管理类《核电厂仪表及控制基础》第2单元-2 TOS

第2单元主汽轮机控制和珍断系统（TOS）

TOS概述主汽轮机控制（MTC）主汽轮机保护（MTP紧急跳闸系统（ETS）汽轮机监测仪表（TSI）汽轮机诊断监测（TDM）TOS相关其它系统和设备转子应力监测（RSM）汽水分离再热器（MSR）控制

目录

1.TOS概述

汽轮机控制和诊断系统（TOS）由汽轮机厂设计组态，系统硬件设备与DCS系统相同。汽轮机控制和诊断系统（TOS）的控制机柜布置在汽轮机厂房。汽轮机监视仪表系统（TSI）和汽轮机振动监测和故障诊断系统（TMS）与电厂控制系统（PLS）和汽轮机控制和诊断系统（TOS）的接口主要采用通讯与硬接线的方式。1.TOS概述（续）DEH系统的主要功能包括：汽轮机转速控制、自动同期控制、负荷控制、参与一次调频、机/堆协调控制、快速减负荷、主汽压控制、单阀/多阀解耦控制、阀门试验、汽轮机程控启动、OPC控制、甩负荷及失磁工况控制、与DCS系统实现数据共享、手动控制等。主汽轮机控制系统（MTC）能够自动控制流入汽轮机的蒸汽量来维持汽轮机转速和负荷的平衡。1.TOS概述（续）TOS系统主要包括以下四个部分：主汽轮机控制(MTC)：汽机转速和负荷的自动和手动控制；主汽轮机保护(MTP)：保护停机、自动紧急跳机；汽轮机监测仪表(TSI)：汽轮发电机机械状况的监测；汽轮机诊断监测(TDM)：汽轮发电机监测和诊断。TOS还向Ovation数据网络传送数据，使其它系统能访问TOS系统的状态。非安全级平台TOS部分控制规模开关量输入1081点开关量脉冲输入3点开关量输出326点模拟量输入421点模拟量输出79点热电阻（RTD）输入193点注：TOS部分的最终I/O量由T-G制造商负责确定。2.主汽轮机控制（MTC）

操纵员自动控制（OA）执行额定汽轮机转速和基本负荷控制工况下的全部功能。OA/OPC控制器内的TOS控制逻辑计算定值、目标值和速率。控制器根据当前的定值可以为速度控制和三个独立的负荷控制回路修正阀门需求指令信号。三种单独的负荷控制回路包括：速度（频率）校正回路、功率回路和汽机冲动级压力反馈回路。操纵员自动和超速保护控制（OA/OPC）当DEH处于没有反馈的自动模式，并且反应堆处于额定压力和温度条件下时，参考值与实际功率应匹配。OA控制器将按照调节阀流量特性曲线确定调节阀阀位超速保护控制（OPC）由超速功能、关闭截止阀功能、预先降负荷（LDA）功能和超速跳闸功能来实现。自动汽轮机控制（ATC）功能使用来自转子应力监测（RSM）功能的转子应力信息自动地使机组以可能的最快速率加速或加负荷，并且不会使汽机转子应力超限值。在速度控制时，ATC模式将在0～1500rpm范围内自动改变需求信号，同时监测所有的振动、金属温度等变量；当达到稳定工况时，保持转速。目标转速设定值升速速率3.主汽轮机保护（MTP）主汽轮机保护：通过对汽轮机异常的早期监测，使汽轮机安全停机，防止汽轮机损坏。最主要的操作对象是电磁阀块：四个汽轮机跳机电磁阀块；两个OPC电磁阀。四个汽轮机跳机电磁阀块（SV-1到SV-4）组成两个（A和B两列）2取1，正常运行时通电，紧急跳机油下泄阀关闭，油压为11.4-11.5Mpa,安装在每个主阀门油动机上的卸载阀关闭，当MTP输出跳机信号，SV-1到SV-4断电打开，紧急跳机油下泄，卸载阀打开，主阀门关闭，主汽轮机跳机。当汽轮机转速超过比如103%满功率时，将通过给OPC电磁线圈通电进而关闭主调门和再热调节阀的方法来降低汽轮机转速。3.主汽轮机保护（MTP）续正常运行时，SV-MOST通电，当紧急跳机隔膜阀打开时，紧急跳机油母管泄压，所有主阀门关闭，主汽轮机跳机；超速跳机飞锤由弹簧克服离心力来固定。当主汽轮机速度上升到设定速度时，飞锤在离心力作用下弹出。随后MOST的滑阀打开，自动跳机油流出下泄。当自动跳机油流出下泄，应急跳机隔膜阀打开，紧急跳闸油流出下泄。紧急跳闸油压丧失导致所有主阀门(MSV、GV、ICV和RSV)关闭。

真空低：四个压力开关组成两级2取1；轴承油压低：四个压力开关组成两级2取1；推力轴承磨损：四个压力开关组成两级2取1；电超速：四个3取2电路，电超速跳闸定值大约为110%额定转速。MTP触发信号4.紧急跳闸系统（ETS）紧急跳闸系统（ETS）提供了一种快速、精确和有效的保护手段。系统采用多通道原则连续监测关键的汽机参数，如果参数超过汽机运行的安全限值，将给所有蒸汽阀发送关闭信号，使机组跳闸。4.紧急跳闸系统（ETS）（续）汽轮机紧急跳闸系统（ETS）至少具有下列停机保护功能：汽机超速（转速>3300转/分）；轴向位移过大；三取二逻辑判断润滑油压过低（≤0.02MPa）支持轴承温度高（>75℃）；或推力轴承温度高（>75℃）；三取二逻辑判断凝汽器真空低（＜0.06MPa）发变组故障；手动停机保护。

一回路侧联动触发汽轮机跳闸信号为了防止或减缓反应堆的过冷，或减少由于汽轮机失汽而导致设备损坏，满足下列条件可触发汽轮机跳闸反应堆停堆；蒸汽发生器窄量程液位高于Hi-2；手动主给水隔离。5.汽轮机监测仪表（TSI）汽轮机安全监视系统（TSI）执行监测汽轮发电机机械状况的功能。TSI提供模拟量检测输出和数字量跳闸输出至汽轮机控制保护系统。TSI系统主要包括检测探头、信号前置放大器、专用电缆、具有信号整定的机柜、监视器和其他设备。通过检测汽轮机的振动、偏心、轴位移、相对膨胀、绝对膨胀、键相、零转速监视汽轮发电机机械状况。典型的TSI系统结构如下图所示。5.汽轮机监测仪表（TSI）（续）5.汽轮机监测仪表（TSI）（续）汽轮机安全监视系统的监视参数包括：机组转速测量9个（1个电涡流原理的用于就地指示，8个磁阻原理的用于MTP、MTC系统）。自动盘车用的2个电涡流式机组零转速（1-99rpm）测量。用于监视转子推力盘相对于推力轴承的2个电涡流式转子轴向位移监测。一个用于监视转子偏心率的电涡流式轴系偏心检测。机组膨胀（一个用于监视汽缸的绝对膨胀，2*2个用于转子与汽缸间的轴向胀差）。用速度传感器监测机组11个轴承箱的绝对振动。包括发电机和励磁机转子轴承在内的转子振动（用11*2个电涡流传感器监测11个转子轴承的相对振动）监测。6.汽轮机诊断监测系统（TDM）TDM的系统功能是完成对汽轮发电机组机械参量的监测和自动故障诊断，分析汽轮发电机的振动数据是否与限值相符，并把分析结果显示在LCD上。TDM系统特点：1.不间断地对机组运行状态进行在线实时监视；2.完整保留机组振动、起停机、和升降负荷等数据；3.提供丰富的专业诊断图谱；4.长时间、大容量地保留机组历史数据；5.当机组发生故障时，能方便地查询故障变化趋势。TDM系统的输入信号相对振动波形：11x2绝对振动波形：11x1脉冲：1其它TSI信号：8电厂数据：8轴承金属温度：11x1数据采集和分析时间间隔：振动向量、电厂数据每秒1次，频谱信号每2小时1次；检查数据是否超过限值，越限时显示报警信息；正常情况下，系统保存历史数据至少10年；报警时能提供报警原因的诊断信息。6.汽轮机诊断监测系统（TDM）（续）TDM执行汽轮发电机监测和诊断功能，出现报警时，系统可以自动诊断。系统自动诊断出的原因举例如下：轴不平衡轴裂缝轴承磨损转子未对中油膜振荡/涡动转子弯曲摩擦转动部件松动发电机热弯曲联轴器不耦合转子不对称轴间隙转子应力监测（RSM）转子应力监测（RSM）功能进行汽机转子应力计算，并将当前实际和预期的转子应力相关信息提供给操纵员。信息包括推荐的加速度和加负荷速率，以及所允许的最大瞬时负荷变化值。以下是为核电站汽轮机配置的RSM软件程序功能清单高压缸汽轮机转子应力确定；汽室金属温度和预计汽室金属温度的定期计算和监视；盘车装置运转监视；转子应力控制；偏心率和振动监视；进水检测和疏水阀的控制；转速需求和加速度/加负荷率控制；轴承温度监视；发电机监视；轴封、汽轮机抽气和冷凝器真空工况监视；转子位置、差胀和预期差胀监视加速程序。

汽水分离再热器（MSR）控制汽水分离再热器（MSR）控制器通常用于调节汽水分离再热器的主蒸汽流量，它控制MSR出口温度（热段再热蒸汽）和汽轮机低压缸入口蒸汽温度。为每对M