百万级核电汽轮机轴封控制系统解析

百万级核电汽轮机轴封控制系统解析

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（1.山东中实易通集团有限公司山东济南250002）

摘要：结合对于百万级核电汽轮机轴封控制系统的调试，介绍关于轴封控制系统的设备组成、设备作用解析、控制方案、方案的实际应用，并着重的分析和阐述对于供汽调阀和溢流阀的特殊的控制方式和低压轴封供汽阀门的控制方案。

关键词：轴封；设备；控制方案；实际应用。

0.引言

轴封系统主要是向主汽轮机轴封提供足够压力和流量的密封蒸汽，在汽轮机正常运行、启动和停止时，防止环境中的空气从轴封处漏入低压汽轮机或者高压缸的蒸汽漏入外界环境中，保证机组的高效率的稳定运行。三菱汽轮机的轴封系统的高低压转子的端部都装有迷宫式汽封片，汽轮机轴和汽轮机轴封都采用迷宫式密封。运行期间，蒸汽以充足的压力供应到汽封处，防止空气进入汽轮机和防止蒸汽溢出，造成工质损失，恶化运行环境。本文结合了对百万级核电汽轮机调试实例，从轴封的控制方面出发，重点分析了其轴封的设备介绍、控制方案、系统介绍等方面的典型设计应用。

1.轴封系统的设备介绍

1.1系统组成：

轴封系统主要是由三种减压阀来进行调节：一级减压阀即主供汽压力调节阀，二级减压阀即高、低压缸轴封供汽压力调节阀，另外一种压力调节阀即为溢流阀以及启动初期有辅助蒸汽提供轴封的手动阀门以及逆止阀等一系列的管道以及手动阀门以及轴封冷却器组成。

1.2设备作用解析：

机组运行过程中，低压缸的汽封处的排汽压力一直保持在真空状态。在启动期间，轴封的蒸汽来自辅助蒸汽提供，在机组正常运行过程中，主要是接收来自主蒸汽提供的蒸汽供应轴封。首先，在启动前期，核岛侧还不具备供应蒸汽的条件下，辅助蒸汽通过手动阀门来为轴封供应蒸汽，然后通过二级减压阀来调节高压缸和低压缸轴封入口的蒸汽压力恒定到30KPa。当核岛处能够提供足够的蒸汽压力满足于轴封供应的条件下，将轴封供应的蒸汽切换到主供汽通道上，通过一级减压阀将蒸汽母管的压力调节并保持在1.45MPa上，通过二级减压阀再次调整蒸汽压力到30KPa上并稳定运行，当负荷上升到一定负荷要求的情况时，汽轮机高压缸处于子密封，溢流阀调节从高压缸轴封溢流到1号低压给水加热器。如果轴封供汽压力调节阀故障打开，溢流阀将过剩的蒸汽溢流到1号低压给水加热器。为保证汽轮机轴封的连续供汽，溢流阀故障时锁定为关闭状态。

轴封供汽调节阀和溢流调节阀门的控制指令在运行前期保持在50%的开度，利用阀门执行机构的线性区域，利用同一的控制器控制，控制器具有比例积分、手自动切换、外部跟踪等功能协调控制两个二级减压阀的动作，来维持二级减压后的压力在30KPa，两个阀门不能同时打开，只有当轴封压力高于设定值时，供汽阀的逐渐关小知道轴封供汽阀全部关闭指令回到50%之后才允许溢流阀进行开启调节，将在所运行工况下过剩的密封蒸汽倒流到1号低加，从而维护高压轴封母管压力。

2.3低压轴封控制策略：

低压轴封控制的调节控制方案与常规汽轮机机组设计相同，在自动的模式下，低压轴封蒸汽压力调节阀在正常控制的范围内进行调节以响应控制信号，维持着出口压力为30KPa，该压力略大于大气压力，能够提供完全密封防止空气沿着汽轮机转子漏入，从控制室能够自动控制阀门的全开、全关或者中间任何的位置。

低压轴封控制的联锁保护，在投入自动的条件下，检测到一级减压阀前入口手动阀门关闭，则低压轴封调节阀自动以400%/sec的速度将低压轴封控制阀关闭到-5%，保证轴封供汽阀门关闭之后，低压轴封调节阀全部关闭。在自动投入的条件下，当再次判断出一级减压阀前入口压力重新打开之后，低压轴封供汽阀门会以0.5%/sec的速度缓慢的从-5%的开度打开调节阀直到低压轴封压力大于设定值之后，将保护的方案切换到PID控制调节，完成整个低压轴封控制阀的联塑保护到调节之间的一个合理的切换，不但减少运行人员的操作，同时提高了灵活性。

3、控制方案的应用

结合机组的生产运行效果，上述的控制方案能够满足于三菱汽轮机轴封压力的控制要求，并且利用一级减压阀前的手动阀门的开关信号来联锁控制一级减压阀的快速关闭，在轴封暖管初期和轴封切换以及启动阶段，在汽轮机转速、真空、轴封压力等参数超限的工况下，通过减压阀的控制开启和关闭，防止对轴封或者汽轮机造成危害，当功率大于15%电功率时，汽轮机高压缸处于自密封状态，供汽调节阀的关闭之后，溢流阀调节的开启，，依靠自密封漏汽量来保证低压缸的轴封密封，充分的利用蒸汽量，大大的提高了机组的运行效率。

4、结语

由于汽轮机轴封系统运行的好坏直接关系到汽轮机机组能够安全、高效的运行，因此汽轮机轴封控制系统方案对整个电厂有着重大的影响，合理的轴封控制系统的控制策略的设计能够大大的减少机组生产运行中工作人员的工作量，并在应用效果上满足机组设备和机组参数的要求。

参考文献：

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[2]肖辉敏，AP1000核电汽轮机轴封系统介绍[J].电站系统工程，2014.

[3]杨晓辉、单世超，核电汽轮机与火电汽轮机比较分析[J].汽轮机技术，2006.