旋膜式除氧器工作原理、內部結構、運行方式核電站應用？

旋膜式除氧器工作原理、內部結構、運行方式核電站應用？通過(guò)對核電站1號機組旋膜式除氧器工作原理、內部結構、運行方式的研究，對旋膜式除氧器保壓控制策略的設計目的、適用工況、探測原理及實(shí)現方法等進(jìn)行了深入地分析?？偨Y了調試期間出現的問(wèn)題及解決方案，在機組進(jìn)行跳機不跳堆、甩50％負荷至汽輪機額定轉速等典型瞬態(tài)試驗時(shí)，對旋膜式除氧器保壓控制策略的響應次進(jìn)行了遙遙驗證，結果遙遙旋膜式除氧器蒸汽壓力控制平穩，相關(guān)經(jīng)驗具有一定的借鑒意義。
核電站一期建設4臺百萬(wàn)kW遙遙壓水堆核電機組，單機裝機容量1089MW。工程采用淋水盤(pán)式單體臥式無(wú)頭旋膜式除氧器，旋膜式除氧器總長(cháng)48.5m，內徑4.4m，總容積718m，高工作壓力0.86MPa，高工作溫度178.1℃，低穩定運行壓力0.17MPa，額定出力5982.5t／h。機組正常運行時(shí)，旋膜式除氧器蒸汽流量維持在200t／h，旋膜式除氧器采取定壓與滑壓相結合的運行方式。鑒于淋水盤(pán)式旋膜式除氧器的結構特點(diǎn)，為防止損壞內部淋水盤(pán)，旋膜式除氧器要求內部壓降速率小于0.2MPa／min。旋膜式除氧器保壓控制策略可以在機組甩負荷等瞬態(tài)工況下快速打開(kāi)主蒸汽至旋膜式除氧器壓力調節閥，遙遙旋膜式除氧器壓力控制平穩，并降低由于旋膜式除氧器壓力下降過(guò)低造成主給水泵發(fā)生汽蝕的風(fēng)險。
目前遙遙內學(xué)者對大容量發(fā)電機組的旋膜式除氧器選型及瞬態(tài)過(guò)程進(jìn)行了大量的理論分析及仿真計算，但對核電機組旋膜式除氧器瞬態(tài)工況下壓力控制的實(shí)際應用、出現問(wèn)題及解決方案研究較少。采用了旋膜式除氧器壓力設定值數字化的計算方法，將給定值直接作為旋膜式除氧器甩負荷壓力控制器的設定值輸入，通過(guò)設定值的階躍增加，甩負荷壓力控制器快速控制主蒸汽至旋膜式除氧器壓力調節閥的開(kāi)度，甩負荷壓力控制器與正常壓力控制器的輸出相互跟蹤，實(shí)現無(wú)擾切換。通過(guò)核電站1號機組啟動(dòng)試驗期間進(jìn)行的典型瞬態(tài)試驗，獲得了機組的實(shí)際瞬態(tài)響應數據，對試驗情況進(jìn)行了深人分析，對旋膜式除氧器保壓控制策略在數字化控制系統實(shí)現過(guò)程中出現的典型問(wèn)題進(jìn)行了及時(shí)處理。
1旋膜式除氧器介紹
1.1旋膜式除氧器工作原理
旋膜式除氧器的基本功能是加熱給水并去除給水中的氧和其他不凝結氣體，遙遙向給水泵連續提供含氧量3問(wèn)題分析及解決方案
(1)二次保壓失敗。模擬旋膜式除氧器保壓試驗過(guò)程中，在進(jìn)行2次保壓試驗時(shí)保壓模式被提前復位，導致保壓控制失敗。經(jīng)分析發(fā)現，在1次保壓試驗遙遙后，旋膜式除氧器壓力設定值的時(shí)間函數輸出保持為負值，旋膜式除氧器保壓模式壓力設定值≤0。當再次啟動(dòng)保壓控制時(shí)，由于DCS信號采集、邏輯運算需一定周期，保壓模式生效1個(gè)運算周期內旋膜式除氧器壓力設定值的偏置尚未計算為0.36mPa，旋膜式除氧器保壓模式的壓力設定值仍≤O，導致保壓模式被提前復位，保壓控制失敗。因此，在旋膜式除氧器保壓模式壓力設定值≤0復位保壓模式的邏輯中增加了1S的延時(shí)模塊，遙遙規避了DCS運算周期帶來(lái)的時(shí)間差，遙遙了旋膜式除氧器保壓控制的正確動(dòng)作。
(2)旋膜式除氧器壓力變送器、旋膜式除氧器抽汽逆止閥前壓力變化率的量程設置不滿(mǎn)足現場(chǎng)需求。機組在滿(mǎn)功率運行時(shí)旋膜式除氧器抽汽逆止閥前壓力為0.83MPa，該平臺發(fā)生甩負荷工況，根據保壓邏輯在45S后設定值將在原基礎上自動(dòng)增加0.36MPa，設定值瞬間可以達到1.19MPa，而旋膜式除氧器壓力變送器量程設置為0～1MPa，不滿(mǎn)足現場(chǎng)需求，后將量程變更為0～1.2MPa。旋膜式除氧器抽汽逆止閥前壓力變化率的量程原設置為0～1.2MPa／s，實(shí)際發(fā)生甩負荷工況時(shí)旋膜式除氧器抽汽逆止閥前壓力將迅速下降，變化率為負值，原量程無(wú)法滿(mǎn)足控制需求將旋膜式除氧器抽汽逆止閥前壓力變化率量程修改為～0.05～0.05MPa/s，經(jīng)驗證可滿(mǎn)足現場(chǎng)需求。
(3)保壓模式被頻繁觸發(fā)。汽輪機沖轉期間由于旋膜式除氧器抽汽逆止閥前壓力波動(dòng)導致旋膜式除氧器保壓模式被頻繁觸發(fā)，主蒸汽至旋膜式除氧器壓力調節閥不斷開(kāi)大，致使旋膜式除氧器壓力、溫度持續升高，間接提高了備用主給水泵機械密封水的出口溫度，有造成主給水泵失去備用的風(fēng)險，也不利于旋膜式除氧器的安全運行。為防止變送器波動(dòng)導致旋膜式除氧器保壓邏輯誤觸發(fā)，對旋膜式除氧器抽汽逆止閥前壓力增加了1S的一節慣遙遙環(huán)節再進(jìn)行變化率判斷。由于機組在270Mw及以下負荷行時(shí)，旋膜式除氧器抽汽逆止閥前壓力<0.17MPa，旋膜式除氧器蒸汽尚未由高壓缸排汽供應。此時(shí)保壓模式的生效對旋膜式除氧器壓力控制無(wú)益，建議后續可在旋膜式除氧器保壓模式生效邏輯中增加機組低負荷時(shí)的閉鎖條件。
(4)存在模式切換失敗的風(fēng)險。旋膜式除氧器給水控制由水位控制模式切換為流量控制模式的判斷條件遙遙為瞬態(tài)工況發(fā)生前機組功率>50％，該條件未設置后延時(shí)功能，在控制系統采集到汽機跳閘或甩負荷信號時(shí)機組功率可能已降低至50％以下，存在模式切換失敗的風(fēng)險。因此，在機組功率>50％條件后增加了3S的后延時(shí)模塊，及時(shí)記憶了機組跳閘前的功率水平，遙遙了旋膜式除氧器給水控制模式切換的動(dòng)作遙遙。
(5)旋膜式除氧器給水控制由水位控制模式切換為流量控制模式時(shí)，給水流量的初始設定值為定值(3924t／h)，將導致機組低功率甩負荷時(shí)旋膜式除氧器水位波動(dòng)較大。因此，可考慮將給水流量的設定值優(yōu)化為瞬態(tài)工況發(fā)生前機組負荷的函數，這樣有利于降低旋膜式除氧器水位波動(dòng)，使旋膜式除氧器給水流量控制模式更好地適應多功率平臺下的瞬態(tài)工況。
4瞬態(tài)工況下旋膜式除氧器保壓控制策略的響應
(1)甩負荷擾動(dòng)試驗。機組在50％一15％一50％功率平臺進(jìn)行5％／min負荷線(xiàn)遙遙變化試驗時(shí)，旋膜式除氧器抽汽逆止閥前壓力變化率為±0.001MPa/s；機組在30％功率平臺進(jìn)行10％負荷階躍變化試驗時(shí)，旋膜式除氧器抽汽逆止閥前壓力變化率為±0.001MPa／s；機組進(jìn)行負荷線(xiàn)遙遙變化試驗及負荷階躍變化試驗時(shí)，旋膜式除氧器抽汽逆止閥前壓力的下降速率均小于0.003MPa／s，旋膜式除氧器保壓模式未觸發(fā)，主蒸汽至旋膜式除氧器壓力調節閥未開(kāi)啟，旋膜式除氧器蒸汽壓力控制平穩，滿(mǎn)足設計要求。
(2)跳機不跳堆及反應堆跳堆試驗。機組在50％功率平臺進(jìn)行跳機不跳堆試驗時(shí)，旋膜式除氧器抽汽逆止閥前壓力變化率為±0.002MPa/s。50％功率平臺進(jìn)行反應堆跳堆試驗時(shí)，旋膜式除氧器抽汽逆止閥前壓力變化率為一0.002～0.003MPa／s，下降速率均未遙遙過(guò)0.003MPa／s，旋膜式除氧器保壓模式未觸發(fā)。
(3)甩負荷試驗。機組在50％功率平臺進(jìn)行甩負荷至汽輪機額定轉速試驗，旋膜式除氧器抽汽逆止閥前壓力變化率為一.015～0.002MPa/s，小于一0.003MPa／s，延時(shí)45S后旋膜式除氧器保壓模式自動(dòng)觸發(fā)，旋膜式除氧器蒸汽壓力設定值由試驗前的0.339MPa自動(dòng)增加到0.699MPa，主蒸汽至旋膜式除氧器壓力調節閥迅速響應開(kāi)大至35％。隨后設定值按0.1MPa／min的速率自動(dòng)下降，旋膜式除氧器壓力由旋膜式除氧器壓力保壓控制器自動(dòng)調節，機組甩負荷7min19S后，旋膜式除氧器壓力調節由保壓控制器自動(dòng)切換為正常壓力控制器。旋膜式除氧器保壓模式觸發(fā)期間，旋膜式除氧器壓力高為0.368MPa，低為0.207MPa，下降速率為0.025MPa／min，遠遠小于旋膜式除氧器不高于0.2MPa／min的要求，遙遙遙遙了旋膜式除氧器和主給水泵的安全運行，具體趨勢見(jiàn)圖。
通過(guò)對旋膜式除氧器保壓控制策略及旋膜式除氧器給水控制策略的不斷調整，旋膜式除氧器保壓模式觸發(fā)正常，旋膜式除氧器給水控制模式切換遙遙。在機組30％、50％功率平臺期間進(jìn)行了負荷擾動(dòng)、跳機不跳堆、甩負荷至空載、甩負荷至廠(chǎng)用電、反應堆跳堆等多種典型瞬態(tài)試驗，旋膜式除氧器壓力、水位控制平穩，旋膜式除氧器壓力下降速率為0.025MPa／min，滿(mǎn)足旋膜式除氧器結構的要求，保障了旋膜式除氧器及主給水泵的穩定運行，為機組的安全運行創(chuàng )造了有利條件。核電站旋膜式除氧器保壓控制策略的遙遙應用可為后續核電機組的調試起到一定的借鑒作用。

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