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DEH培训资料

核一厂主汽机控制系统（DEH）训练参考数据

学习目标：

了解本厂汽机控制系统，包括液压驱动、汽机保护、数字控制软应体、运转模式及操作运转等

目录：

第一章：

核一厂主汽机控制系统DEH概述

第二章：

液压驱动系统

第一章：

润滑油与汽机保护系统

第四章：

数字控制系统架构与设备

第五章：

DEH系统的运转模式

第六章：

系统操作与运转

核一厂电气课

汪惠强

第一章核一厂主汽机控制系统DEH概述

一、汽机控制系统概述（图1-1）

DEH，为数字式电子液压控制（DigitalElectronicHydraulic）系统之简称。

包括：

1.蒸气阀、伺服阀（ServoValve）及动作器（Actuator）。

2.EH高压液压驱动系统。

3.润滑油系统与汽机保护系统。

4.数字电子控制器（DEH）。

二、控制目的与功能：

1.反应炉压力控制

2.控制汽机的转速、加速度及超速保护。

3.控制汽机的负载，随反应器的蒸汽产生率自动调整。

4.发生大功率瞬变时，操纵主蒸汽旁通系统，以维持反应器压力在限制值以内。

5.进气阀、控制阀、旁通阀功能试验。

三、核一厂主汽机架构：

（图1-2＆图1-3）

一只高压汽机及两只低压汽机串行而成，主要蒸气阀门有：

。

进汽阀（StopValve简称SV）两只

控制阀（GovernorValve简称GV）四只

中间阀（InterceptorValve简称IV）四只

再热蒸汽阀（ReheatStopValve简称RV）四只

旁通阀（BypassValve简称BPV）三只

四、汽机复归与启动：

1.汽机复归（Latch）：

·通常于现场执行汽机复归动作。

·建立自动停机油压（AutoStopOil）压力>45PSIG，自动停机膜片阀（AutoStopDiaphragmValve）关闭，将紧急跳脱停机液压封闭，建立蒸气阀控制油压。

·主控制室DEH手动控制盘〝TURBINETRIPPED〞灯熄，〝TURBINELATCH〞灯亮。

·各进汽阀（StopValve）、中间阀及再热阀在〝OPEN〞状态，各控制阀（GovernorValve）在〝CLOSE〞状态。

2.通常汽机起动均俟下列条件到达后即执行汽机复归动作：

·反应器压力到达无载额定65㎏／ｃ㎡（924PSIG）

·蒸汽产生率达10～20％额定值

·主冷凝器真空愈高愈好，最好高于62.3㎝（25〞）以上。

·汽机慢车回转至少2小时

五、主汽机数字电子控制器（DEH）之演进：

（参图1-1）

核一厂：

原装机采用WESTINGHOUSEDEHMODI（1970）

中央计算机（P-2000）与模拟控制为架构。

核二厂：

WESTINGHOUSEDEHMODII（1973）

（请核二介绍）

核一厂：

1993更新，采用西屋公司WDPF（WestinghouseDistributedProcessingFamilies）分布式数字控设备为架构，称之为DEHMODⅢ。

（参图1-4）

【图1-1汽机控制系统简图】

【图1-2主汽机阀门位置布置图】

【图1-3主汽机蒸汽控制阀门排列图】

【图1-4DEH系统架构图】

第二章液压驱动系统

【液压驱动系统概述】（参图2-1）

1.液压致动控制系统包括：

（1）各蒸汽阀及伺服致动器。

（2）EH高液压系统

2.就使用功能而言，蒸汽阀及伺服致动器可分成：

（1）线性控制阀（如GV、BPV）。

（2）全开/全关阀（如SV、IV、RV）。

（3）液压紧急跳脱泄放回路。

3.就使用功能而言，EH高液压系统可分成三条主流：

（1）高液压供给（HighPressureSupplyFluid）

（2）紧急跳脱控制（ControlValveEmergencyTrip）液压

【进气阀】

1.进气阀（StopValve简称SV）

·蒸气进入汽机作功的第一个关口，

·停机时隔离汽机，运转中可急速关闭（0.3秒）。

·此阀为圆盘式，用单向动作器操作。

由高压液开启；弹簧力量关闭。

阀共2个。

2.进气阀控制组件：

（1）动作器（Actuator）

单筒式

（2）倾卸阀（DumpValve）

·进气阀、中间阀、再热阀使用相同倾卸阀

·动作说明，参图2-2。

可定期试验（电磁阀）。

（3）反应器保护系统连锁。

【图2-2动作器与倾卸阀】

【控制阀】

1.控制阀（简称CVorGV）

·使用伺服阀，可以随意调整开度，精确控制汽机之转速（并联前）或出力（并联后）。

·弃载时（LoadRejection）急速关闭。

·单阀座圆筒式（Single-SeatPlugType），由单动作器操作。

·高压液开启，弹簧力关闭。

蒸气流过转90度，此阀共4个。

2.控制阀控制组件及相关逻辑：

（1）伺服阀（ServoValve）

·依DEH需求讯号，调节动作器之开度。

·仅控制阀及旁通阀装有伺服阀（共7个）。

·动作之原理：

·两组线圈，只需一只正常即可。

线圈驱动电压讯号之意义：

0V：

Valve于平衡状态

+1V：

Valve于开启中，+1V以下为调节开启，+1V为饱和电压

-1V：

Valve于关闭中，-1V以上为调节关闭，-1V为饱和电压

伺服阀动作说明（图2-3至2-5）

（2）控制阀和旁通阀装设有LVDT阀位（开度）回授数据至控制器。

【图2-3伺服阀（Servo）结构及平衡状态】

【图2-4伺服阀（Servo）控制Valve开启】

【图2-5伺服阀（Servo）控制Valve关闭】

【控制阀（续）】

（3）控制阀之倾卸阀（DumpValve）

紧急跳脱迅速关闭控制阀。

动作说明（图2-6）

（4）反应器保护系统连锁：

紧急跳脱控制液压压力低于1000PSIG代表控制阀快速关闭

可于运转中执行测试。

【图2-6控制阀之伺服阀与倾卸阀】

【再热阀与中间阀】

1.再热阀（ReheatValve简称RV）

低压汽机用。

机组故障跳脱时急速关闭，防止汽机超速。

阀为蝶式，由单动作器操作。

使用高压液开启，弹簧力量关闭。

仅能全开全关，蒸气直流而过。

此阀共4个。

2.再热阀控制组件：

再热阀之动作器与倾卸阀与进汽阀相同。

3.中间阀（IterceptorValve简称IV）

此阀装在再热阀之后

汽机弃载时急速关闭，防止汽机超速。

其构造与再热阀相同。

亦为全开全关式。

此阀共4个。

4.中间阀控制组件：

中间阀之动作器与倾卸阀与进汽阀相同。

【旁通阀】

1.旁通阀（BypassValve简称BPV）

旁通蒸气到冷凝器。

维持汽机蒸气压力

单阀座圆筒式，由单动作器操作。

·高压液开启，弹簧力关闭。

·使用伺服阀可以随意调整开度，调节蒸气压力。

·此阀共3个。

2.旁通阀控制组件及相关逻辑：

（1）旁通阀之倾卸阀（DumpValve）

·倾卸阀

【图2-7旁通阀之倾卸阀】

【旁通阀（续）】

（2）主冷凝器真空不良时（设定＜7"HGVAC），限制旁通阀手动开启。

（3）旁通阀之动作：

（a）汽机出力大于25%时BPV全开泄放蒸气。

（b）汽机出力低于25%时BPV视蒸气压力高低决定开度，调节压力。

（4）复归电磁阀与旁通阀

旁通阀的复归电磁阀控制旁通阀的倾卸阀以决定旁通阀是全开或受压力控制器控制开度。

（5）复归电磁阀特性说明：

（a）反动作电磁阀

失能时（De-En.）Open；允许BPV快速开启。

赋能（En.）时Close；BPV依压力讯号开启，调节压力。

（b）赋能（En.）Close条件：

汽机出力低于25%时

汽机跳脱（Trip），在汽机出力降低至25%的5秒后（ResetTime）。

（c）任3只MSIVOpen开度小于10%后20分钟内。

（6）复归电磁阀回路断线侦测系统

防止低载时误Open，若于此时发生汽机跳脱事故时，旁通阀将全开，反应器急停。

回路断线侦测以回路外加微电流监测。

正常时〝VALVETEST2010〞，操作屏幕画面右边有三只圆圈呈黄色指示。

（参图6-7）

断线时，转变为红色闪动状态。

【高压液压油源】

（一）高压液压供给（HighPressureSupplyFluid）

各蒸汽阀驱动器（液压开启，弹簧关闭）之原动力。

所采用之操作液为具有适宜润滑性、非燃烧性、化学安全性之合成液。

1.由两套相同之液压系统供给，一套经常运转，另套备用。

组成设备：

1-1.200加仑容量之不锈钢储液槽，外加一只后备不锈钢储液槽。

1-2.2部马达带动之定流量液压泵。

1-3.140Micron之金属网过滤器，设在液压泵进口侧。

1-4.2个卸压阀装在液压泵出口。

1-5.2个止逆阀装在液压泵出口，在卸压阀下游。

1-6.2个释放阀装在液压管侧。

1-7.2个隔离阀装在上述释放阀与卸压阀之间。

1-8.1套电加热器（当液温低至70℉以下时使用）

1-9.2个液位开关，高/低液位警报，以及低/低-低液位跳脱液压泵。

1-10.2个热交换器，采自动温度控制。

1-11.漂白土过滤器

1-12.2个蓄压器，内设一活塞，活塞一端是充有1250Psig之氮气，另一端即为高压液，储存液压用。

1-13.3个液压开关装于高压输出管路上，供保护与控制用。

【EH液压油压力控制】

2.E.H.系统液压压力设定：

（1）释压（Relief）阀162㎏／ｃ㎡（2300PSIG）

（2）UnloadingValve147.8㎏／ｃ㎡（2100PSIG）

（3）LoadingValve126.7㎏／ｃ㎡（1800PSIG）

说明：

系统压力由Loading/Unloading阀监控

压力变化周期约Loading20秒

Unloading2-3分钟。

3.E.H液压力警报设定

（1）高压警报（63/HP）155㎏／ｃ㎡（2200PSIG）

（2）低压警报（63/LP）98.6㎏／ｃ㎡（1400PSIG）

（3）低压自动起动（63/MP）94.4㎏／ｃ㎡（1350PSIG）

说明：

a.压力降到1350PSIG时，备用高压液泵（MP-1或MP-2）自动起动。

b.可于运转中执行测试。

（4）出口（Discharge）过滤器差压高警报（63/MFP-1及63MFP-2）7㎏／ｃ㎡（102PSIG）

（5）泄放（Drain）压力高警报（63/DR）2.1㎏／ｃ㎡（30PSIG）。

【EH液压油液位控制】

4.E.H.液储存槽警报设定值（71/FL-1及71/FL-2）

（1）低液位警报：

43.8㎝（17.25〞）

（2）过低（Low-Low）液位液泵跳脱前警报：

29.4㎝（11.625〞）。

（3）液泵低液位跳脱：

19.3㎝（7.625〞）。

（4）高液位警报：

55.9㎝（22〞）。

说明：

·平常液储存槽之液位，至少为50.8㎝（20〞）。

·液位控制相关连锁：

（1）液位降至液泵低液位跳脱19.3㎝尚需低液位警报43.8㎝亦动作确认时，两台高压液泵（MP-1及MP-2）皆跳脱。

（2）动作86/LFT闭锁电驿，需手动复归86/LFT闭锁电驿方能再启动。

两台高压液泵（MP-1或MP-2）皆跳脱后，汽机将因丧失高压液关闭各阀而跳脱。

【EH液压油温度控制】

5.高液温度警报设定（26/HT）60℃（140℉）

说明：

（1）E.H液储存槽液温正常运转温度正常由TCV-111-201A或B自动控制以维持E.H液体运转温度在43.3℃至54.5℃（110～130℉）（现场温度计）。

（2）液压系统正常运转前，E.H.液体温度应在10℃（50℉）以上。

（3）液体温低于21℃（70℉）但高于10℃（50℉）依照异常操作规规程507.5处理。

【EH液压油杂项控制】

6.E.H高、低压液蓄压器：

（1）蓄压器作为系统压力稳定用，内充高压氮气。

（2）高压蓄压器N2压力应高于81㎏／ｃ㎡（1150PSIG），正常为1250PSIG。

（3）低压蓄压器N2压力应高于1.7㎏／ｃ㎡（24PSIG）。

7.E.H.液被污染或化学分析知悉已遭污染或异常的酸碱度：

（1）轻度遭受污染时，以污染过滤（ContaminantFilter）器处理。

（2）如遭受异常的酸碱度及污染，污染超过或接近限值时，另行启用漂白土过滤器（FullerEarthFilter）。

【EH液压油紧急跳脱控制】

（二）紧急跳脱控制（EmergencyTrip）液压：

1.正常运转时，紧急跳脱控制液压用来封闭各倾卸阀，使各阀之高压液压供给在汽机复归（Latch）后不致泄压。

2.发生有超速潜在情况时，动作OPC电磁阀泄压，控制阀、中间阀及抽汽逆止阀藉由弹簧力量跳脱关闭；旁通阀则视汽机出力或蒸气压力决定开度。

·理论上，OPC电磁阀动作，汽机不会跳脱，继续运转。

事实上，本厂BWR反应器会因压力瞬时立即跳机。

3.泄压电磁阀：

20-1/OPC及20-2/OPC。

4.20-1/OPC及20-2/OPC电磁阀动作条件：

（1）OPC动作：

（与负载无关）

·汽机转速≧104％（二号机104.5％），

·汽机转速降回104％，（二号机104.5％）以下，OPC自动复归。

（2）欠功率电驿（R/GPL）动作：

（与速度无关）

汽机出力>30%而发电机出力<3%（UnderPowerRelay）再加上发电机电压正常（60电驿没动作）。

（3）预期跳机讯号（LDA）动作：

（与速度无关）

·LDA属于DEH保护动作项目。

·当汽机负载在25％以上时，如发电机断路器（OCB）开启。

·25％汽机负载由低压汽机1A进汽压力是否超过25％额定压力判定。

·发电机断路器开启7.5秒后，汽机已跳脱或断路器再Close或汽机转速降回104％（#2104.5％）以下，LDA讯号自动Reset。

【EH液压油紧急跳脱停机控制】

（三）紧急跳脱停机液压（StopEmergencyTrip）

1.紧急跳脱停机液压则用来封闭汽机所有蒸汽阀之倾卸阀，以维持各阀之高压供给不致泄压。

2.相关泄压设备：

（1）20/ET电磁阀或

（2）自动停机油压（AutoStopOil）压力<45PSIG，自动停机膜片阀（DiaphragmValve）开启将紧急跳脱停机液压泄压。

（参图2-8）

3.当发生紧急跳脱状况时，紧急跳脱停机液压泄压，藉由弹簧力量跳脱以关闭各阀；旁通阀则视汽机出力或蒸气压力决定开度。

4.紧急跳脱停机动作条件：

（1）20/ET电磁阀动作条件：

a.自动停机油油压低＜3.16㎏／ｃ㎡（45PSIG）。

b.发电机主闭锁电驿86/G-P动作。

c.发电机后备闭锁电驿86/G-B动作。

d.R/GPL电驿（Relay）动作。

（2）自动停机油油压（AutoStopOil）压力<45PSIG动作条件，参下一章「润滑油与汽机保护」

第三章润滑油与汽机保护系统

一、润滑油系统：

（参图2-1）

1.功能：

·提供机件、轴承润滑所需之油源。

·提供汽机保护自动跳脱（AutoStopOil）油压。

·发电机氢气封油之后备油源。

2.主要设备：

（1）主油泵（MainOilPump）

（2）油喷射器（Ejector）

（3）轴承润滑油泵（Bearingoilpump简称BOP）

（4）紧急油泵（Emergencyoilpump简称EOP）

（5）后备封油泵（SealOilBack-up简称SOB）

（6）热交换器：

（7）汽机机械超速跳脱机构：

（8）推力轴承过度磨损跳脱装置。

（9）轴承润滑油低油压跳脱装置。

（10）低真空跳脱装置。

（11）跳脱电磁线圈。

（12）零速度指示装置。

3.润滑油之运转：

（1）停机，或起动时：

轴承润滑油泵（Bearingoilpump简称BOP），由交流马达带动；供给主油泵吸油、轴承润滑及慢车齿轮（TurningGear）。

后备封油泵（SealOilBack-up简称SOB），由交流马达带动；供给高压油至汽机保护系统以及发电机氢气封油之后备系统高压油。

两者共享同一控制开关

【润滑油系统（续）】

（2）当汽机达到额定转速1800PRM后：

汽机转轴带动之主油泵即能供应轴承润滑保护系统以及发电机氢气封油后备所需之润滑油。

4.系统自动反应

（1）汽机轴承油泵及汽机紧急油泵，在轴承润滑油压低下时均会自动起动。

·轴承油压下降至0.84㎏∕ｃ㎡（12PSIG）时，自动起动交流汽机轴承油泵（BOP＆SOB）。

·轴承油压下降至0.77㎏∕ｃ㎡（11PSIG）时，或汽机轴承油泵失电和发电机输出断路器开启时，自动起动直流汽机紧急轴承油泵（EOP）。

（2）轴承润滑油压正常保持在1.05㎏∕ｃ㎡（15PSIG），低至0.56㎏∕ｃ㎡（8PSIG）时发出警报，若低至0.42㎏∕ｃ㎡（6PSIG）时跳脱汽机。

而于油压回升至0.49㎏∕ｃ㎡（7PSIG）时可以手动复归汽机。

（3）汽机慢车齿轮于轴承润滑油压下降至0.21㎏∕ｃ㎡（3PSIG）时跳脱，且于轴承润滑油压回升至0.28㎏∕ｃ㎡（4PSIG）时自动复归。

（4）汽机润滑油槽、油气抽除器出口低压力时，后备油气抽除器自动起动；当发电机灌有氢气时应保持一台运转。

（5）后备封油泵（SOB）之出口设有100Pisg之泄释阀以保护油泵以及其管路。

【润滑油系统（续）】

5.温度控制：

（1）2台热交换器，一台即可维持轴承温度不超出160℉，视需要手动调整温度。

（2）2台热交换器，一台即可维持轴承温度正常运转范围43～49℃（110～120℉）内；视需要手动调整冷却水出口阀V-104-226A或226B，高温警报设定76℃（170℉）。

（3）汽机达到同步转速时，至各轴承之供油温度至少在37℃（100℉）。

6.润滑油油槽液位与杂项控制：

（1）低运转油位为10.5〞（26.7㎝）。

（2）最高油位为37.5〞（95.3㎝）。

（3）正常油位上下6吋，为高油位与低油位警报。

（4）汽机润滑油含水量必需小于100PPM。

【汽机保护系统】

一、汽机保护系统：

（参图3-1＆3-2）

·汽机保护系统经由自动停机膜片阀（InterfaceDiaphramvalve）将E.H高压液系统之紧急跳脱停机液压泄压，迅速关闭进汽阀，控制阀，再热阀和中间阀，同时开启汽机旁通阀汽机立即跳脱。

·属于汽机安全保护系统；凡动作后，须查明原因方能再复归（Latch）汽机。

·动作条件如下：

（1）自动停机油压（AutoStopOil）压力<45PSIG动作条件：

a.冷凝器低真空＜50.8㎝（20〞）HG。

b.低轴承油压＜0.42㎏／ｃ㎡（6PSIG）。

c.止推轴承磨损跳脱＞5.63㎏／ｃ㎡（80PSIG）。

d.汽机转速达到110％额定值时；汽机机械超速保护，由一飞锤，紧急关闭控制液泄油阀，以及过速试验机构所组成。

以上四个功能可于运转中执行功能测试。

e.20-1/AST电磁阀动作。

f.20-2/AST电磁阀动作。

【汽机保护系统（续）】

（2）20-1/AST或20-2/AST电磁阀动作条件（两者相同）：

a.63-1X/AST：

在发电机主断路器关闭情况，自动停机油压（AutoStopOil）低＜45PSIG（63-1/AST），致GEN.MotoringTrip电驿动作（此信号也直接跳脱发电机）。

b.63/AM：

无载蒸汽状况（NoLoadSteamCondition）（63D/AM），高压汽机第一段压力与排汽之压力差小于1.76㎏／ｃ㎡（25PSIG），时间超过40秒。

c.26/EHT：

排汽壳温度超过121℃（250℉）以及发电机输出断路器开启，时间超过40秒。

d.R/GPL电驿（Relay）动作。

e.发电机闭锁电驿（LockoutRelay）86/G-P或86/G-B动作。

f.DEH超速保护侦测汽机＞110％额定转速。

g.DEH控制器故障，包括：

·丧失DPU-2/52之I/O13Vdc电源，或

·丧失ManualPanel24Vdc电源，或

·两个OPC控制组件（DPU-2及DPU-52）同时故障。

h.EOTS侦测汽机＞110％额定转速（Overspeed）。

i.同时压下〝TURBINETRIP〞及〝THINKTRIP〞两按钮。

j.TGSST3：

MSIV关闭，任3只MSIV开度小于90%。

【图3-1汽机AutoStopOil油路示意图】

注：

LDA与R/GPL之差异：

LDA：

OCBOpen电送不出去之弃载保护。

R/GPL：

OCBClose而电送不出去之弃载保护。

【图3-2汽机跳脱路径】

第四章数字控制系统架构与设备：

一、硬件安装：

（一）硬件安装位置与外观：

·安装于主控制室，盘号MCP-120-15、16、17及临近区域。

·系统架构如图4-1。

·安装分布如图4-2。

（二）分布式微处理器（DistributedProcessingUnit简称DPU）硬件组合：

·为本厂DEH主控计算机盘，包括DPU-2/52、3/53、8/58

盘内设备参图4-3示。

（三）系统接地：

参图4-4。

本系统控制盘与基座间需绝缘处理，再采用幅射型接地方式接地处理。

为防止噪声及静电干扰。

因此施工或维护时应注意控制盘之接地状况。

二、系统架构：

DEH系统由下列设备组成：

参图4-1

（一）双重网络：

如图4-1所示最上层的二条横向黑线，采用双重线路方式架设。

高速传输线（DataHighway）WestnetⅡ

采用阻抗75奥姆同轴电缆连接，总长度以3000公尺为限