353电子版下册第八章

1、pl=b·p· t· oi· m· g其中：pl：发电厂总热效率；（8.1）b：设备热效率，压水堆核电厂一般为 0.980.99； p：管道热效率，一般为 0.980.99； t：理论热力循环效率，一般为 0.40.45； oi：汽机相对内效率，一般为 0.850.87； m：汽机组机械效率，一般为 0.950.99； g：发电机效率，一般为 0.980.99。目前中、大型凝汽式发电厂的总热效率 pl 多半在 0.250.37 范围内，有少数现代化大型凝汽式发电厂的总热效率可接近 40%，可见对大多数凝汽式发电厂来说，其总热效率还是相当低的。从

2、公式（8.1）中可见，汽机、发电机等设备的效率较高，这说明在当代的工艺水平上，汽机、发电机设备的制造工艺已经较完善，靠改进设备工艺完善程度来提高效率越来越。pl 低的主要是理论热力循环效率 t 较低，因此如何提高 t 是提高电厂总效率的关键问题。那么怎样提高 t 呢?我们知道，热能与机械能的连续转换是通过热力循环来实现的。根据热力学第二定律，在一定温度范围（T1，T2）内工作的一切循环，以卡诺循环的热效率为最高，且卡诺循环热效率具有最简单的表达式 t =1 T1 它只与热阱、热源的温度 T2、T1 有关。卡T2为了将各种不同的可逆循环进行比较，引入过程平均温度的概念，如图 8.1 所示。图 8

3、.1 热力循环abcda 循环为一任意（多热源）可逆循环，循环中 abc 为加热过程，cda 为放热过程，其中最高加热温度为 T1，最低放热温度为 T2。若以一个温度为 T1 的等温过程 AB来代替原加热过程 abc，使其加热量和熵变量与原加热过程相等，则：Q1 = fT ·ds=- (S - S )abc21T 1同理，以一个温度为 T2 的等温过程 CD 来代替原放热过程 cda，使其放热量和熵变量与原放热过程相等，则：Q2 = fT ·ds=- (S - S )abc21T 1-T 1和- 2 就称为循环中加热过程和放热过程的平均温度。这样，任意（多热源）可逆T循环的

4、热效率可表示为：= 1 - T2 (S2 - S1 ) = 1 - T2t= Q21（8.2）- (S - S )QTT2211显然，上述循环的热效率 t 与由两个假想的等温过程（ - ， - 2）和两个等熵过程组T 1T成的卡诺循环 ABDCA 的热效率相等。从公式（8.2）中可见，引入平均温度的概念，使分析比较各种可逆循环的热效率十分简便，只需比较它们的吸热和放热过程平均温度 - 1、- 2 即可。要提高循环的热效率就TT必须设法提高吸热过程平均温度- 1，降低放热过程平均温度 - 2，这是提高理论热力循环T效率 t 的根本途径。在实际应用中，采用的主要途径是：T（1）提高蒸汽初参数和温度

5、，可提高循环的热效率，因而现代蒸汽动力循环都朝着采用高参数、大容量的方向发展。（2）采用给水回热加热，就是从汽机中抽出一部分做功的蒸汽来加热给水，将给水温度提高后再送入锅炉（或蒸汽发生器），以减少锅炉（或蒸汽发生器）中的吸热量。这样可以提高平均吸热温度，从而提高热效率。（3）采用蒸汽中间再热，就是将汽机中膨胀至某一中间的蒸汽撤出汽机，经再热器加热提高温度后再导入汽机继续膨胀做功。这样不但可以提高平均吸热温度，还可明显提高乏汽的干度，从而提高热效率。（4）选择最佳冷却水循环和最佳循环倍率。现代大、中型热力发电厂几乎毫无例外地采用回热循环及中间再热循环，在核电厂二回路热力系统中设计有不同级数的加热

6、器和中间再热器来提高热效率。8.2 汽水回路运行核电厂二回路系统主要由汽回路和水回路组成，见图 8.2。还有一些辅助系统，用以保证主要系统正常运行,如油系统、辅助冷却水系统、空气系统等等。8.2.1 汽回路运行汽回路是热力循环的首要循环，也是能量转换的第一步。蒸汽发生器就如火电厂的锅炉一样，把反应堆产生的热量传给二回路的水，使水蒸发产生 67.1MPa、282.9的饱和蒸汽，进入到汽机高压缸作功。汽机设计的进汽为 61.1MPa，温度 276.7。下降至 0.783MPa，相应温度为 168.9，进入汽水分离再热高压缸作功后的排汽器，去湿再热，降至 0.74MPa，而温度升高至 264.8，成

7、为过热蒸汽，通过六根为 7.5kPa，温度进汽管从两侧进入到三个低压缸作功，乏汽排到冷凝器。乏汽的为 40.3。在汽循环过程中，高压缸、低压缸上布置有若干抽汽孔，抽出一部分过功的乏汽用以加热给水，回收热量，减少热阱损失，提高热性。在汽回路中还设有蒸汽旁路排放系统。汽回路作过功的乏汽排入到冷凝器中被海水冷凝成水。8.2.2 水回路运行图 8.2 大亚湾核电站二回路热力系统原理图为 7.5kPa，温度为 40.3，在参数不变的情况下，遇冷排入到冷凝器的乏汽由汽转变成水，体积急聚收缩，放出汽化潜热。这部分汽化潜热占整个循环热量的 60%左右。汽在冷凝时体积缩小形成真空，保持这个真空由抽真空系统来担当

8、。凝结的水由凝结水泵抽出，提升 至 2.4MPa，送入到低压加热器（简称低加）加热，温度从 40.5上升到 139.88。抽汽在加热凝结水后产生的疏水由水泵送入到两台低加之间的凝结水系统中，以减少热量和去离子水损失。最后一级低加的出水送入到除氧器进行加热除氧。除氧器内的 为 0.7515MPa，温度 167.8，它将使水中的含氧量低于 5ug/kg。除去二回路水中的氧是为了防止对设备产生腐蚀，特别是防止蒸汽发生器传热面受到腐蚀进而破坏核安全边界造成核污染。除过氧的水通过三条下水管线进入到给水泵。核电厂一般配备二台汽动泵给水泵和一台电动给水泵，正常运行时投运汽动泵，电动泵做为备用，三台泵可以任意

9、组合。给水泵出口给水进到高压加热器，使给水温度从 169升高到 226，通过给水调节系统进入到蒸汽发生器，吸热蒸发进行下一次循环。图 8.3 正常负荷下冷凝器真空的变化整个水回路是热力循环的一部分，与汽回路结合起来形成了一个完整的热力循环。汽、水回路运行的好坏将直接关系到电厂运行的好坏，也将关系到核安全。8.2.3 其它整个汽水回路的运行过程中，热源由反应堆通过蒸器发生器来提供，热阱由海水通过冷凝器来提供，所以在辅助系统中冷却水系统就显得尤为重要。核电厂的冷却水直接从海里抽取，受自然环境的影响，全年的温度在 2333之间变化。机组设计为在这个温度变化区间可以保证达到满出力。图 8.3 表示出在

10、冷却水流量 100%、冷凝器的清洁程度为 90%时的水温与冷凝器中起到了举足轻重的作用。、负荷之间的关系。从图中可以看出冷却水在循环8.3 汽机调节8.3.1 汽机调节系统的功能汽机调节系统的功用是：通过调节汽机进汽阀对机组实施功率、频率、压力和应力，并对机组的负荷和转速实施超速限制、超限制、负荷速降限制和蒸汽流量限制，使机组安全和汽机进汽阀共有 20 只，包地运行于各种工况，满足供电的质与量的要求。压调节阀 4 只，高压截止阀 4 只，低压调节阀 6 只和低压截止阀 6 只。高压调节阀、高压截止阀和低压调节阀可连续改变位置，参与调节。低压截止阀只有开、关两个位置，不参与调节。所谓功率有功功率

11、。是指根据电网功率需求自动或手动地调节进汽阀开度，以调节发电机所谓频率是指对电网频率偏离额定值进行补偿。所谓是指限制汽机进汽或限制汽机进汽的增长速率。所谓应力许值。是指限制升速和升荷速率，使高压转子和高压汽柜的热应力不超过允所谓超速限制和超限制是指当汽机转速或转速度达到限值以后按超过的比例关小汽机进汽阀门，以保护汽机。所谓负荷速降限制是指发生某些异常工况时将汽机负荷由现有负荷开始以（200%）/min 的速率迅速下降，以防止反应堆保护系统动作以及保护发电机。所谓蒸汽流量限制是指超过相应的水平。8.3.2 汽机调节系统的组成员可以在必要时限制汽机进汽流量，以保证汽机功率不汽机调节系统由微机调节器

12、、等组成，如图 8.4 所示。1.微机调节器员终端、维护终端、转速探测设备和汽机进汽阀微机调节器的硬件装在三跨的机柜内。在机柜内装有全部电子设备，包括单元处理机、阀门模块、I/O 插件、自动同步器、维护终端和交流电源单元。单元处理机为 DEC POP11/83 型，带有全部功能软件，通过串行接口与和维护终端相连，通过一个专门研制的接口与 I/O 插件和阀门模块交换信息。员终端图 8.4 汽机调节系统组成阀门模块共有 14 只，每只对应一台参与调节阀。每只都有一套完整的微处理机系统，装有整定值输入、转速计算、阀门、内部总线和器接口。阀门模块是一块装有面板的印刷电路组件，面板上装有状态指示灯和解列

13、按钮。I/O 插件是成套的标准模块式接口设备，包括模入、模出、数入和数出四种接口。自动同步器为 Brush PAS530 型，在断路器或负荷开关选定以后，提供输出信号使机组电压和频率与电网相匹配，满足同步条件后发合闸命令。维护终端包括键盘、打印机和程序装载器。键盘为字母数字式 QWERTY 键盘，带 2 行 40 字符液晶显示屏。用于工程师与单元处理机。打印机为热敏式 40 字符宽行打字机，可以打印综合信息、信息、单元处理机状态变化信息、工程师事务处理信息、员事务处理信息、参数调整或旁路信息。程序装载器为 3.5 英寸软盘驱动器，不装在机柜内。交流电源单元包括变压器、滤波器、整流器、逆变器和稳

14、压器等，向机柜内单元处理机、阀门模块、接口单元、I/O 插件和冷却风扇供直流或交流电。其本身由两种 220V交流电源供电，器正常工作。电源并联运行，均可承担全部负荷，失去一路不影响微机调节2.员终端员终端置于主控室，包括显示器、上位机键盘和下位机键盘（图 8.5）。显示器有两个：字母数字显示器和荧屏显示器。字母数字显示器是等离子型的，12 行，每行 40 字符，分成 5 区，如图 8.5（a）所示。A 区包括 1 行，表示内容；H 区包括 1 行，表示概况的标题；O 区包括多行，称概况区；S 区包括 1 行，表示微机调节器所处状态；I 区包括 1 行，表示输入输出参数。荧屏显示器为 Xycom

15、 4800 型，12 英寸琥珀色阴极射线管终端，带键盘，可根据菜单选择各种显示。膜式开关上位机键盘是专门设计的模式开关键盘，按键分成若干栏。如图 8.5（b）所示，上排由左至右为应力栏、负荷栏、频率补偿栏、频率贡献和蒸汽需求限制栏以及栏。第二排由左至右为阀门偏置栏、转速栏、阀门复位试验栏、自动同步栏及数字栏。最下一排为显示栏，按该栏一个按键，有关信息即在显示器上显示出来。员可通过上述按键选择工况、方式、设置参数及选择显示内容等。下位机键盘如图 8.5（c）所示。它包括下列按钮：升/降按钮，用来增加/减少汽机进汽量（蒸汽需求）；按钮，用来使升/降按钮起作用；复位按钮，用来在反应堆负荷速降后重新使

16、升按钮起作用。下位机键盘还包括两只指示单元处理机状态的指示灯， 一只轴承座超速试验请求指示灯。试灯按钮可检查指示灯是否出现故障。3.转数测量设备转速测量设备由转速探头（探测器）和前置放大器组成。转速探头为电涡流式，安装在 1 号轴承座上。当安装在汽机高压转子端部的 60 齿测速轮的齿部掠过探头时，探头感生出电脉冲。共 5 只探头，4 只工作，一只备用。每个工作探头的输出脉冲信号经其前置放大器放大，然后输给微机调节器的每个阀门模块。4.汽机进汽阀汽机进汽阀是汽机调节系统的执行机构，如前所述，包压缸调节阀、低压缸调节阀和高压缸截止阀。各种阀门的结构和特性不同，此处仅以高压缸调节阀为例说明之。高压缸

17、调节阀与高压缸截止阀组成高压汽柜，如图 8.6 所示。其特性如图 8.7 所示。高压汽柜为卧式的，共 4 个，汽机每侧各 2 个，一个置于另一个上面。汽柜中截止阀和调节阀轴向对称布置。每个汽柜通过环形管与高压缸相连。高压调节阀采用平衡设计，具有很大裕量，在出力最大、汽压最低和传热管脏污情况下仍能对汽机实施有效的阀杆与操作装置相连。高压调节阀操作装置示于图 8.8。阀门操作装置由电液伺服阀、阀门、先导阀、油和反馈连杆机构组成。图 8.5员综端图 8.6 高压汽柜结构图 8.7 高压调节阀特性电液伺服阀由扭矩电、喷咀档板机构和液动伺服阀组成，如图 8.9 所示。扭矩电输入的是来自阀门模块的调占空比

18、的直流脉动信号。信号改变时，扭矩电改变档板位置，使喷嘴背压变化，引起伺服阀阀芯移动。比如，信号增加，档板向右摆，大于左腔，使阀芯左移。动力油经错油门 a 流向靠近右喷嘴，阀芯右腔活塞下腔，活塞上腔的油经错油门 b 排出。随着活塞的上移，机械反馈连杆使调整磁铁转动，使档板向左摆。这个过程一直进行下去直到档板恢复到中间位置，阀芯两相等，错油门 a、b 均被关闭为止。过程结束以后，侧活塞已相对原来位置上移到一个与现有信号相对应的位置。活塞位置通过差动变压器 LVDT 反馈给阀门模块，以用于阀位校正。图 8.9 高压调节阀操作装置活塞位置决定油活塞位置即汽阀的开度。仍以信号增加、活塞上移为例，活塞上移

19、使先导活塞上移，错油门 N 下口开启，动力油经节流孔板、错油门 N下口流入油活塞右腔，使其逐渐增加。油活塞克服弹簧力逐渐向左移动，开大阀门。随着油活塞左移，反馈连杆机构使先导活塞向下移动，一直移动到使错油门 N 重新关闭为止。信号减少的过程与上述相反，油活塞右腔的油由错油门 N 上口排出。汽机保护动作引起保护油压丧失，同时使泄压电磁阀通电。在阀门模块故障和试验等情况下，汽机调节系统也使泄压电磁阀通电。这些情况均引起泄压阀上腔失压。在弹簧作用下，阀把泄压阀顶起，切断动力油电路并将油活塞右腔的油排出。在弹簧作用下汽阀迅速关闭。图 8.9 电液伺服阀结构8.3.3 微机调节器功能8.3.3.1 微机

20、调节器分级按所司功能把微机调节器分为两个层次：基层调节器（BLG）和上基层调节器简称下位机，主要包括下位机键盘和阀门模块（图 8.10）。上层（UCL）。层简称上位机，主要包括上位机键盘、单元处理机及设备。分级的目的在于兼顾先进性与可等先进功能。在上位机失效情况下，下靠性。上位机完成诸如应力、自动负荷位机仍然能对汽机实施增/减负荷和增/减转数的有效8.3.3.2 下位机功能1. 转速计算。图 8.10 微机调节器分级转速计算采用定距法，即由转过一定齿数所经时间换算成每分钟转速（r/min）。转速计算在每个阀门模块中进行，其原理示于图 8.11。计算时间的齿数按转速选定，低转速下选定较少齿数，以

21、使在 50ms 程序循环时间内完成一次计算。8.11 转速计算原理2.蒸汽需求量计算每个阀门模块持续计算汽机运行要求的蒸汽流量。在非同期方式下，求出实际转速和给定值之间的转速偏差，这个转速偏差除以非同步倾斜度，给出蒸汽需求的增量变化， 这些增量的累积产生升速时总蒸汽需求量（图 8.12）。需要指出的是在非同期的不同阶段，转速偏差计算是不同的：在冲转初始转速小于可测量转速时，转速偏差是由转速整定值与最小可测转速之差来确定的；在正常升速过程中，转速偏差是由转速整定值与测量的转速之差来确定的；在并网前，有时员会用升/降按钮将转速调到额定转速，这时的转速偏差是由转速整定值加上手动转速增量再减去测量的转

22、速来确定的。在同步方式下，蒸汽需求的增量变化量由下列三个变化量之和来确定：前后两个程序周期转速的改变量除以同步倾斜度、手动升/降按钮的变化量及负荷回路工作因子产生的蒸汽变化量。蒸汽需求的增量变化量被加到现存的蒸汽需求量上，产生新的总蒸汽需求量。计算完成后，总蒸汽需求量可能会因各种蒸汽需求量。而受到限制，经过限制后的蒸汽需求才是有效图 8.12 微机调节器方框图3.蒸汽需求限制（1）超速限制正常运行期间，在汽机转速超出预定限的情况下，对蒸汽需求量进行限制。该限制根据速度所超出的量关小汽机进汽阀，特性曲线见图 8.13。（2）超限制在每个下位机程序循环中，根据每次测得的转子转速值的差计算汽机转子的

23、度。如果发现度超过预定值，则总蒸汽流量逐渐下降到预定流量。当度已下降到一个可接受的速率时，使总蒸汽流量返回到由正常调节动作所确定的水平。这一特性见图 8.14。（3） 蒸汽需求限制员可通过上位机键盘对蒸汽需求量给出一个限值。它可以整定在-50%至 105%之间。如果不加限制，则应整定为 105%。（4） 负荷速降限制当收到定子冷却水系统、给水泵或反应堆来的请求信号时，蒸汽需求量就逐渐地受到限制。这些降负荷请求用硬接线送往下位机。在请求信号存在的时候，快速降负荷的速率为 200%每分。在定子水或给水泵故障降负荷的情况下，信号是连续的。反应堆快速降负荷信号是脉冲式的，因此给出较低的降负荷速率，因为

24、蒸汽需求量的限值只有在出现脉冲的时候才下降。图 8.13 超速限制接到快速降负荷信号会切除自动负荷调节系统的作用，也会使下位机键盘上的升按钮失效。继电器逻辑是这样连接的，当接到反应堆请求快速降负荷的第一个脉冲时就使升按钮失效，并将它锁在被禁状态，这能防止在脉冲信号断开期间汽机负荷的上升。在下位机键盘上有一个复位按钮，当快速降负荷工况已过去而汽机可以安全地重新加负荷时，可操作该按钮去掉。图 8.14 超限制4.倾斜度调整当汽机同步运行时，可以通过上位机键盘按需要改变同步倾斜度（图 8.15）。同步倾斜度的数值是通过单元微机处理机装载的，其调整范围为 2.5%至 25%。改变同步倾斜度影响蒸汽需求

25、量。非同步倾斜度也可以改变，其数值是由柜内的维护终端调整的。调整的范围与同步倾斜度相同（图 8.16）。调试结束后，该值被调整为 10%。5.阀位需求计算每个阀门模块有两张“查阅表”。一张是阀门偏置表，另一张是阀门特性表。有效蒸汽需求经过这两张表进行处理而得出阀位需求。这两张表都是在“安装”程序过程中，从保存在以蓄电池为后备电源的随机存取器内的数据中装到阀门模块内去的。每个不同类型的汽阀装有不同的数据，阀门模块按照它在柜内所占的地位对它赋予特性。高压调节阀阀位与蒸汽流量的关系如图 8.7 所示。图 8.15 同步倾斜度特性6.阀位阀位需求依靠调占空比输出驱动器转化成经过调制的阀门驱动直流电流。

26、这个驱动电流馈送到比例电液，后者产生一个与驱动电流成线性关系的运动。与蒸汽阀操作装置相连，它将蒸汽阀驱动到一个与7.阀门脱扣信号成正比的开度。当阀门模块发生故障时，微机调节器会对所控阀门发出脱扣停闭要求。如果低压调节阀脱扣，调节器也会使有关的截止阀脱扣。8.死区选择可通过编制程序把转速死区编入下位机的转速环路内，这是从维护终端上进行的。一旦设定以后，可以利用上位机键盘上的按键选取或取消死区。选取死区的效果是汽机对电网频率的小起伏不予响应。可以选择死区的上限和下限， 也可选择死区的倾斜度。上限转速最高可定为3030r/min，下限转速最低可定为 2970r/min，它们是设置的。倾斜度定值通常采

27、用20000%，但它也可定得较低，最低 2.5%。在低的倾斜度数值下，这个设施不再作为死区使用，但可用于员改变汽机的响应度。9.下位机运行当任一工作的阀门模块失去与阀门总线/报告总线正常联络时，只要汽机在同步运行，就会退回到下位机的。工作方式。这种工况一般是由于上位机内的设备故障而出现转换到下位机工作方式会使蒸汽需求量不再变化（除了由于正常转速的蒸汽需求外）。任何上位机的限制都撤除，以保证10.调节器脱扣员。如果发生调节器故障，使若干个阀门脱扣关闭，其组合不可接受，则产生一个调节器脱扣信号，送往汽机保护系统。这个信号来自每个阀门模块转储电磁继电器逻辑网络。产生调节器的脱扣信号有两类：（1）有少

28、数故障使调节器整个失效。它们是： 失去两个以上转速输入信号； 失去交流电源； 失去下位机的两个同步总线； 汽机不带负荷时失去两个阀门总线； 三重数字总线的某些故障； 汽机非同步运行而失去上位机微处理机。（2）单个的下位机通道失效，如果最小系统原则，导致脱扣输出。下列之一发生就表示 全部高压了最小系统原则：都关闭； 通往一个低压缸的两个调节阀都关闭； 同一侧的 3 个低压调节阀都关闭。8.3.3.3 上位机功能1. 汽机升转速转速程序以受控的速率提升到转速定值，直至它达到目标转速。升速的速率和目标转速都是由上位机键盘输入的。升速用的蒸汽需求是由转速偏差除以非同步倾斜度得到的（图 8.16）。图

29、8.16 非同步倾斜度特性在汽机开始升速以前，先要进行一系列的启动前检查，以证实机组可在自动安全地启动。校验的项目如下：下 转子偏心度（高压、低压 1 号、低压 2 号和低压 3 号）； 转子/轴承座的差胀（高压、低压 1 号、低压 2 号和低压 3 号）； 冷凝器真空； 汽机在盘车； 轴承供油温度； 轴承供油； 发电机氢气冷却水； 发电机机身氢气 调节油温度； 汽机蒸汽疏水阀开启（GPV 和 VVP）； 存在最小系统； 转速探头完好。；这些启动条件只要有一项不满足，则启动，在显示器上会给出相应信息。如果某项条件不满足，且确实知道是检测仪表方面故障引起的，则可用机柜中的维护终端删除，即旁路掉，

30、然后汽机可以启动。这样删除的启动条件在上位机重新进入保护状态时自动恢复。启动条件按时刷新。全部满足或旁路后即可用上位机键盘的升速栏的启动键开始升速。升速时最好用应力栏的投入键投入应力，以限制升速速率不高于应力系统算出来的升速速率，保证汽机关键部件的应力不超过值。升速过程中，员可按升速栏的暂停键，使升速暂停（保持转速不变）。胀差、偏心率和振动超限也快速冲过，防止共振。暂停（称动力学保护暂停）。但在临界转速区暂停无效，以便表 8.1 示出大亚湾核电站汽机升速的有关参数。表 8.1 汽机升速参数参数最小值最大值实际值1 号机2 号机第一临界转速区低限/（r/min）1263030546760第一临界

31、转速区高限/（r/min）12630309201190第二临界转速区低限/（r/min）12630309301450第二临界转速区高限/（r/min）126303011001550第三临界转速区低限/（r/min）126303018501980第三临界转速区高限/（r/min）126303020002184预给第一临界转速区限/（r/min）1263030550750预给第二临界转速区限/（r/min）12630309211400预给第三临界转速区限/（r/min）126303018201950最快升速率/（r/min2）100030003000升速蒸汽需求高限/%54030升速蒸汽需求超出限

32、/%104535最快升速率切换裕度/（r/min）1100050非同期倾斜度/%2.52510升速预给临界转速区最小应力裕度/%0100102.同步（同期）和带最小负荷在机柜内有一台 Brush PAS530 自动同步器。它线断路器中的任何一个进行同步并网。断路器是依靠依靠负荷开关或两个超高压出台上的一个开关来选择的。当机组达到同步转速时，只要下列同步前的校验已经通过，就过程：员启动同步 定子水泵投入； 自动电压调节器 AVR 良好。自动同步并网是由员通过自动同步栏的启动按键启动的。同步并网以后，汽机负荷以 5%每分的速率上升到最小负荷（约为最大连续出力的5%）。应力计算和动力学保护在带最小负

33、荷期间不起作用。3.自动负荷调节加负荷是由一个自动负荷调节作业的，它属于上位机软件。这个作业从上位机键盘上接收一个目标负荷值和负荷变化最大速率值，并产生蒸汽需求增量。后者向下装载到下位机并加到总蒸汽需求上，从而达到目标负荷而同时又将加负荷速率保持在规定的限值内。应力条件可用于限制加负荷的速率，以保持可接受的热应力。该软件包还提供频率补偿，其特性见图 8.17，有关参数见表 8.2。倾斜度的值在盒内可在 1%和 20000%的范围内调整（与下位机的倾斜度无关）。在该盒的外面，倾斜度可在 2%和 10%之间调整。由负荷调节作用而发生的负荷变化要受到由应力投入）所计算的负荷速度的限制。（如果图 8.

34、17 频率补偿特性表 8.2 自动负荷调节的有关参数4.应力应力不超过程序汽机升速和加负荷的速率，保证高压汽柜和高压转子内的热应力值。这些部件的热应力值是靠测量这些部件最关键部位存在的温差而得到的。温差与部件内部存在的热应力成正比。高压转子应力是根据在环形管道模拟探头上测量、模拟转子表面/中壁温差而推导出来的（图 8.18），因为实际上不可能提供一个可靠的去直接测量转子的温度。探头的构造应使其响应与它们所代表的转子相同，而且这些探头的有效性已在使用中得到证实。高压汽柜的应力来自内壁/中壁的温差，它们是在汽柜壁上直接测量的（图 8.6）。图 8.18 模拟探头参数最 小 值最 大 值实 际 值频

35、率补偿固定倾斜%度1%200004频率补偿频率半区/ Hz0.0250.50.35频率补偿负荷半区/ MW1010070频率补偿倾斜度/%12000020000负荷回路时间常数/S54010最小负荷给定值/MW110050负荷回路死区半区/MW03005.预置“预置”系统提供一种安全和可靠的满足，则调节器可进入“预置”的状态： 汽机保护系统已经复位； 单元处理机已投入并可供使用。来实施对汽机的。如果下列条件得到当按“预置”按键时，所有可供使用的阀门模块就被预置好。如果不满足上述条件，则微机调节器仍留在“保护”状态下，并向员显示一个相应的说明语句。在地完成了预置以后，微机调节器进入一个适当的状态

36、，可对汽机的升速和阀门试验两种工况进行选择。6.超速试验当汽机达到名义转速而尚未同步时，有一个方案是继续增速到超速状态，以校验超位于 1 号轴承座处的超速释速脱扣装置的动作。汽机在员的器下，依靠同时到超速状态。这些放器和一个转速提升器与室内上位机键盘上的超速按键联锁。转速提升器能保持住转速定值，超速器会使汽机到过高转速倾斜度的限值以内。一旦汽机脱扣，为了使汽机回到运行转速，汽机保护必须复位，调节器必须重新预置，升速系统必须重新投入。7.阀门试验设有阀门试验装置，使所有蒸汽阀门在汽机不带负荷的情况下，在微机调节器的控制下来回开启和关闭。这个装置只有当蒸汽发生器出口阀门关闭（即汽机处没有蒸汽）且汽

37、机转速低于 126r/min 时才能使用。阀门的开启和关闭由8.阀门带负荷试验汽机的截止阀和调节阀可以在汽机带负荷的情况下进行试验。阀门按组布置，每组包括同一进汽路径的一只截止阀和一只调节阀。阀门带负荷试验的步骤包括比例关/开阀员进行。门、操作泄放电磁阀立即关闭阀门以及的，但可利用泄放电磁阀来关闭。9.汽机进汽阀门启闭的特性。低压截止阀虽然不是比例如前所述，汽机进汽实际上是限制高压缸蒸汽最大值或限制其增率。有两个作用。其一是给机组出力施加一个限制，当电网或机组本身要求机组出力不能超过某一限值，则利用功能。给定相当机组出力限值的设定值，投入，则当机组出力大于限值时，自动起作用（入列）；当机的正常

38、模式。组出力降回到限值以下，自动（出列）。这是第二个作用就是防止反应堆功率超调。当堆功率即将达到满功率时，先冻结汽机进汽汽，待超调已过，员再按上位机键盘高压进口栏的按键，进才能比原来速率低得多的速率上升。这种模式称反应堆模式，它是在收到反应堆一个逻辑信号后自动起作用（入列）的。10.G 模式接口信号汽机调节系统向反应堆调节系统发出一组信号。这些信号都是关于反应堆 G 模式运行的，所以称为 G 模式接口信号。这些信号由微机调节器的上位机发出，它们或者作为 420mA 的模拟信号输出，或者作为逻辑信号输出。这些信号的名称及代号示于图 8.19。它们是：·负荷速降（逻辑信号）71；

39、3;负荷参考值（模拟信号）72；·负荷测量值（模拟信号）73；·开度参考值（模拟信号）74；·进汽·进汽·频率·汽机·汽机测量值（模拟信号）75； 整定值（模拟信号）76；（模拟信号）78；方式（逻辑信号）79； 模式（逻辑信号）80；·超高压断路器（HVCB）状态（逻辑信号）81； 员 SD 限值（模拟信号）82；·频率贡献（模拟信号）83。11.最小系统的校验定义一个最小系统，它代表为了汽机安全运行必须能使用的蒸汽进汽通路的最小数目。一个蒸汽进汽通路指的是一对截止阀/调节阀，不论是高压的还是低压的。如

40、果在带负荷工况下由于阀门模块故障的组合而违背了最小系统，则向保护系统输出一个信号，使汽机脱扣。蒸汽进汽通路关闭的不可接受的组合如下：（1） 所有 4 个高压进汽通路；（2） 同一低压缸的两个调节阀。如果出现上述情况中的任何一种，就违背了最小系统，并产生脱扣输出。脱扣输出来自硬接线的逻辑线路。这个逻辑线路查看各个排放电磁继电器的各个触点。除了产生脱扣输出以外，如果在汽机升速时没有得到不可接受的阀门组合，则调节器还进行一次启动前检查，查明在已预置状态下是否有足够数目的阀门模块可供使用。如果数目不够，则汽机不能升速。这个检查是由上位机来执行的。12.阀门偏置在微机调节器内，可对每个阀门模块的阀位需求

41、计算施加补偿性偏置项，这使升速过程可在高压截止阀的下或在高压调节阀的下进行。用截止阀还是用调节阀进行升速可由运行选定（建议用高压调节阀）。还可调整低压调节阀的偏置，这是图 8.19 G 模式接口信号利用维护终端进行的。图 8.20 示出了截止阀和调节阀的偏置特性。图 8.20 阀门偏置特性13.阀门复原设有阀门复原装置，它使员能在汽机带负荷的情况下把一个蒸汽阀门重新投入运行。这是当阀门模块的故障纠正以后，或其他有关的曾造成阀门模块脱扣的阀门操作装置的故障纠正以后所要求的。8.3.4 主要原理8.3.4.1 功率（负荷）原理汽机功率可由微机调节器自动制。1.功率（负荷）自动，也可以通过下位机键盘

42、上的升/降按钮手动控员设置目标负荷和升荷速率（图 8.12）。升荷速率受到应力系统计算出来的升荷速率和汽机监测系统的暂停升荷信号的限制。负荷参考值按受限升荷速率向目标负荷增加，纳入频率项后形成负荷整定值。负荷实测值与之比较。负荷偏差用以计算负荷增量，加到原来数值中，再纳入频率贡献信号后，产生总蒸汽需求量。总蒸汽需求量受到超速限制、超度限制、负荷速限制和员 SD 限制。有效蒸汽需求用以计算阀位、开启阀门，升至目标负荷。目标负荷和升荷速率可通过上位机键盘以人机对话方式设置。2.功率（负荷）手动员按上位机键盘上的负荷调节栏中的手动键或接到负荷速降信号后，微机调节器即转为“手动”模式。上位机即不再输入

43、蒸汽需求增量，总蒸汽需求量转而由下位机升/降和时一样。8.3.4.2 频率按钮同时按下改变。频率贡献项也被纳入其中。总蒸汽需求的处理则与自动原理由于电能不能存贮，所以电网的频率经常由于在网机组总功率与接网总负荷不匹配而随时波动。在电网频率偏离额定值时，机组应自动地或手动地改变向电网输送的有功功率，补偿功率负荷失配，使频率向额定值趋近。机组对电网频率的补偿能力取决于倾斜度。所谓倾斜度 K 就是电网频率 f 的相对变化f/fn 与其补偿物理量 F 的相对变化F/Fn 之比的负值：K= Df / Df = - Jf fnf nJF自动工况时的频率补偿称为频率荷参考值中，形成负荷整定值。频率信号按盒式

44、特性（图 8.17）加到负手动工况时的频率补偿称为频率贡献。频率贡献项改变的不是电功率，而是蒸汽需求量。升速时的速度可看作频率的特例，其补偿物理量是蒸汽需求量。员通过上位机键盘升速栏的目标转速键设定目标转数，通过速率键设定升速速率，按启动键即开始升速。升速速率受到应力系统计算的升速速率和汽机监测系统的“暂停”升速信号的限制。转速整定值按受限升速速率向目标转速增加。转速实测值与之比较，转速偏差除以非同步倾斜度得到升速时的总蒸汽需求量。这个总蒸汽需求量的值较小，不会受到限制，直接用于计算阀位开启阀门。8.3.4.3 应力应力原理软件最终算出应力升速速率和应力升荷速率。算法如下：1.温差信号算法通过

45、高压转子模拟探头测量的高压转子表面/中壁温差和 4 个高压汽柜内壁/中壁温差都是用成对 K 型热电偶（探头）测量的（图 8.21）。测得的 mV 信号经温度变送器转变为 420mA 直流信号输往微机调节器。在微机调节器内，模拟信号被转换为数字信号，然后经过限值检查和比较检查，以确认其有效性，超过低限或高限视为无效，差别太大亦视为无效。高压转子信号有三种选择方式：1，2 和平均。如此获得 5 路温差信号。图 8.21 应力算法2.应力裕度算法每路温差信号均由软件转换为应力裕度，算法如图 8.22 所示。软件先判别温差极性，转子表面温度高于中壁温度时温差为正，高压汽柜内壁温度高于中壁温度时温差为正

46、。正负温差与正负温差基准比较。以高压转子正温差为例，正温差与 K1 比较。得到温差裕度 DTR1：DTR1=K1-T然后转换为百分比温差裕度：DTR1/K1=1- DTKI由百分比温差裕度查信息处理表 SC1，得到百分比应力裕度。信息处理表是预先存贮的。在 5 个百分比应力裕度中取最低值用于预临界区暂停或自动同期前暂停，积累应力裕度，以便不停顿地冲过临界区或带上最小负荷。百分比应力裕度按升速或升荷进行超前滞后动态补偿得到升速或升荷补偿应力裕度。应力软件连续监测高压转子和高压汽柜的负温差，以获得其变比速率，当负温差的模数超过预定值并且其模数的变化速率大于预定值时，则强制补偿器的输出为100%。这

47、样，万一状态故障出现时能取消应力。3.应力速率算法求得的 5 个高压部件的补偿应力裕度取最小值，分升速和升荷两种情况进行比例积分运算，得到百分比升速和升荷速率，其限值范围为 0100%（图 8.21）。图 8.22 高压转子应力裕度算法百分比应力升速/升荷速率分别乘各自的刻度系数，得到应力升速速率和应力控制升荷速率，用于约束升速和升荷过程。表 8.3 应力可调参数比例运算时，项的输出受到下列约束：·不能为负；·未投应力时为零；·应力为隐模式时为零；·转速在临界转速区内时为零；·升速/升荷施加暂停时为零；·达到目标转速/目标负荷时为零；

48、·同步后带最小负荷时为零；·手动负荷时为零；·应力·应力4.应力应力速率为零或达到 100%时冻结；为正常模式或限制模式但应力速率未起作用时冻结。模式有三种模式：正常模式（A）、限制模式（B）和隐模式（C）。正常模式和限制模式由应力信号的数目决定，如表 8.4 所示。参数图上标志符范 围实 际 值HP 转子正温差基准K15010065HP 转子负温差基准K2-60-10-44HP 汽柜正温差基准K2207065HP 汽柜负温差基准K4-60-10-50升速比例作用常数K50.0110.11升速作用时间常数K615010s升速速率刻度常数K7366（rpm

49、/Min）/%升负荷比例作用常数K81521升负荷作用时间常数K9505000500S升负荷速率刻度常数K100.210.5（mw/min）/%HP 转子负温差限值K11-30-5-18HP 转子负温差变化率限值K12-20-1.4/30sHP 汽柜负温差限值K13-30-5-20HP 汽柜负温差变化率限值K14-20-1.6/30s表 8.4 应力模式与信号数目的关系表升速速率只能为 100rpm/min，最大升荷速率只能处于限制模式时，最大应力为 15MW/min。有效信号的数目少于限制模式所要求数目时，应力转为隐模式。在隐模式下，对升速和升荷不施加约束，但仍计算并显示有关应力参数。应力系

50、统还能处理由汽机监测系统来的胀差、振动和偏心率信号。当这些信号达到其限值的 90%时使升速暂停，恢复到 72%以下时取消暂停。达到值 120%（振动、偏心率）或 110%（胀差）时，则转速区内，上述暂停信号不起作用。室，提醒员手动停机。在临界8.3.4.4原理当反应堆功率小于 96%Pn 时，开关 K1K5 的位置如图 8.23 所示。当反应堆功率上升到 96%Pn 时，核功率测量系统 RPN 向汽机调节系统发出一个逻辑信号，汽机调节系统即转为反应堆模式。该信号将开关 K3 置向右方，开关 K2、K4 闭合，并将与开关 K4 联动的开关 K5 置向下方。比较及存贮环节记忆并输出当时汽机进汽PR

51、。PR 经开关 K3 输至加法器。预先设置的汽机进汽Pmax（一般设置为105%SD）与 PR 的差值经开关 K4 输至开关 K1。开关 K1 受上位机键盘上的按键。在员按这个按键之前，K1 是断开的，此时 PmaxPR 不能输至加法器，加法器的输出仅为 PR。低选门在员设置的汽机进汽限值 Pr2 与 PR 值中选出一个最低值，汽机进汽与它比较。比例调节器维持汽机进汽不变，汽机功率及反应堆功率也维持不变。待反应堆功率稳定下来以后，员可按“”键，使开关 K1 闭合。速率限值比较器的输出即以员设置的很小的升压速率向终值（PmaxPR）过渡。该输出通过开关 K2 加到加法器。加法器输出 Pr1 即从

52、原来的 PR 逐渐增加，最终引起汽机进汽缓慢上升，汽机功率和反应堆功率也缓慢上升。这个栏的速率键设定，最大值为 0.003Pmax/min。上升速率可以用通过先维持汽机进汽功率时产生超调。不变，再以缓慢速率上升的方法，防止了反应堆在接近满通过键投入栏的参考值按键和数字键用人机方式设置限值 Pr2，用投入。当 Pr1 增加到 Pmax 后，比较器输出逻辑信号，使各开关恢复原位。信号名称要求的最少有效信号数目正常模式 A限制模式 B高压转子温差21高压汽柜温差31发电机电负荷（仅用于负荷）22在反应堆模式后，低选门的输出即为 Pr2。图 8.23原理P 与参考Pr 相比较。低于 Pr 时，比例部分

53、输在比例调节器内，进汽出为 105%SD，起限制作用。部分输出为零，总输出为 105%SD，加入到下位机阀门模块后，P 高于参考Pr 时，比例部分输出 Gp 小于 105%SD，进汽器输出随时间逐渐增加，总输出 GL 随时间逐渐降低。当降低到低于阀门模块通过正常途径算出的蒸汽需求时，则 GL 起作用，即入列，逐渐降低汽机进汽。器清零，总输出GL 返回为105%SD，当汽机进汽降低到等于参考后，则，即出列。这样设计出来的比例动。症结是没有设定死区，调节器是有缺陷的，接近参考时会引起出力波出列后又很快入列。实际运行中确实出现了这个问题。可以从设备和操作两方面解决这个问题。在设备方面，微机调节器软件设置死区（图 8.23）。当进汽降到 P-时再将器清零，使出列。在操作上，要把参考值调大一些，以补偿由于设置死区而降低的出力。8.3.5 汽机调节系统运行8.3.5.1 启动运行（由停机到带最小负荷）只有微机调节器的上位机可供使用时才能启动汽机。