一种核电厂半速汽轮机监视系统调试方法

摘要

本发明公开了一种核电厂半速汽轮机监视系统调试方法，包括以下步骤：S1、在完成图纸核对及保证控制柜接线正确后，对控制柜上电并利用半物理校验平台进行传感器的特性校验；在控制柜上电、传感器的特性校验完成后，进行半物理校验平台下的通道校验；S2、进行传感器安装；S3、在建立从所述传感器到显示终端的测量通道后，通过对比测量值和显示值来对监视仪表进行调整；S4、完成汽轮机组机盘车、冲转、并网和带负荷时进行机械测量和仪控测量值的比对，以验证是否满足机组运行要求。本发明的核电厂半速汽轮机监视系统调试方法能够解决传感器安装前无法进行静态特性检查的问题，而且节约成本。

说明书

技术领域

本发明涉及核电技术领域，更具体的说，涉及一种核电厂半速汽轮机监视系统调试方法。

背景技术

汽轮机监视系统是一个可靠的、多通道的仪表测量分析系统，用以连续测量汽轮机转子和汽缸的机械与物理参数。汽轮机监视系统作为监视和保护机组安全运行的关键系统，在常规火电中采用的调试方法如下：

（1）传感器（附带前置器和延伸电缆）安装前进行图纸的检查和校对；

（2）汽轮机监视系统控制柜和模件安装，接线检查，控制柜上电；

（3）检查汽轮机监视系统模件组态设置；

（4）检查汽轮机监视系统至汽轮机保护系统等接口信号；

（5）进行电涡流传感器安装时，采用万用表测量传感器的间隙电压，根据间隙电压确定传感器的安装位置；瓦振等加速度传感器直接安装；转速传感器根据传感器的安装间隙确定安装位置。

（6）对于具有调节支架的传感器（如相对膨胀传感器等），安装时调节支架进行线性检查，并将线性关系曲线填入模件组态，如线性关系符合测量要求，固定传感器的安装位置。

（7）汽轮机启动后在DCS画面上进行测量参数的动态监视。

现有技术方案遵循常规火电的调试过程，首先进行探头、前置器、延长电缆校验，在此基础上经过图纸核对后对控制柜上电，检查系统模件组态、保护信号检查，根据不同种类传感器完成传感器安装，最后再进行汽轮机启动后系统的动态参数监视。

目前的核电站，均以国外供货商调试为主，没有形成专门针对核电厂汽轮机监视系统调试的完整方案，对其关键调试技术的研究也并不成熟，其技术方案也基本沿袭了常规火电的调试方案。由于核安全的特殊性，核电机组对意外停机、停堆有着更严格的控制和要求，而汽轮机监视系统作为核电站的重要敏感系统，常规火电的调试方案并不能完全适用于核电机组的调试。

该技术方案在应用于核电站时至少存在以下缺陷：

（1）常规火电的调试方案中无法在汽轮机启动前对汽轮机监视系统模件通道进行检查；

（2）对于电涡流和具有调节支架传感器的调试，也无法在汽轮机启动前检查全通道的静态特性。

在核电机组调试中，汽轮机组的调试与反应堆的运行工况息息相关，具有技术难、风险大、接口多的特点，其调试周期和调试质量将会直接影响整个机组的冲转、并网和商运的进度与安全。上述常规火电汽轮机监视系统调试方案并没有将反应堆的停堆风险、核安全、调试周期等因素考虑进去，并不适用于核电机组的调试。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中传感器安装前无法进行静态特性检查的缺陷，提供一种核电厂半速汽轮机监视系统调试方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种核电厂半速汽轮机监视系统调试方法，包括以下步骤：

S1、在完成图纸核对及保证控制柜接线正确后，对控制柜上电并利用半物理校验平台进行传感器的特性校验；在控制柜上电、传感器的特性校验完成后，进行半物理校验平台下的通道校验；

S2、进行传感器安装；

S3、在建立从所述传感器到显示终端的测量通道后，通过对比测量值和显示值来对监视仪表进行调整；

S4、完成汽轮机组机盘车、冲转、并网和带负荷时进行机械测量和仪控测量值的比对，以验证测量精度是否满足机组运行要求。

在本发明所述的核电厂半速汽轮机监视系统调试方法中，步骤S1中还同时进行以下步骤，对传感器探头支架进行预装，以检验探头安装支架、安装位置是否满足安装测量要求并在安装不匹配时及时调整。

在本发明所述的核电厂半速汽轮机监视系统调试方法中，步骤S2中，在完成传感器固定安装后，进行延伸电缆晃动电压测试，并对传感器的延伸电缆铺设电缆桥架。

在本发明所述的核电厂半速汽轮机监视系统调试方法中，所述步骤S1中，传感器的特性校验通过将测量值-测量电压与特性手册记录的特性曲线的比对，验证传感器测量精度是否满足要求。

在本发明所述的核电厂半速汽轮机监视系统调试方法中，步骤S1在所述通道校验中，同时开展振动、位移、键相、膨胀传感器的校验；步骤S2同时进行振动、位移、键相、膨胀传感器的安装。

在本发明所述的核电厂半速汽轮机监视系统调试方法中，步骤S1在所述通道校验中，将传感器安装于半物理校验平台上，经前置器送入汽轮机监视系统的控制柜，并采用万用表测量前置器出口电压作为间隙电压并进行显示，多次调节传感器与半物理校验平台上测量圆盘之间的间隙距离并测量所述间隙距离时的间隙电压，获得间隙电压和间隙距离之间的静态特性参数，并获得测量值和显示值之间的偏差，所述静态特性参数包括线性关系、灵敏度。

在本发明所述的核电厂半速汽轮机监视系统调试方法中，步骤S1包括进行压电式加速度传感器通道试验，测量信号发生装置输出电压的pk-pk值，并根据以下公式获得控制柜传感器接线端子输入电压的有效值：

U=S*K/(2*sqrt(2))pk-pk，其中：K为传感器精度；S为振动速率；sqrt为开平方根；pk-pk为波形最高点波峰至最低点波谷的电压差值。

在本发明所述的核电厂半速汽轮机监视系统调试方法中，步骤S2中传感器安装包括轴向位移和相对膨胀传感器的安装，所述轴向位移和相对膨胀传感器的安装包括以下步骤：

确定汽轮机的机械零位，将汽轮机转子推至机械零位，记录当时环境温度和传感器安装的位置汽轮机转子的温度，调整传感器至测量零位，同时进行机械人工测量，保持传感器测量数据、机械人工测量数据与机械零位的一致。

在本发明所述的核电厂半速汽轮机监视系统调试方法中，完成所述轴向位移和相对膨胀传感器的安装还包括以下步骤：

A1、汽轮机转子在外力释放充分回归安装位置后进行机械人工测量数据和传感器DCS测量数据的比对；

A2、标记传感器安装支架及其它安装附件的初始安装位置，测量支架离转子及汽缸的间距，以及转子和周围环境的温度，计算转子和汽缸的膨胀量；

A3、在汽轮机盘车状态下进行机械人工测量数据和传感器DCS测量数据的比对：

A4、汽轮机到1500rpm额定转速时进行机械人工测量数据和传感器DCS测量数据的比对；

A5、从汽轮机第一次并网带负荷至100%额定功率的功率运行阶段，汽轮发电机每增加100MW功率进行一次机械人工测量数据和传感器DCS测量数据的比对；

A6、在汽轮机跳闸试验后进行机械人工测量数据和传感器DCS测量数据的比对。

在本发明所述的核电厂半速汽轮机监视系统调试方法中，该方法还包括步骤S0，在所述步骤S0中进行调试程序优化，根据传感器特性进行分类并安排相应的试验窗口。

本发明的核电厂半速汽轮机监视系统调试方法具有有益效果：本发明采用半物理校验平台，使传感器在正式安装前进行全通道线性检查成为可能，解决了传感器安装前无法进行静态特性检查的问题。通过半物理校验平台的应用，在传感器安装前完成信号通道试验，完成采集、处理模件精度的检验，防止汽机冲转因模件特性问题导致机组停机，保证汽轮机监视系统功能试验的顺利进行，还避免了在汽轮机监视系统功能试验阶段购买大量昂贵的测试仪器，节约了成本。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明核电厂半速汽轮机监视系统调试方法的流程图；

图2是根据本发明核电厂半速汽轮机监视系统调试方法一个具体实施例的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示是本发明一种核电厂半速汽轮机监视系统调试方法，该方法包括以下步骤：

S1、在完成图纸核对及保证控制柜接线正确后，对控制柜上电并利用半物理校验平台进行传感器的特性校验；在控制柜上电、传感器的特性校验完成后，进行半物理校验平台下的通道校验；

S2、进行传感器安装，统一机械和仪控零点；

S3、在建立从所述传感器到显示终端的测量通道后，通过对比测量值和显示值来对监视仪表进行调整；

S4、完成汽轮机组机盘车、冲转、并网和带负荷时进行机械测量和仪控测量值的比对，以验证测量精度是否满足机组运行要求。

本发明采用半物理校验平台，使传感器在正式安装前进行全通道线性检查成为可能，解决了传感器安装前无法进行静态特性检查的问题。其中，半物理校验平台所采用的材料与转子与实际工作环境的设备相同，以真实模拟传感器工作环境。

通过半物理校验平台的应用，实现在传感器安装前对传感器静态特性、传感器测量通道线性特性的检验，避免因传感器、测量通道等硬件问题而导致的测量超差问题，对传感器后续安装具有指导性意义。同时，通过半物理校验平台的应用，在传感器安装前完成信号通道试验，完成采集、处理模件精度的检验，防止汽机冲转因模件特性问题导致机组停机，保证汽轮机监视系统功能试验的顺利进行，还避免了在汽轮机监视系统功能试验阶段购买大量昂贵的测试仪器，节约了成本。

其中，步骤S1中传感器的特性校验或通道校验如果发现存在不合格，则进行方案调整并重新进行特性校验或通道校验。具体的，步骤S1中，传感器的特性校验通过将测量值-测量电压与特性手册记录的特性曲线的比对，验证传感器测量精度是否满足要求。由于合格与否的判断标准为本领域所熟知并非本发明的要点，此处不再一一详述。步骤S3中，如果测量值和显示值不一致，则调整方案后重新对比测量值和显示值。

此外，步骤S1中还同时进行以下步骤，对传感器探头支架进行预装，以检验探头安装支架、安装位置是否满足安装测量要求并在安装不匹配时及时调整，避免传感器安装出错后重新设置安装位置的情况，此外，该步骤与传感器的特性校验、通道校验的过程同时进行，缩短了工期。

进一步的，步骤S2中，在完成传感器固定安装后，进行延伸电缆晃动电压测试，并对传感器的延伸电缆铺设电缆桥架，此处优选的是为受环境影响较大的传感器的延伸电缆铺设电缆桥架，受环境影响包括温度、振动、人员走动等因素。

传感器安装完成后，若延伸电缆与传感器中间接头的处理不当，经常导致汽轮机启动后传感器中间接头松动或测量信号突变，会受环境影响较大，将导致汽轮机意外停机，这类故障在火电机组经常出现，因此传感器安装完成后处理技术很关键。为了防止此类高故障率的问题出现，必须采取相应的措施，具体的：

（1）敷设传感器延伸电缆至接线箱专用电缆桥架，防止延伸电缆在汽轮机扣盖或附近作业时被损坏，以避免延伸电缆所经路径振动过大导致的传感器故障。在传感器安装固定后对传感器与延伸电缆的中间接头进行晃动电压测试，并铺设传感器延伸电缆专用电缆桥架，解决了因汽轮机附近振动大容易导致传感器测量数据频繁波动和中间接头损坏的问题，提高了传感器测量的可靠性，减少了传感器安装的故障率和汽轮机意外停机次数，也避开了汽轮机前轴承箱波动过大对传感器造成的影响，解决了传感器波动过大的问题，同时还避免了传感器延伸电缆被现场工作人员误碰导致中间接头接触不良的问题。

（2）在传感器安装完成和汽轮机扣盖后测量晃动电压，以检查汽轮机扣盖过程中是否导致传感器中间接头、延伸电缆的松动或损坏，以提前发现、解决问题，避免汽轮机启动后因此类传感器故障非计划停机。

（3）整理传感器附近保温设备，防止保温设备覆盖传感器及延伸电缆等附件，以及影响现场指针的读数，防止了保温设备卡涩传感器指针的自由移动，保证了传感器测量的正确性。

具体的，步骤S1在通道校验中，同时开展振动、位移、键相、膨胀传感器的校验；步骤S2同时进行振动、位移、键相、膨胀传感器的安装。整个过程采用矩阵式调试方案，以达到缩短调试时间的目的。振动传感器包括轴振和瓦振等测量振动的传感器，可以是电涡流传感器，也可能是压电式传感器，位移传感器包括轴向和其它位移测量传感器，其中振动、位移、键相、膨胀传感器是根据其测量功能划分的，压电式加速度传感器、压电式速度传感器、电涡流传感器等是根据测量原理来划分的，这两种划分方法可能会有交叉，跟不同电厂的选型有关系。

其中，步骤S1在通道校验中，将传感器安装于半物理校验平台上，经前置器送入汽轮机监视系统的控制柜，并采用万用表测量前置器出口电压作为间隙电压并进行显示，利用半物理校验平台上的千分尺测量传感器与测量圆盘之间的间隙距离并测量所述间隙距离时的间隙电压，从而获得间隙电压和间隙距离之间的线性关系、灵敏度等静态特性参数，并获得测量值和显示值之间的偏差。e₁为传感器精度，包括前置器；e₂为控制柜精度，包括卡件、处理器等在内的整体精度；e₃为显示端精度。

此外，步骤S1包括进行压电式加速度传感器通道试验，测量信号发生装置输出电压的pk-pk值，并根据以下公式获得控制柜传感器接线端子输入电压的有效值：

U=S*K/(2*sqrt(2))pk-pk，其中：K为传感器精度；S为振动速率；sqrt为开平方根；pk-pk为波形最高点波峰至最低点波谷的电压差值。

测量输出电压的pk-pk值来代替测量有效值法，避免因购买高精度的小mV信号仪器而产生的巨大花费，也解决了压电式加速度传感器通道试验超差的问题。

步骤S2中传感器安装包括轴向位移和相对膨胀传感器的安装，由于在汽轮机监视系统轴向位移和相对膨胀传感器的安装调试过程中,调试人员经常会在汽轮机启动后遇到如下问题，特别是机组的轴向位移和相对膨胀数据异常时，需要解决以下问题以判断测量数据是否能正确反映机组的实际状态才能做出正确的处理方案：

（1）传感器测量数据的可靠性问题，即与汽轮机实际的数据是否一致的问题；

（2）传感器测量数据的准确性问题，即测量数据误差是否在可接受的范围内问题；

（3）测量基准的问题，即传感器初始的安装零点是否为机械零点的问题。

轴向位移和相对膨胀传感器的安装包括以下步骤：

确定汽轮机的机械零位，将汽轮机转子推至机械零位，记录当时环境温度和传感器安装的位置汽轮机转子的温度，调整传感器至测量零位，同时进行机械人工测量，保持传感器测量数据、机械人工测量数据与机械零位的一致。进行相对膨胀和轴向位移传感器安装时，采用了统一机械和仪控零点，并在汽轮机盘车、冲转、并网和带负荷时进行机械测量和仪控测量值的比对方法，解决了汽轮机启动后相对膨胀和轴向位移传感器测量值可靠性，机械零位与传感器测量零位一致性，使传感器现场指针读数、机械测量值、传感器测量值均保持了一致，减少了机组启动后意外停机的风险，提高了汽轮机组的安全性。

进而，在完成轴向位移和相对膨胀传感器的安装还包括以下步骤以确保传感器测量数据的可靠性和准确性：

A1、汽轮机转子在外力释放充分回归安装位置后进行机械人工测量数据和传感器DCS测量数据的比对；

A2、标记传感器安装支架及其它安装附件的初始安装位置，测量支架离转子及汽缸的间距，以及转子和周围环境的温度，计算转子和汽缸的膨胀量；

A3、在汽轮机盘车状态下进行机械人工测量数据和传感器DCS测量数据的比对：

A4、汽轮机到1500rpm额定转速时进行机械人工测量数据和传感器DCS测量数据的比对；

A5、从汽轮机第一次并网带负荷至100%额定功率的功率运行阶段，汽轮发电机每增加100MW功率进行一次机械人工测量数据和传感器DCS测量数据的比对；

A6、在汽轮机跳闸试验后进行机械人工测量数据和传感器DCS测量数据的比对。

此外，方法还包括步骤S0，在步骤S0中进行调试程序优化，根据传感器特性进行分类并安排相应的试验窗口。该步骤优化了现有的调试方案，在现有技术方案基础上形成了专门针对核电厂半速汽轮机监视系统调试的完整方案，解决了汽轮机监视系统关键调试技术问题，提高了汽轮机组的安全性和可靠性，缩短了调试工期，优化了调试时间窗口。通过调试程序优化，根据传感器特性进行分类，合理安排试验窗口，矩阵式管理调试进行，达到降低系统风险、节约调试成本、缩短调试工期的目的。

虽然本发明是通过具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明进行各种变换及等同替代。另外，针对特定情形或材料，可以对本发明做各种修改，而不脱离本发明的范围。因此，本发明不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本发明权利要求范围内的全部实施方式。