对核电厂半速汽轮机保护系统进行调试的系统及方法与流程

本发明涉及核电站技术领域，尤其涉及一种对核电厂半速汽轮机保护系统进行调试的系统及方法。

背景技术：

汽轮机保护系统是一个可靠的、精准的汽轮机安全保护系统，当汽轮机运行异常可能危及汽轮发电机组安全时，汽轮机保护系统输出跳机信号使汽轮机跳闸，关闭所有的汽轮机进汽阀，切断汽轮机进汽源，使汽轮机组安全停运，从而最终达到保护汽轮机组的目的。

目前，国内大型火力发电机组普遍采用独立的汽轮机保护系统，也叫汽轮机危急遮断系统(Emergency trip system，简称ETS)。ETS作为汽轮机控制系统的一部分，其功能包括：监视汽轮机的重要参数，完成机组的危急遮断功能，输出控制信号至现场电磁阀，关闭所有的汽轮机进汽阀，使汽轮机紧急停机。ETS一般由汽轮机厂家提供，采用PLC进行独立控制，具有独立的硬件控制回路，与DCS有信号交换接口，也有作为汽轮机控制系统的一部分独立集成在DCS的ETS机柜内，与DCS一起控制汽轮机的跳机保护功能。

汽轮机保护系统作为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：电建单位人员进行现场仪表校验、安装，完成ETS柜安装、电缆端接和对线；ETS厂家检查ETS机柜，具备送电条件后进行首次机柜上电和电源检查；调试人员检查并验证ETS机柜所有通道的可用性；调试人员在汽轮机保护系统内进行所有保护信号的强制，验证汽轮机跳机保护逻辑和通道的可用性；调试人员检查汽轮机保护系统重要信号至现场设备仪表动作的可用性。包括跳闸电磁阀模块的动作可靠性；调试人员检查汽轮机保护系统的主汽阀开关动作准确、可靠性；调试人员检查汽轮机挂闸动作的可用性；调试人员检查跳机逻辑动作的可用性。

然而在核电机组调试中，汽轮机组的调试与反应堆的运行工况息息相关，汽轮机保护系统除了像常规火电机组承担汽轮机的保护系统功能外，还与反应堆保护系统存在接口，其调试不仅直接影响整个机组的冲转、并网和商运的进度与安全，还要更多地考虑核安全，涉及到与反应堆保护系统的联调。因此，上述常规火电汽轮机保护系统调试方案存在以下缺陷：没有形成专门针对核电厂汽轮机保护系统调试的完整方案，对其关键调试技术的研究和应用也不成熟；核电机组对核安全有着特殊的要求，对停机、停堆有着更高、更严的要求，而汽轮机保护系统作为核电站重要、敏感系统，常规火电汽轮机的调试方案，由于在汽轮机启动前缺乏完整的调试验证方案，并不满足核电机组对汽轮机组调试的要求；在汽轮机保护系统的跳闸逻辑验证中，常规火电厂没有采用全数字仿真机来仿真汽轮机的真实运行工况，因此无法验证汽轮机真实运转时的运行情况下的跳机动作特性；在主汽截止阀门动作试验中，常规火电厂只是简单的检查阀门动作和关闭时间，没有更深入的测试阀门的动作特性和响应速度，也没有建立完整的阀门性能指标验证方案，这可能会导致汽轮机真实跳机时阀门的动作超差，带来巨大的安全隐患。

技术实现要素：

本发明针对现有技术中存在的问题，提供了一种对核电厂半速汽轮机保护系统进行调试的系统及方法，能够降低跳机跳堆风险，提高系统的安全性和可靠性。

本发明就上述技术问题而提出的技术方案如下：

一方面，本发明提供一种对核电厂半速汽轮机保护系统进行调试的系统，所述系统包括：

仿真机，连接所述汽轮机保护系统，用于模拟并发送汽轮机多个运行参数至所述汽轮机保护系统，以对所述汽轮机保护系统进行保护动作测试；以及，

阀门调试装置，与汽轮机的主汽阀连接,用于模拟所述汽轮机保护系统对所述主汽阀的控制信号，测试所述主汽阀开闭，以测试所述主汽阀与所述汽轮机保护系统动作是否匹配。

进一步地，所述仿真机还通过所述汽轮机保护系统连接核电厂常规岛系统、反应堆保护系统和发电机保护系统；

所述仿真机具体用于模拟并发送汽轮机多个运行参数至所述汽轮机保护系统，以对所述汽轮机保护系统进行保护动作的初步测试、子系统测试和系统测试；所述初步测试包括定期功能测试、逻辑功能测试和阀门特性测试，所述子系统测试包括与所述常规岛系统、所述反应堆保护系统、所述发电机保护系统的联调测试和通蒸汽前的联调测试。

进一步地，所述仿真机还与汽轮机控制系统连接，所述汽轮机保护系统为所述汽轮机控制系统的一个子系统；所述定期功能测试包括跳机保护逻辑单通道功能定期测试、超速保护定期测试和阀门活动性测试；

所述仿真机具体用于在对所述汽轮机保护系统进行跳机保护逻辑单通道功能定期测试时，模拟汽轮机运行至挂闸工况、额度转速运行工况、带功率运行工况，以验证所述汽轮机保护系统与其他系统的软硬件保护功能、通信报警功能和画面操作功能；

在对所述汽轮机保护系统进行超速保护定期测试时，将所述汽轮机控制系统模拟至汽轮机额定转速运行工况，进而调节转速信号模拟汽轮机至额定转速运行工况，以验证所述汽轮机控制系统的软件超速保护功能；

在对所述汽轮机保护系统进行阀门活动性测试时，模拟并发送汽轮机多个运行参数至所述汽轮机保护系统，将所述汽轮机保护系统运行至挂闸工况，进而模拟汽轮机运行至盘车状态，以在所述汽轮机控制系统启动盘车状态下的阀门活动性定期试验，检查阀门活动性定期试验顺控动作是否正常；

模拟汽轮机运行至冲转并网状态，以在所述汽轮机控制系统启动冲转并网状态下的阀门活动性定期试验，检查阀门活动性定期试验顺控动作是否正常。

进一步地，所述仿真机具体用于在对所述汽轮机保护系统进行逻辑功能测试时，模拟并发送汽轮机运行参数至所述汽轮机保护系统，将所述汽轮机保护系统运行至挂闸工况，并模拟汽轮机运行至额定转速工况，进而模拟单通道跳闸信号至跳闸报警值，以验证所述汽轮机保护系统的单通道跳闸报警功能；

逐个模拟汽轮机跳机信号，以验证所述汽轮机保护系统的多通道跳闸保护逻辑功能，包括硬件跳闸保护功能和软件跳机逻辑功能。

进一步地，所述仿真机具体用于在对所述汽轮机保护系统进行阀门特性测试时，模拟汽轮机运行至挂闸工况，通过所述汽轮机保护系统强制主汽阀开启和关闭，计算所述主汽阀正常开启和关闭的时间，并通过所述汽轮机保护系统强制所述主汽阀全开；

模拟并发送汽轮机跳机信号至所述汽轮机保护系统，使所述汽轮机保护系统控制所述主汽阀全关，计算所述主汽阀的开关时间，检查跳机电磁阀动作情况；

模拟汽轮机处于至额定功率运行工况，进而模拟并发送汽轮机跳机信号至所述汽轮机保护系统，使所述汽轮机保护系统控制所述主汽阀全关，计算所述主汽阀快关时间，检查跳机电磁阀动作情况。

进一步地，所述仿真机具体用于在对所述汽轮机保护系统与所述常规岛系统、所述反应堆保护系统、所述发电机保护系统进行联调测试时，模拟并发送汽轮机运行参数，将所述汽轮机保护系统运行至挂闸工况，通过所述常规岛系统、所述发电机保护系统模拟跳闸信号至动作阈值，验证所述汽轮机保护系统的跳闸回路动作是否正常，并验证汽轮机跳闸后各汽轮机辅助系统的设备动作是否正常；

通过所述反应堆保护系统模拟跳闸信号至动作阈值，验证所述汽轮机保护系统的跳闸回路动作是否正常，并验证汽轮机跳闸后所述反应堆保护系统、所述发电机保护系统的跳闸回路动作是否正常。

进一步地，所述仿仿真机用于在对所述汽轮机保护系统进行通蒸汽前的联调测试时，检查汽轮机主蒸汽已被完全隔离，模拟汽轮机处于盘车状态，使所述汽轮机保护系统启动阀门活动性试验，以检查阀门顺序动作的正常性。

进一步地，所述初步测试还包括平台性能测试、硬件测试、IO通道精度测试、液压回路测试和现场仪表设备联调测试；所述系统测试包括通蒸汽后的联调测试。

另一方面，本发明提供一种对核电厂半速汽轮机保护系统进行调试的方法，所述方法包括：

通过仿真机模拟并发送汽轮机多个运行参数至所述汽轮机保护系统，以对所述汽轮机保护系统进行保护动作测试；

通过阀门调试装置模拟所述汽轮机保护系统对所述主汽阀的控制信号，测试所述主汽阀开闭，以测试所述主汽阀与所述汽轮机保护系统动作是否匹配。

进一步地，所述通过仿真机模拟并发送汽轮机多个运行参数至所述汽轮机保护系统，以对所述汽轮机保护系统进行保护动作测试，具体包括：

通过所述仿真机模拟并发送汽轮机多个运行参数至所述汽轮机保护系统，以对所述汽轮机保护系统进行保护动作的初步测试、子系统测试和系统测试；所述初步测试包括定期功能测试、逻辑功能测试和阀门特性测试，所述子系统测试包括与所述常规岛系统、所述反应堆保护系统、所述发电机保护系统的联调测试和通蒸汽前的联调测试。

进一步地，所述汽轮机保护系统的定期功能测试包括跳机保护逻辑单通道功能定期测试、超速保护定期测试和阀门活动性测试；

所述跳机保护逻辑单通道功能定期测试具体包括：

通过所述仿真机模拟汽轮机运行至挂闸工况、额度转速运行工况、带功率运行工况，以验证所述汽轮机保护系统与其他系统的软硬件保护功能、通信报警功能和画面操作功能；

所述超速保护定期测试具体包括：

通过所述仿真机将所述汽轮机控制系统模拟至汽轮机额定转速运行工况，进而调节转速信号模拟汽轮机至额定转速运行工况，以验证所述汽轮机控制系统的软件超速保护功能；

所述阀门活动性测试具体包括：

设置所述仿真机和所述汽轮机保护系统运行至挂闸工况；

通过仿真机模拟汽轮机运行至盘车状态，以在所述汽轮机控制系统启动盘车状态下的阀门活动性定期试验，检查阀门活动性定期试验顺控动作是否正常；

在检查正常时，通过仿真机模拟汽轮机运行至冲转并网状态，以在所述汽轮机控制系统启动冲转并网状态下的阀门活动性定期试验，检查阀门活动性定期试验顺控动作是否正常。

进一步地，所述汽轮机保护系统的逻辑功能测试具体包括：

设置所述仿真机和所述汽轮机保护系统至挂闸状态；

通过仿真机模拟汽轮机运行至额定转速工况，并模拟单通道跳闸信号至跳闸报警值，以验证所述汽轮机保护系统的单通道跳闸报警功能；

通过仿真机逐个模拟汽轮机跳机信号，以验证所述汽轮机保护系统的多通道跳闸保护逻辑功能，包括硬件跳闸保护功能和软件跳机逻辑功能。

进一步地，所述汽轮机保护系统的阀门特性测试具体包括：

设置所述仿真机处于挂闸工况；

通过所述汽轮机保护系统强制主汽阀开启和关闭，并依次计算所述主汽阀正常开启和关闭时间；

通过所述汽轮机保护系统强制所述主汽阀全开；

通过仿真机模拟并发送汽轮机跳机信号至所述汽轮机保护系统，使所述汽轮机保护系统控制所述主汽阀全关，计算所述主汽阀的开关时间，检查跳机电磁阀动作情况；

设置仿真机处于额定功率运行工况，模拟并发送汽轮机跳机信号至所述汽轮机保护系统，使所述汽轮机保护系统控制所述主汽阀全关，计算所述主汽阀快关时间，检查跳机电磁阀动作情况。

进一步地，所述汽轮机保护系统与所述常规岛系统、所述反应堆保护系统、所述发电机保护系统的联调测试具体包括：

设置所述常规岛系统、所述反应堆保护系统、所述发电机保护系统至正常运行状态；

设置所述仿真机处于挂闸工况；

在所述常规岛系统和所述发电机保护系统侧模拟汽轮机保护相关信号至动作阈值，以验证所述汽轮机保护系统的保护回路动作是否正常；

若正常，则验证汽轮机跳闸后各汽轮机辅助系统的设备动作是否正常；

若正常，则在所述反应堆保护系统侧模拟跳闸信号至动作阈值，以验证所述汽轮机保护系统的保护回路动作是否正常；

若正常，则验证汽轮机跳闸后所述反应堆保护系统和所述发电机保护系统的跳闸回路动作是否正常。

进一步地，所述汽轮机保护系统通蒸汽前的联调测试具体包括：

检查汽轮机主蒸汽已被完全隔离，设置模拟机处于盘车状态；

启动阀门活动性试验，检查阀门顺序动作是否正常。

进一步地，所述初步测试还包括平台性能测试、硬件测试、IO通道精度测试、液压回路测试和现场仪表设备联调测试；所述系统测试包括通蒸汽后的联调测试。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

采用仿真机来模拟汽轮机运行参数并发送给汽轮机保护系统，使汽轮机保护系统运行至不同的工况进行保护动作测试，避免汽轮机真实运行时触发跳机跳堆风险，提高系统的安全性和可靠性，采用专门的阀门调试装置对汽轮机的主汽阀进行测试，在汽轮机启动前有效检验汽轮机主汽阀的性能，防止数据超差；通过调试程序优化，根据核电站机组整体调试计划进行合理安排测试窗口，阶段式管理调试进程，达到降低系统风险、节约调试成本、缩短调试工期的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的对核电厂半速汽轮机保护系统进行调试的系统的结构示意图；

图2是本发明实施例一提供的对核电厂半速汽轮机保护系统进行调试的系统中整体调试方法的流程示意图；

图3是本发明实施例二提供的对核电厂半速汽轮机保护系统进行调试的方法的流程示意图；

图4是本发明实施例二提供的汽轮机保护系统的阀门活动性测试方法的流程示意图；

图5是本发明实施例二提供的汽轮机保护系统的逻辑功能测试方法的流程示意图；

图6是本发明实施例二提供的汽轮机保护系统的阀门特性测试方法的流程示意图；

图7是本发明实施例二提供的发电机保护系统的联调测试方法的流程示意图；

图8是本发明实施例二提供的汽轮机保护系统通蒸汽前的联调测试方法的流程示意图。

具体实施方式

为了解决现有技术在调试系统中存在的风险高、安全性低、可靠性低等技术问题，本发明旨在提供一种对核电厂半速汽轮机保护系统进行调试的系统，其核心思想是：提供了仿真机和阀门调试装置，其中，仿真机模拟汽轮机运行参数并发送给汽轮机保护系统，使汽轮机保护系统运行至不同的工况进行保护动作测试，阀门调试装置对汽轮机的主汽阀进行测试，在汽轮机启动前有效检验汽轮机主汽阀的性能。本发明所提供的对核电厂半速汽轮机保护系统进行调试的系统能够避免汽轮机真实运行时触发跳机跳堆风险，提高系统的安全性和可靠性。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例一

本发明实施例提供了一种对核电厂半速汽轮机保护系统进行调试的系统，参见图1，该系统包括：

仿真机1，连接所述汽轮机保护系统2，用于模拟并发送汽轮机多个运行参数至所述汽轮机保护系统2，以对所述汽轮机保护系统2进行保护动作测试；以及，

阀门调试装置3，与汽轮机的主汽阀4连接,用于模拟所述汽轮机保护系统2对所述主汽阀4的控制信号，测试所述主汽阀4开闭，以测试所述主汽阀4与所述汽轮机保护系统2动作是否匹配。

需要说明的是，仿真机可仿真汽轮机的挂闸、冲转至额定转速、并网、带功率运行、带额定功率运行、瞬态试验、正常停机、手动停机等各工况，真实触发汽轮机保护系统的保护动作，以检验汽轮机保护系统的保护动作是否满足要求，避免汽轮机真实运行时触发跳机跳堆风险，提高系统的安全性和可靠性。同时，仿真机模拟汽轮机运行至各工况，操作人员可在DCS画面上进行各工况下的汽轮机保护系统的操作演练，由操作员生效汽轮机保护系统运行程序，模拟汽轮机异常工况生效汽轮机保护系统事故应急程序，使操纵员提前熟悉汽轮机启动后的各项运行操作。

另外，采用专门的阀门调试装置进行主汽阀调试，获取主汽阀的快关时间、正常开启和关闭时间等各种特性数据，在汽轮机启动前可有效检验汽轮机主汽阀的性能，且保证阀门与汽轮机保护系统动作匹配可靠。

进一步地，所述仿真机1还通过所述汽轮机保护系统2连接核电厂常规岛系统5、反应堆保护系统6和发电机保护系统7；

所述仿真机1具体用于模拟并发送汽轮机多个运行参数至所述汽轮机保护系统2，以对所述汽轮机保护系统2进行保护动作的初步测试、子系统测试和系统测试；所述初步测试包括定期功能测试、逻辑功能测试和阀门特性测试，所述子系统测试包括与所述常规岛系统5、所述反应堆保护系统6、所述发电机保护系统7的联调测试和通蒸汽前的联调测试。

进一步地，所述初步测试还包括平台性能测试、硬件测试、IO通道精度测试、液压回路测试和现场仪表设备联调测试；所述系统测试包括通蒸汽后的联调测试。

需要说明的是，本发明实施例根据核电机组调试的特点和要求，优化调试程序，解决汽轮机保护系统调试时间窗口的合理化布局问题。

其中，对汽轮机保护系统的整体调试方法如图2所示，该方法包括：

S201、图纸核对。以调试程序为指导，合理分配调试阶段。

S202、控制柜送电。完成图纸核对后，对系统上电。

S203、保护系统平台性能试验。对汽轮机保护系统的平台性能进行初步测试。

S204、保护系统平台硬件静态测试。对汽轮机保护系统的硬件进行测试。

S205、判断测试是否合格，若合格，则执行步骤S206，若不合格，则进行原因分析，返厂更换，并返回步骤S204。

S206、超速保护装置静态功能测试。采用信号发生装置对超速保护装置的通道、阈值精度和保护逻辑进行验证。

S207、判断测试是否合格，若合格，则执行步骤S208，若不合格，则进行原因分析，方案调整，并返回步骤S206。

S208、保护系统IO通道精度测试。对汽轮机保护系统的IO通道精度进行测试。

S209、搭建仿真机平台。

S210、基于仿真机平台下的跳机逻辑功能验证。基于仿真机平台下对汽轮机保护系统的逻辑功能进行验证。

S211、验证是否合格，若是，则执行步骤S212，若否，则进行原因分析，方案调整，并返回步骤S210。

S212、液压回路及跳机电磁阀动作试验。对汽轮机保护系统进行液压回路测试。

S213、判断测试是否合格，若是，则执行步骤S214，若否，则进行原因分析，方案调整，并返回步骤S212。

S214、跳机按钮及现场仪表设备联调。

S215、判断测试是否合格，若是，则执行步骤S216，若否，则进行原因分析，方案调整，并返回步骤S214。

S216、跳闸阀门油动机试验。对汽轮机保护系统跳闸阀门油动机进行特性测试。

S217、判断测试是否合格，若是，则执行步骤S218，若否，则进行原因分析，方案调整，并返回步骤S216。

S218、与常规岛、反应堆、发电机保护系统之间的跳机联调。

S219、判断测试是否合格，若是，则执行步骤S220，若否，则进行原因分析，方案调整，并返回步骤S218。

S220、汽轮机启动前阀门活动性、超速保护装置跳机联调测试。在汽轮机启动前对阀门活动性及超速保护装置的再验证。

S221、判断测试是否合格，若是，则执行步骤S222，若否，则进行原因分析，方案调整，并返回步骤S220。

S222、汽轮机在小于85％Pn功率下阀门活动性试验。汽轮机启动后在小于85％Pn核功率平台下对阀门活动性进行再验证。

S223、判断测试是否合格，若是，则完成汽轮机保护系统的调试，若否，则进行原因分析，方案调整，并返回步骤S222。

对于上述调试过程，可根据机组整体调试计划进行分解，采用阶段式调试进程，合理分配程序执行窗口。汽轮机运行前分为初步测试和子系统测试，汽轮机运行后为系统测试。其中，初步测试依次包括平台性能测试、硬件测试、定期功能测试、IO通道精度测试、逻辑功能测试、液压回路测试、现场仪表设备联调测试和阀门特性测试，子系统测试依次包括与常规岛系统、反应堆保护系统、发电机保护系统的联调测试和通蒸汽前的联调测试，系统测试包括通蒸汽后的联调测试。通过调试程序优化合理安排试验窗口，达到降低系统风险、节约调试成本、缩短调试工期的目的。

在调试时，仿真机作为汽轮机保护系统调试的一种专用调试工具，以“硬接线”方式接入汽轮机控制系统8，如图1所示，所述汽轮机保护系统2为所述汽轮机控制系统8的一个子系统。在汽轮机启动前仿真机模拟汽轮机运行各工况，完成汽轮机保护系统的软件逻辑功能测试，为操纵员在冲转、并网、带功率运行等各工况下提供仿真操作和运行程序生效验证，从而保障了汽轮机启动的安全和可靠性。

基于仿真机进行的测试包括：汽轮机保护系统的逻辑功能测试、汽轮机保护系统的定期功能测试、汽轮机保护系统的阀门特性测试、汽机保护系统与常规岛系统、反应堆保护系统、发电机保护系统的联调测试以及汽机保护系统通蒸汽前的联调测试。

仿真机具有汽轮机热工水力模型，能实现转速控制回路、汽轮机阀门控制回路、功率控制回路和压力控制回路的调节，通过与汽轮机控制系统的连接，能仿真汽轮机从启动、冲转、并网、升负荷、甩负荷至停运等不同运行工况(包括各种瞬态工况)下的控制功能，实现其逻辑功能的验证。仿真机不仅能单独完成汽轮机控制系统的基本开/闭环功能测试，也可完成“堆跟机”模式下汽轮机控制系统与反应堆棒位控制系统、反应堆保护系统等系统的联合仿真调试。

汽轮机保护系统的调试还采用自主研发的仿真机进行系统保护功能调试，将自主研发的仿真机相应保护信号端子硬接线接到汽轮机保护系统机柜端子，通过仿真机模拟汽轮机正常运行的工况，根据需要产生各种类型的汽轮机保护接口信号，从而模拟汽轮机在冲转、并网、带功率运行和瞬态工况下的保护联锁功能，并能与常规岛工艺系统进行在线仿真联调。

进一步地，所述定期功能测试包括跳机保护逻辑单通道功能定期测试、超速保护定期测试和阀门活动性测试；

所述仿真机具体用于在对所述汽轮机保护系统进行跳机保护逻辑单通道功能定期测试时，模拟汽轮机运行至挂闸工况、额度转速运行工况、带功率运行工况，以验证所述汽轮机保护系统与其他系统的软硬件保护功能、通信报警功能和画面操作功能；

在对所述汽轮机保护系统进行超速保护定期测试时，将所述汽轮机控制系统模拟至汽轮机额定转速运行工况，进而调节转速信号模拟汽轮机至额定转速运行工况，以验证所述汽轮机控制系统的软件超速保护功能；

在对所述汽轮机保护系统进行阀门活动性测试时，模拟并发送汽轮机多个运行参数至所述汽轮机保护系统，将所述汽轮机保护系统运行至挂闸工况，进而模拟汽轮机运行至盘车状态，以在所述汽轮机控制系统启动盘车状态下的阀门活动性定期试验，检查阀门活动性定期试验顺控动作是否正常；

模拟汽轮机运行至冲转并网状态，以在所述汽轮机控制系统启动冲转并网状态下的阀门活动性定期试验，检查阀门活动性定期试验顺控动作是否正常。

需要说明的是，汽轮机保护系统的定期功能测试一般对主要的功能间隔一段时间后进行测试，测试的主要功能包括汽轮机跳机保护逻辑单通道功能定期测试、超速保护定期测试、阀门活动性测试等。汽轮机组正式启动后的定期测试功能一般由汽轮机保护系统厂家设定，在此不做详细描述。本实施例主要描述了汽轮机组正式启动前的调试技术方案，以及启动后针对阀门在线定期测试的优化方案。

在跳机保护逻辑单通道功能定期测试中，由于采用了仿真机，调试人员和操作员在机组启动前就可以模拟汽轮机保护系统在线后进行汽轮机跳机保护逻辑单通道功能定期试验。通过模拟汽轮机运行在挂闸、额度转速运行、带功率运行等不同工况下的运行模式，可以全面地验证汽轮机保护系统与汽轮机控制系统、数字化控制系统DCS、反应堆保护系统、发电机保护系统等不同系统的软硬件保护系统、通信报警功能、画面操作等各项功能。触发跳机保护逻辑单通道跳机条件时，通过仿真机设置的功能进行触发，具备条件的也可在现场模拟工艺过程使测量仪表输出达到保护定值。

在超速保护定期测试中，汽轮机超速保护功能是汽轮机最基本、最重要的保护功能之一，一般都有独立的保护装置，它是独立于汽轮机保护系统的一套专用保护装置，有独立于汽轮机控制系统的转速通道和硬件超速保护逻辑，同时，在汽轮机保护系统内也设置有软件的超速保护逻辑。

本实施例可采用专用装置同时验证超速保护功能的软硬件功能。采用函数发生器等信号发生装置模拟转速信号，通过调节信号发生装置的输出数值对超速保护硬件装置的通道、阈值精度和硬件超速保护逻辑功能进行验证。另外，可采用仿真调试装置使汽轮机控制系统模拟汽轮机额定转速运行工况，通过调节仿真机的转速信号模拟汽轮机超速运行工况，验证汽轮机控制系统软件超速保护功能。

在阀门活动性测试中，阀门活动性测试分为带负荷工况下定期试验和不带负荷工况下定期试验。在不带负荷工况下，通过采用仿真机，对汽轮机主汽阀进行定期活动试验。先将仿真机与汽轮机保护系统搭建，通过仿真机模拟汽轮机组正常运行，在汽轮机控制系统画面启动阀门活动性试验，测试阀门活动性顺序控制逻辑是否正常，同时，通过阀门活动性试验可以调节汽轮机控制系统内设置的阀门参数。

在带负荷工况下，由于目前核电机组调试周期较长，因此，容易因长期受热而膨胀和不活动而导致卡涩。为了防止此现象的发生，本实施例提供了一种在不同功率平台下定期试验的方式。根据CPR核电机组调试的特点，在30％、50％、75％、87％、100％等额定功率平台下瞬态试验前均进行主汽阀阀门活动性试验。

进一步地，在汽轮机保护系统的逻辑功能测试中，所述仿真机具体用于在对所述汽轮机保护系统进行逻辑功能测试时，模拟并发送汽轮机运行参数至所述汽轮机保护系统，将所述汽轮机保护系统运行至挂闸工况，并模拟汽轮机运行至额定转速工况，进而模拟单通道跳闸信号至跳闸报警值，以验证所述汽轮机保护系统的单通道跳闸报警功能；

逐个模拟汽轮机跳机信号，以验证所述汽轮机保护系统的多通道跳闸保护逻辑功能，包括硬件跳闸保护功能和软件跳机逻辑功能。

需要说明的是，在汽轮机保护系统的逻辑功能测试中，首先通过分配的信号清单，将汽轮机保护系统机柜内已端接至现场信号的电缆解掉并隔离，再将仿真机对应的仿真信号电缆端接至汽轮机保护系统机柜，在仿真机平台模拟汽轮机正常运行参数使得汽轮机保护系统能正常启动并挂闸，然后仿真机模拟各种跳闸信号触发汽轮机保护系统进行保护动作，从而验证汽轮机保护系统的跳闸逻辑功能的正确性。通过对汽轮机保护系统的软件逻辑功能测试及代码纠错，在汽轮机启动前排查系统软件组态及安装设计不符合项，从而有效控制人因失误导致的核电站运行时的跳机跳堆风险、避免核电厂跳堆所发生的巨大运行成本。

进一步地，在轮机保护系统的阀门特性测试中，所述仿真机具体用于在对所述汽轮机保护系统进行阀门特性测试时，模拟汽轮机运行至挂闸工况，通过所述汽轮机保护系统强制主汽阀开启和关闭，计算所述主汽阀正常开启和关闭的时间，并通过所述汽轮机保护系统强制所述主汽阀全开；

模拟并发送汽轮机跳机信号至所述汽轮机保护系统，使所述汽轮机保护系统控制所述主汽阀全关，计算所述主汽阀的开关时间，检查跳机电磁阀动作情况；

模拟汽轮机处于至额定功率运行工况，进而模拟并发送汽轮机跳机信号至所述汽轮机保护系统，使所述汽轮机保护系统控制所述主汽阀全关，计算所述主汽阀快关时间，检查跳机电磁阀动作情况。

需要说明的是，汽轮机保护系统与汽轮机的主汽阀、高速记录仪连接，其中，主汽阀是指由汽轮机保护系统控制的阀门。通过在汽机保护系统在线测试阀门的参数，获取阀门的动作特性参数(包括快关时间、正常开启关闭时间、电磁阀最小动作电压和阀门回差特性)，从而判断阀门的动作特性参数是否满足电站的要求。与单纯的阀门试验不同的是，本实施例所采用的跳闸阀门特性试验，需要仿真机与汽轮机保护系统相连搭建测试平台，仿真机使汽轮机控制系统运行在不同工况下进行测试。

通过触发汽轮机跳闸信号，可以验证汽轮机跳闸回路至汽轮机主汽阀关闭的全通道响应时间。通过采用汽轮机保护系统直接对阀门进行开关动作，采用高速信号记录仪获取阀门的相关动作特性数据，即可分析出阀门的真实动作特性，从而避免每次需要通过汽机保护系统来模拟汽轮机不跳机状态的指令输出，从而节约大量人力物力下就可以获取充足的阀门动作特性数据，可以有效的避免阀门拒动误动风险。

进一步地，在系统联调中，所述仿真机具体用于在对所述汽轮机保护系统与所述常规岛系统、所述反应堆保护系统、所述发电机保护系统进行联调测试时，模拟并发送汽轮机运行参数，将所述汽轮机保护系统运行至挂闸工况，通过所述常规岛系统、所述发电机保护系统模拟跳闸信号至动作阈值，验证所述汽轮机保护系统的跳闸回路动作是否正常，并验证汽轮机跳闸后各汽轮机辅助系统的设备动作是否正常；

通过所述反应堆保护系统模拟跳闸信号至动作阈值，验证所述汽轮机保护系统的跳闸回路动作是否正常，并验证汽轮机跳闸后所述反应堆保护系统、所述发电机保护系统的跳闸回路动作是否正常。

需要说明的是，在汽轮机保护系统连接仿真机的情况下，汽轮机保护系统与反应堆、发电机保护及常规岛系统之间通过发送接收相关跳闸跳机跳堆信号，从而验证汽轮机跳闸后反应堆、发电机及常规岛的动作特性，验证常规岛、反应堆、发电机保护动作后汽轮机相应的动作特性是否满足核电站的特殊要求。

在仿真机侧模拟汽轮机真实工况的运行参数，在反应堆保护系统、发电机保护系统侧模拟汽机保护系统跳闸相关的正常运行信号，然后在现场逐个模拟汽机保护系统跳闸相关的保护信号达阈值，验证汽机保护系统跳闸回路是否动作正常，同时验证汽轮机跳闸后各汽轮机辅助系统设备动作是否正常，在反应堆保护系统、发电机保护系统侧分别模拟反应堆跳闸、发电机跳闸信号，验证汽轮机保护系统跳闸回路是否动作正常，同时验证汽轮机跳闸后反应堆保护系统、发电机保护系统的相应跳闸回路是否动作正常。

采用仿真机与常规岛辅助工艺系统、发电机保护系统、反应堆保护系统进行仿真联调，仿真汽轮机从挂闸、冲转至额定转速、并网、带功率运行、带额定功率运行、瞬态试验、正常停机、手动停机等各工况，真实触发汽轮机保护系统至各系统的联锁保护信号和逻辑，真实触发现场具备条件的设备，在汽轮机启动前进行全面的硬软混仿试验，确保汽轮机冲转前的系统和现场设备在不同运行工况下的联锁保护信号动作的可靠性。

进一步地，在汽轮机保护系统通蒸汽前的联调测试中，所述仿仿真机用于在对所述汽轮机保护系统进行通蒸汽前的联调测试时，检查汽轮机主蒸汽已被完全隔离，模拟汽轮机处于盘车状态，使所述汽轮机保护系统启动阀门活动性试验，以检查阀门顺序动作的正常性。

需要说明的是，通蒸汽前的联调测试主要是汽轮机启动前的盘车状态下，阀门真实动作的活动性试验。先需确认汽轮机主蒸汽已被完全隔离，汽轮机处于盘车状态，通过主控操作启动盘车工况下的阀门活动性定期试验，检查阀门是否动作正常。

另外，在通蒸汽后，采用不同功率平台进行汽轮机保护系统主气阀阀门活动性试验。在汽轮机保护系统通蒸汽后的联调测试中，根据核电机调试的特点，在30％、50％、75％、87％、100％等额定功率平台瞬态试验前均进行阀门活动性试验，检查截止阀的活动性能，以及热态下开关时间参数是否满足要求，防止热态下主汽阀长期不动作而引起阀门卡涩现象，防止在汽轮机机组瞬态试验时可能导致主汽阀不能及时关闭而产生汽轮机超速的风险。

本发明实施例采用仿真机来模拟汽轮机运行参数并发送给汽轮机保护系统，使汽轮机保护系统运行至不同的工况进行保护动作测试，避免汽轮机真实运行时触发跳机跳堆风险，提高系统的安全性和可靠性，采用专门的阀门调试装置对汽轮机的主汽阀进行测试，在汽轮机启动前有效检验汽轮机主汽阀的性能，防止数据超差；通过调试程序优化，根据核电站机组整体调试计划进行合理安排测试窗口，阶段式管理调试进程，达到降低系统风险、节约调试成本、缩短调试工期的目的。

实施例二

本发明实施例提供了一种对核电厂半速汽轮机保护系统进行调试的方法，能够应用于上述实施例中的对核电厂半速汽轮机保护系统进行调试的系统中，参见图3，包括：

S1、通过仿真机模拟并发送汽轮机多个运行参数至所述汽轮机保护系统，以对所述汽轮机保护系统进行保护动作测试；

S2、通过阀门调试装置模拟所述汽轮机保护系统对所述主汽阀的控制信号，测试所述主汽阀开闭，以测试所述主汽阀与所述汽轮机保护系统动作是否匹配。

进一步地，所述通过仿真机模拟并发送汽轮机多个运行参数至所述汽轮机保护系统，以对所述汽轮机保护系统进行保护动作测试，具体包括：

通过所述仿真机模拟并发送汽轮机多个运行参数至所述汽轮机保护系统，以对所述汽轮机保护系统进行保护动作的初步测试、子系统测试和系统测试；所述初步测试包括定期功能测试、逻辑功能测试和阀门特性测试，所述子系统测试包括与所述常规岛系统、所述反应堆保护系统、所述发电机保护系统的联调测试和通蒸汽前的联调测试。

进一步地，所述汽轮机保护系统的定期功能测试包括跳机保护逻辑单通道功能定期测试、超速保护定期测试和阀门活动性测试；

所述跳机保护逻辑单通道功能定期测试具体包括：

通过所述仿真机模拟汽轮机运行至挂闸工况、额度转速运行工况、带功率运行工况，以验证所述汽轮机保护系统与其他系统的软硬件保护功能、通信报警功能和画面操作功能；

所述超速保护定期测试具体包括：

通过所述仿真机将所述汽轮机控制系统模拟至汽轮机额定转速运行工况，进而调节转速信号模拟汽轮机至额定转速运行工况，以验证所述汽轮机控制系统的软件超速保护功能；

所述阀门活动性测试具体包括：

设置所述仿真机和所述汽轮机保护系统运行至挂闸工况；

通过仿真机模拟汽轮机运行至盘车状态，以在所述汽轮机控制系统启动盘车状态下的阀门活动性定期试验，检查阀门活动性定期试验顺控动作是否正常；

在检查正常时，通过仿真机模拟汽轮机运行至冲转并网状态，以在所述汽轮机控制系统启动冲转并网状态下的阀门活动性定期试验，检查阀门活动性定期试验顺控动作是否正常。

具体的，所述汽轮机保护系统的阀门活动性测试方法如图4所示，包括：

S401、测试活动开始后，设置仿真机及汽轮机保护系统至挂闸状态；

S402、通过仿真机将汽轮机运行至机组盘车状态；

S403、在汽轮机控制系统启动盘车状态下阀门活动性定期试验；

S404、在汽轮机控制系统检查阀门活动性定期试验顺控动作是否正常；若正常，则执行步骤S405，若不正常，则进行原因分析并处理，返回步骤S403；

S405、通过仿真机将汽轮机运行至机组冲转并网状态；

S406、在汽轮机控制系统启动带负荷状态下阀门活动性定期试験；

S407、在汽轮机控制系统检查阀门活动性定期试验顺控动作是否正常；若正常，则执行步骤S408，若不正常，则进行原因分析并处理，返回步骤S406；

S408、在汽轮机控制系统界面打印试验数据及曲线；

S409、每组阀门活动性试验完成后拆除汽轮机保护、控制系统机柜内仿真信号电缆；

S410、在汽轮机保护、控制系统机柜端子恢复回现场正式信号电缆，以结束测试。

进一步地，所述汽轮机保护系统的逻辑功能测试具体包括：

设置所述仿真机和所述汽轮机保护系统至挂闸状态；

通过仿真机模拟汽轮机运行至额定转速工况，并模拟单通道跳闸信号至跳闸报警值，以验证所述汽轮机保护系统的单通道跳闸报警功能；

通过仿真机逐个模拟汽轮机跳机信号，以验证所述汽轮机保护系统的多通道跳闸保护逻辑功能，包括硬件跳闸保护功能和软件跳机逻辑功能。

具体的，所述汽轮机保护系统的逻辑功能测试方法如图5所示，包括：

S501、测试活动开始后，设置仿真机及汽轮机保护系统至挂闸状态；

S502、通过仿真机将汽轮机运行至额定转速工况；

S503、通过仿真机模拟单通道跳闸信号至跳闸报警值；

S504、验证单通道跳闸报警功能，确认汽轮机保护系统画面报警功能；

S505、通过仿真机逐个模拟汽轮机跳机信号，验证多通道跳闸保护逻辑功能；

S506、验证汽轮机保护系统硬件跳闸保护功能；

S507、验证汽轮机保护系统软件跳机逻辑功能；

S508、判断跳闸动作阈值或逻辑是否符合设计功能；若是，则执行步骤S509，若否，则进行原因分析并处理；

S509、恢复汽轮机保护系统至初始状态，以结束测试。

进一步地，所述汽轮机保护系统的阀门特性测试具体包括：

设置所述仿真机处于挂闸工况；

通过所述汽轮机保护系统强制主汽阀开启和关闭，并依次计算所述主汽阀正常开启和关闭时间；

通过所述汽轮机保护系统强制所述主汽阀全开；

通过仿真机模拟并发送汽轮机跳机信号至所述汽轮机保护系统，使所述汽轮机保护系统控制所述主汽阀全关，计算所述主汽阀的开关时间，检查跳机电磁阀动作情况；

设置仿真机处于额定功率运行工况，模拟并发送汽轮机跳机信号至所述汽轮机保护系统，使所述汽轮机保护系统控制所述主汽阀全关，计算所述主汽阀快关时间，检查跳机电磁阀动作情况。

具体的，所述汽轮机保护系统的阀门特性测试方法如图6所示，包括：

S601、测试开始后，确认仿真机与汽轮机保护系统连接正常；

S602、确认高速记录仪与汽轮机保护系统连接正常；

S603、设置仿真机，使汽轮机处于仿真挂闸工况；

S604、通过汽轮机保护系统强制阀门开启和关闭信号；

S605、依次计算阀门正常开启和关闭时间；

S606、通过汽轮机保护系统强制阀门开启，阀门全开；

S607、通过仿真机触发汽轮机跳机信号；

S608、阀门全关，计算阀门快关时间，检查跳机电磁阀动作情况；

S609、设置仿真机，使汽轮机处于仿真额定功率运行工况；

S610、通过仿真机触发汽轮机跳机信号；

S611、阀门全关，计算阀门快关时间，检查跳机电磁阀动作情况，以结束测试。

进一步地，所述汽轮机保护系统与所述常规岛系统、所述反应堆保护系统、所述发电机保护系统的联调测试具体包括：

设置所述常规岛系统、所述反应堆保护系统、所述发电机保护系统至正常运行状态；

设置所述仿真机处于挂闸工况；

在所述常规岛系统和所述发电机保护系统侧模拟汽轮机保护相关信号至动作阈值，以验证所述汽轮机保护系统的保护回路动作是否正常；

若正常，则验证汽轮机跳闸后各汽轮机辅助系统的设备动作是否正常；

若正常，则在所述反应堆保护系统侧模拟跳闸信号至动作阈值，以验证所述汽轮机保护系统的保护回路动作是否正常；

若正常，则验证汽轮机跳闸后所述反应堆保护系统和所述发电机保护系统的跳闸回路动作是否正常。

具体的，所述汽轮机保护系统与所述常规岛系统、所述反应堆保护系统、所述发电机保护系统的联调测试方法如图7所示，包括：

S701、测试活动开始后，设置常规岛及发电机保护系统至正常运行状态；

S702、设置反应堆保护系统至正常运行状态；

S703、通过汽轮机保护系统将汽轮机启动挂闸；

S704、在常规岛及发电机侧模拟汽轮机保护相关信号至动作阈值；

S705、在汽轮机保护系统确认保护回路动作是否正常；若正常，则执行步骤S706，若不正常，则进行原因分析并处理；

S706、在现场确认汽轮机保护动作后相关工艺设备动作是否联动正常；若正常，则执行步骤S707，若不正常，则进行原因分析并处理；

S707、在反应堆保护系统侧模拟汽轮机保护相关信号至动作阈值；

S708、在汽轮机保护系统确认保护回路动作是否正常；若正常，则执行步骤S709，若不正常，则进行原因分析并处理；

S709、在反应堆、发电机保护系统侧确认汽轮机保护动作后相应联动是否正常；若正常，则执行步骤S710，若不正常，则进行原因分析并处理；

S710、恢复常规岛、发电机、反应堆保护系统至初始状态，以结束测试。

进一步地，所述汽轮机保护系统通蒸汽前的联调测试具体包括：

检查汽轮机主蒸汽已被完全隔离，设置模拟机处于盘车状态；

启动阀门活动性试验，检查阀门顺序动作是否正常。

具体的，所述汽轮机保护系统通蒸汽前的联调测试方法如图8所示，包括：

S801、测试活动开始后，检查汽轮机主蒸汽已被完全隔离，汽轮机处于盘车状态；

S802、在主控界面操作启动阀门活动性试验；

S803、在现场及主控界面检查阀门顺序动作是否正常；若正常，则执行步骤S804，若不正常，则进行原因分析并处理；

S804、恢复机组工况至试验前状态，以结束测试。

进一步地，所述初步测试还包括平台性能测试、硬件测试、IO通道精度测试、液压回路测试和现场仪表设备联调测试；所述系统测试包括通蒸汽后的联调测试。

本发明实施例采用仿真机来模拟汽轮机运行参数并发送给汽轮机保护系统，使汽轮机保护系统运行至不同的工况进行保护动作测试，避免汽轮机真实运行时触发跳机跳堆风险，提高系统的安全性和可靠性，采用专门的阀门调试装置对汽轮机的主汽阀进行测试，在汽轮机启动前有效检验汽轮机主汽阀的性能，防止数据超差；通过调试程序优化，根据核电站机组整体调试计划进行合理安排测试窗口，阶段式管理调试进程，达到降低系统风险、节约调试成本、缩短调试工期的目的。

综上所述，本发明提出了一种对核电厂半速汽轮机保护系统进行调试的系统及方法，其具有较好的实用效果：调试程序优化，阶段式调试，达到降低系统风险、节约调试成本、缩短调试工期的目的；基于仿真机的汽轮机保护系统逻辑功能测试，在机组启动前排查系统软件组态及安装设计不符合项，从而有效控制人因失误导致的核电站运行时的跳机跳堆风险、节约核电厂跳堆所发生的巨大运行成本；通过仿真机模拟汽轮机的各种工况，使操纵员可以在DCS画面上进行各工况下汽轮机保护系统运行程序的验证和生效，提前熟悉机组启动后的各项运行操作，从而减少机组启动后操纵员的操作风险；基于仿真机的主汽阀阀门特性测试，可以避免每次需要通过汽机保护系统来模拟机组不跳机状态的指令输出，从而节约大量人力物力下就可以获取充足的阀门动作特性数据，可以有效的避免阀门拒动误动风险；汽轮机保护系统与常规岛系统、发电机保护系统、反应堆保护系统的仿真联调测试，真实触发汽轮机保护系统至各系统的连锁保护信号和逻辑，真实触发现场具备条件的设备，在汽轮机组启动前进行全面的硬软混仿试验；机组启动后不同功率平台瞬态试验前的阀门活动性试验，防止热态下主汽阀长期不动作而引起阀门卡涩现象，在汽轮机瞬态试验时可能导致主汽阀不能及时关闭而产生汽轮机超速的风险。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。