制在功率整定值上。但是实际的调阀开度与蒸汽流量之间并不是纯粹的线性关系。因此要使阀门控制信号与蒸汽流量成线性对应关系，就必须对阀门控制信号进行修正，修正方法就是设定阀门流量修正曲线。

4.7 超速保护控制（OPC） OPC的主要功能是当汽轮机甩负荷时（电网故障），发出OPC信号使EH油回路中的OPC电磁阀带电开启，卸去OPC母管中的油压，使调节阀和再热调节阀快速关闭，OPC信号消失后，调节阀和再热调节阀重新开启，从而防止汽轮机超速跳