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    汽輪機調節閥LVD丁設計優化方案
    來源:哲成閥門 作者:www.thevoomblooms.com 發布時間:2019-5-16 閱讀:
      

    0 引言
         某核電站為二代壓水堆核電機組,該機組反應堆型號為CNP1000,額定功率2895MWth。汽輪機額定功率為1086.94MW、轉速為1500r/min,為單沖式、單軸、一次中間再熱、三缸四排汽的凝汽式核電汽輪機。汽輪機控制系統采用是ALSTOM公司P320 TGC-S V2+技術。P320系統主要由5個控制機柜和1個通訊機柜構成。操縱員通過設定DCS畫面的相關參數并通訊到控制機柜控制器,控制器內部經過邏輯運算處理后輸出指令到汽機閥門控制卡,從而實現對汽機進汽閥門的控制。閥門根據指令來改變自身開度大小來調節進入汽輪機高壓缸的進汽量,進而對機組實施轉速控制、功率控制、頻率控制和壓力控制,并對機組的負荷和轉速實施超速限制、超加速限制、負荷速降限制和蒸汽需求限制,使機組安全和經濟地運行于各種工況,滿足供電的頻率和功率的要求。

    1 汽輪機調節閥控制基本原理
        汽輪機調節閥控制基本原理汽機進汽閥共有16個,包括4個高壓調節閥、4個高壓截止閥、4個中壓調節閥和4個中壓截止閥。;高壓調節閥和中壓調節閥可連續改變位置,參與調節。i高壓截止閥和中壓截止閥只有開、關兩個位置,不參與調節。調節閥的控制過程是P320系統根據操縱員設置汽機負荷、轉速等參數計算出調閥的開度指令信號,該信號與現場調節閥的閥位反饋進行求差計算,對偏差進行積分,然后與指令信號進行疊加并進行幅值限制,經過限幅后的信號通過硬接線連接到閥門控制VICKERS卡,伺服卡指令信號與現場調節閥的閥位反饋信號進行求差后對信號進行增益處理,然后減去現場比例閥上先導級閥位反饋信號與主級閥位反饋信號,最后信號作用在比例閥上來控制進入油動機里調節油從而通過油動機來驅動閥門。
        汽輪機調節閥控制過程如圖2所示。

    圖2 調節閥控制邏輯原理圖

    2 缺陷分析
          現場閥位反饋傳感器LVDT作為測量調閥閥位的重要設備在整個汽輪機調節控制中起到非常重要的作用,F場調節閥上LVDT總共有3支,分別送到P320系統(反饋電流信號:4.SmA一19.SmA,對應閥門行程0一100%)、汽輪機監測系統(反饋電流信號:4mA一20mA,對應閥門行程0-100%)和電站數據采集系統(反饋電流信號:4mA一20mA )對應閥門行程0一100% )。送汽輪機監測系統和電站數據
    采集系統的反饋信號不參與系統邏輯控制,只作為111面顯T。而P320系統直接參與汽輪機調節控制,如果設備故障將導致調閥失去調節功能,閥門處于偏安全考慮慢慢關閉,這將造成汽機負荷迅速波動甚至造成停機,對蒸汽發生器,反應堆的安全造成影響。
    3 方案論證
          對于位移傳感器LVDT故障的處理要基于在機組不同的運行工況下進行討論,主要有以下運行工況:反應堆功率
    運行模式和反應堆停堆模式。
         在反應堆停堆模式下,可以對故障的LVDT傳感器進行更換,現有3支LVDT傳感器是封裝成一體的,所以每次更換需要3支傳感器整體一起更換掉,更換后的3支LVDT需要在汽輪機掛閘的情況下控制閥門多次全開全關來對傳感器零位和滿位進行校準,直到反饋信號的精度滿足設計要求(絕對誤差:1 0.01 mA,精度:0.06%)。
          在反應堆功率運行模式下,由于機組帶功率運行,在更換LVDT傳感器后無法對傳感器進行在線校準,因為多次開閉閥門會造成機組負荷波動,而且在校準過程中從零位到滿位過程需要時間不能過長,避免給機組帶來大得擾動,需要每次修改閥門開度指令時參數不宜設置過大,這勢必造成閥門開關所需時間過長,s。這與LVDT傳感器正常校準的要求產生矛盾,所以在反應堆功率運行模式下更換LVDT傳感器的方案就無法實現。
         汽輪機所有的高、中壓主汽閥和調節閥上都設計有3支測量閥門位置的位移傳感器LVDT。其中送KDO系統一支由于不參與控制,只用于采集記錄數據。因此,在經過討論后在反應堆停堆機組檢修期間將傳感器的量程更改為4.5 mA一19.SmA。在反應堆功率運行模式下即使送P320系統LVDT出現故障,也可以在線進行更換。這樣就可以避免為校準傳感器精度而多次動作閥門,進而影響機組安全穩定運行。
         綜合上述情況得出的最終方案是:在機組大修期間對送KDO系統的LVDT的量程修改為4.SmA一19.SmA,在機組功率運行工況下出現送P320系統的傳感器出現故障時直接將其與送KDO系統的LVDT進行調換,在下一次大修期間進行整體更換,這樣就避免了停機風險,為機組持續穩定運行提供可行性的保障。

    更換后閥位趨勢圖

    圖3 更換后閥位趨勢圖

    4 實施過程
        在大修期間將8個調節閥所有送KDO系統的LVDT的量程進行修改,將原來4mA一20mA的反饋電流信號修改成
    4.5 mA一19.SmA的電流信號,送入到KDO系統采集記錄相關數據。
    5 實際運行情況
        2018年8月20日上午,2號機組運行人員反饋高壓缸進氣閥疏水閥2GPV101VL自動開啟后關閉。維修人員查詢相關日志記錄和邏輯后發現該閥由2GRE004VV全關信號2G RE080SY聯鎖,儀控人員在DCS二層111面KIC和P320史站上均確認當時2GRE004VV全關信號2GRE080SY短時觸發(約300ms)才造成2GPV101VL自動開啟后關閉。
        2GRE080SY信號由2GRE004VV送P320的閥位反饋信號2GRE047MM 5%低限域值產生,而2GRE047MM由現場LVDT采樣閥門實際位置信號產生,該LVDT同時產生三路同樣的位置信號,分別送P320 ( 2GRE047MM )、 KDO(2GRE046MM)和GME(2GRE048MM)系統。隨后維修人員在KDO上查看歷史趨勢后發現,2GRE047MM在8.19-8.21號間有多次瞬間升、降變化,且隨時間逐步增加,但
    送KDO的2GRE046MM信號穩定。
        原因分析:
        1)2GRE047MM閥位傳感器性能下降。
        2)就地和機柜接線端子松動。
        3)閥門控制卡(Vicker、卡)性能下降。
        針對以上3個可能的故障原因,有以下維修方式,但均需將閥門全關后實施:
        ①在現場將送KDO和P320的2GRE046MM ,2GRE047MM信號在LVDT處互換。
        ②檢查2GRE047MM信號通道端接及LVDT的航空插頭,
    并做緊固處理。
        ③更換Vicker、卡件,需在線對閥門進行行程調試(可
    能性較小,如有需要,另行編制方案處理)。
        實施過程中將機組功率維持在960MW平臺下,維修人員通過人為給調節閥開度指令將2GRE004VVQ全關,并強制對應主汽閥2GSE004VV全關指令信號使主汽閥全關,這樣就可以將2GRE004VV隔離出來。將信號回路上所有的端子進行緊固,最后2GRE047MM傳感器的航空插頭2GRE046MM傳感器的航空插頭對調。重新解除2GSE004VV的快關指令確認主汽閥開啟后,緩慢增加2GRE004VV的開度指令,恢復閥門之前的開度,確認機組參數穩定后運行人員升到滿功率,整個檢修工作結束。
        在整個處理過程中機組各系統參數穩定,米給機組帶來新的擾動。后期通過長期觀察并記錄該調節閥所有反饋信號發現更換后的2GRE047MM運行趨勢穩定,米出現多次瞬間升、降變化。而更換后的2GRE046MM則出現多次瞬間突降,最大降幅有31%。后期將在大修期間對整個位移傳感器進行更換。
        從后期監測數據趨勢來分析更換后的送P320系統的閥位信號2GRE047MM工作穩定,而送KDO系統的閥位信號2GRE046MM多次出現瞬間大幅下降,最大降幅為40.692% ,相比正常2GRE047MM閥位偏差16.368%。具體趨勢見圖3,由此可以斷定此LVDT閥位傳感器性能下降,無法正常參與控制,建議在大修期間進行更換。
    總結分析
          通過此次對故障LVDT檢修的處理進一步對前期送KDO系統LVDT傳感器行程調整這一方案可行性作進一步診釋。成功、有效地避免了因LVDT故障而引起汽輪機停機,實踐證明此此方案的可行性,為后續同類電廠在預防和處理汽輪機調節閥位移傳感器LVDT類故障提供了寶貴的借鑒。木文給出的試驗數據及列出的LVDT可能出現的故障情況對同類型裝設有雙LVDT的機組有很大的借鑒作用。在閥位采用雙通道,可避免一個通道故障導致閥門事故的可能性,建議用雙支的LVDT,這樣可以減小風險,增加設備的可靠性。另外,應從日常巡檢維上防止以上類似的情況發生,運行人員應加強對閥位反饋信號的監視,及早發現異常并定期進行閥門試驗。

    本文Tag:調節閥、氣動調節閥、電動調節閥
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