百万核电汽轮机控制系统机堆协调的控制方法与流程

本发明涉及一种百万核电汽轮机控制系统机堆协调的控制方法，属于汽轮机控制领域。

背景技术：

百万核电机组对汽轮机控制系统机堆协调控制方面有着较高的要求。在汽轮机并网后，汽轮机控制系统需具备主蒸汽压力控制和负荷控制两种工作模式。当核岛控制系统控制主蒸汽压力时，汽轮机控制系统处于负荷控制模式，但当主蒸汽压力低于95％额定主蒸汽压力时，汽轮机控制系统需切换至最小主蒸汽压力控制模式，防止主蒸汽压力进一步降低。现有的汽轮机控制逻辑中，汽轮机控制模式切换采用的是最小流量选择法，即主蒸汽压力pi控制器(pi控制器，比例积分控制器)与负荷pi控制器输出进行小选输出，现有百万核电汽轮机控制系统机堆协调的控制框图如图1所示。

当汽轮机控制系统需处于负荷控制模式时，压力控制器输出和负荷控制器输出公式如下：

压力控制器输出

＝kp1×[(pfd-5％-fdsv)+1/ti1×∫(pfd-5％-fdsv)dt]

负荷控制器输出

＝kp2×[(psv-pel)+1/ti2×∫(psv-pel)dt]

其中，kp1表示压力控制器比例系数，ti1表示压力控制器积分系数，pfd表示主蒸汽压力，fdsv表示压力设定值，kp2表示负荷控制器比例系数，ti2表示负荷控制器积分系数，pel表示实际功率，psv表示负荷设定值；其中fdsv为额定主蒸汽压力设定值，由公式可看出，当pfd实际压力高于95％主蒸汽额定压力时，压力控制器pi输入为正偏置，压力控制器输出大于负荷控制器输出，压力控制器输出与负荷控制器输出经过小选比较后负荷控制器起作用，但当pfd实际压力小于95％主蒸汽额定压力时，压力控制器pi输入为负偏置，压力控制器输出小于负荷控制器输出，经过小选比较后压力控制器起作用，此方法可防止主蒸汽压力进一步的降低。

现有技术存在的问题是当发生瞬态工况时，会出现汽轮机控制系统控制模式误切或者延时切换的工况，比如当汽轮机在执行切一台核岛主泵快减负荷过程中，汽轮机控制系统处于负荷控制模式，一旦功率降至快减负荷目标值时，汽轮机控制系统根据核岛控制器要求切换至主蒸汽压力控制模式，此时对应的公式如下：

压力控制器输出

kp1×[(pfd-fdsv)+1/ti1×∫(pfd-fdsv)dt]

负荷控制器输出

kp2×[(psv+2％-pel)+1/ti2×∫(psv-pel)dt]

如果此时主蒸汽压力pfd高于额定压力设定值fdsv较大，在切换至主蒸汽压力控制模式瞬间，汽轮机负荷控制输出小于压力控制器输出，会导致核岛控制系统与汽轮机控制系统同时控制负荷，主蒸汽压力得不到有效及时地控制。目前的技术中为了避免产生误切的工况，增加了1分钟的延时，即一旦功率降至快减负荷目标值时，延时1分钟后，汽轮机控制系统根据核岛控制器要求切换至主蒸汽压力控制模式，但此种方法仍会导致主蒸汽压力在延迟的1分钟内得不到有效地控制，对机组的稳定运行会造成隐患。

技术实现要素：

本发明目的是为了解决现有汽轮机控制系统的控制模式存在误切或延时切换的问题，提供了一种百万核电汽轮机控制系统机堆协调的控制方法。

本发明所述百万核电汽轮机控制系统机堆协调的控制方法，汽轮机控制系统具备主蒸汽压力控制和负荷控制两种工作模式，汽轮机控制系统能够按照核岛控制器的要求进行模式切换，汽轮机控制系统投入主蒸汽压力控制模式的条件为同时满足以下条件：

发电机已经并网、核岛控制器主蒸汽压力控制模式未投入、旁路阀全部关闭和快速减负荷信号未产生。

本发明的优点：采用本发明所述的百万核电汽轮机控制系统机堆协调的控制方法，汽轮机控制系统能够按照核岛控制器的要求进行模式切换，不会出现现有技术中存在的汽轮机控制系统的控制模式误切或延时切换的状况，当出现瞬态工况时，汽轮机控制系统的控制模式正常；并且，负荷控制器与主蒸汽压力控制器切换时无扰动。此外，当汽轮机控制系统处于负荷控制模式时，如果主蒸汽压力低于95％额定值，汽轮机控制模式将切换至最小主蒸汽压力控制模式，防止主蒸汽压力进一步降低。

附图说明

图1是现有技术中百万核电汽轮机控制系统机堆协调的控制方法的原理框图；

图2、图3和图4是发明所述百万核电汽轮机控制系统机堆协调的控制方法的原理框图；

图5、图6和图7是采用本发明所述百万核电汽轮机控制系统机堆协调的控制方法的实施框图。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图2、图3和图4说明本实施方式，本实施方式所述百万核电汽轮机控制系统机堆协调的控制方法，汽轮机控制系统具备主蒸汽压力控制和负荷控制两种工作模式，汽轮机控制系统能够按照核岛控制器的要求进行模式切换，汽轮机控制系统投入主蒸汽压力控制模式的条件为同时满足以下条件：

发电机已经并网、核岛控制器主蒸汽压力控制模式未投入、旁路阀全部关闭和快速减负荷信号未产生。

本实施方式中，汽轮机控制系统能够按照核岛控制器的要求进行有效且无扰的模式切换。

具体实施方式二：下面结合图2、图3和图4说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，主蒸汽压力控制和负荷控制两种工作模式的控制采用比例积分控制器。

具体实施方式三：下面结合图2、图3和图4说明本实施方式，本实施方式对实施方式二作进一步说明，汽轮机控制系统投入主蒸汽压力控制模式的方法为：

主蒸汽压力设定值和主蒸汽压力实际值做差，产生主蒸汽压力控制偏差，主蒸汽压力控制偏差作用于比例积分控制器，压力控制器输出调节汽轮机蒸汽流量直至负荷控制器起作用。

具体实施方式四：下面结合图2、图3和图4说明本实施方式，本实施方式对实施方式二或三作进一步说明，汽轮机投入负荷控制模式的方法为：

汽轮机负荷设定值和负荷实际值做差，产生负荷控制偏差，负荷控制偏差作用于比例积分控制器，负荷控制器输出调节汽轮机蒸汽流量直至主蒸汽压力控制模式的压力控制器起作用。

具体实施方式五：下面结合图2、图3和图4说明本实施方式，本实施方式对实施方式四作进一步说明，汽轮机控制系统处于负荷控制模式时，压力控制器的设定值为：95％主蒸汽额定压力值，当主蒸汽压力低于95％主蒸汽额定压力值时，汽轮机控制模块切换为最小主蒸汽压力控制模式。

本实施方式中，压力控制器用来限制主蒸汽集管最小压力不小于主蒸汽集管压力给定值的95％，以支持反应堆压力控制。

具体实施方式六：下面结合图2、图3和图4说明本实施方式，本实施方式对实施方式五作进一步说明，最小主蒸汽压力控制模式的切换方法为：

负荷控制器与主蒸汽压力控制器的输出连接至低选功能模块，通过低选功能模块进行控制器输出最小值的判断，当汽轮机处于负荷控制，且最小主蒸汽压力激活时，汽轮机控制模式切换至最小主蒸汽压力控制。

本发明中，图5、图6和图7为采用本发明所述百万核电汽轮机控制系统机堆协调的控制方法的实施框图，如图5、图6和图7所示，负荷控制器与主蒸汽压力控制器首先输出至低选功能模块，通过使用该低选功能模块来进行控制器输出值最小的判断，当汽轮机处于负荷控制并且最小主蒸汽压力激活时，汽轮机控制模式切换至最小主蒸汽压力控制。

在汽轮机控制系统处于负荷控制模式并且最小主蒸汽压力控制未激活时，负荷控制器输出综合流量至各高主阀、高调阀、再热调节阀阀位控制器；

在汽轮机控制系统处于主蒸汽压力控制模式时，主蒸汽压力控制器输出综合流量输出到各高主阀、高调阀、再热调节阀阀位控制器。

该实施方案保证了汽轮机控制系统可按照核岛控制器的要求进行有效的模式切换，提高了整个核电站运行的安全性。