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核电厂常规岛热力性能在线监测与诊断系统(2)

核电厂常规岛热力性能在线监测与诊断系统(2)

2008/5/28 13:50:00
2.5 运行

  核电机组采用的是饱和蒸汽,若运行方式采用常规岛厂的滑压运行并不经济,因此核电机组采用定压运行方式,在负荷从0%到100%变化过程中,新蒸汽压力仅有很小范围的变化。机组负荷的调节是靠调整蒸汽进汽量实现的。常规电厂在负荷较小时,采用滑压运行,而在负荷大时也采用定压运行。

  大亚湾两台机组并不参与电网的负荷调节,以发挥其大功率机组稳定的优点,因此一般稳定在满功率水平运行。功率的调节主要通过给水流量的调节来实现。

3  开发平台

  常规电厂的开发平台是DCS和MIS系统。核电厂基于安全的考虑,没有象常规电厂的DCS系统,核电厂的操作都是"硬"操作,不是如同DCS的"软"操作。因此,核电厂的数据采集是通过KDO、KIT等数据采集系统完成的。

3.1 常规电厂的DCS系统

  分布控制系统(distributed control system,简称DCS),是为了克服以前模拟仪表控制系统和集中计算机控制技术的缺点而提出和发展起来的,是4C技术(计算机技术、通讯技术、控制技术、CRT图形显示技术)相结合的产物。是以微处理机为基础、按系统要领设计、具有控制功能分散、监视操作集中的新型数字控制系统。其中心思想是把大量的信息处理和功能控制等任务,分散给各个微处理机来完成,即把一个庞大的监测控制任务分配给各个承担不同控制要求的微机来执行,通过数据通信网来实现监控任务及信息管理。

  在火电厂中,微机分布控制系统可以完成一台单元机组的监视和控制任务,也可以扩大到整个电厂的监视和控制任务。其监视功能包括数据采集、数据处理、性能计算、屏幕显示和打印制表等。控制功能包括模拟量控制、开关量控制、报警、联动及保护等。分布控制系统的功能除DAS(数据采集和处理)、CCS(协调控制系统)、SCS(顺序控制系统)和BMS(燃烧器管理系统)外,有时还把DEH(数字电液汽轮机控制系统)、BPC(汽轮机旁路控制)及MEH(给水泵汽轮机控制系统)包括在内,组成一体化系统。

3.2 核电厂的在线系统

  KIT、KDO系统是核电厂的在线监视系统,但这两个系统并不具有安全功能,即他们只提供电厂的运行参数和状态,并不参与运行和控制。

  KIT由两级系统构成,一级系统完成数据的采集和预处理,分散在整个电厂中,二级系统完成数据处理,是KIT的中央处理机系统,并且和外围设备相连接,实现数据的输出和存储,二级系统在设计上是完全冗余的。KIT系统具有较高的可用性,它的基本功能包括信息采集和处理、事件后分析、反应堆监督和操纵员辅助功能。

  KDO系统是与电厂安全运行无关的试验网络,用于完成启动监测系统和状态计数功能,其组成主要包括状态记录仪、公用隔离机和微机。其输入信号分别来自继电器机柜、调节机柜和电气测量,采集来的过程信号送往公共的隔离和处理单元。最终输出的结果有:启动试验的分析、性能参数的记录、事故分析和主要瞬变分析。

  KME系统也是与电厂安全运行无关的试验网络,它主要的任务是通过计算机采集计算一回路的热功率。

4  核电厂常规岛热力性能在线监测与诊断系统的开发

4.1 系统功能

  核电厂常规岛热力性能在线监测与诊断系统的预期功能为:

  (1)热力参数实时监督。系统将实时监测与常规岛热力循环相关的200多个参数,并与预设在系统中的参数期望值进行比较,可以及时发现相关的参数异常和设备缺陷。

  (2)在线热效率计算。可以在采集一段时间(半小时左右)的参数后,计算单个系统(例如高压给水系统)或某个设备(例如高压加热器)或整个常规岛的热效率,及时了解单个系统或整个常规岛的效率状态。

  (3)故障诊断。通过以上两个功能,可由系统或技术人员分析出是哪个系统或哪个设备发生了异常,并能分析根本原因或可能的根本原因,及时提出维修纠正行动。大修前后的故障诊断还可以分别为大修活动的计划安排以及大修后续行动提供维修与运行建议,并通过数据对比鉴定大修质量。

  (4)运行考核管理。通过设置合理的指标进行统计,实现对运行维修人员活动的监督,加强电厂各级人员提高经济运行的意识。

  (5)自我更新。系统能够自动识别机组的最佳状态或参数最佳值,并通过系统或有授权的技术人员更新到系统期望值与系统热力模型中,从而保证系统能及时跟随机组的最佳运行状态以及设备的维修与技术改造的状态。

4.2 硬件配置

  大亚湾核电站没有火电厂的DAS、DCS等比较全面的数据系统,虽然KIT、KME、KKO等仪表和控制系统中有一些涉及到热力性能的数据,但其精度、采集速度与实时性等不能满足要求。因此,必须全新开发或对现有系统进行改造才能实现。全新开发安装一套单独的系统,既不能利用现有的电厂资源,而且也不能与其他系统进行资源共享,从而造成资源浪费。

  对现有系统进行利用的途径有3条:(1)改造KIT系统,将热力性能监测所需的信号利用KIT系统进行采集;(2)将信号接至KRG系统,然后利用KIT和KDO系统进行采集;(3)改造KME系统,将信号接至KME系统进行采集。

  当数据进入数据交换机后,以下的系统配置就与火电厂的系统配置没有太大的差别。在传感器、通讯方式、服务器方面,均属于成熟的设备,只要在可靠性方面加以考虑。

  通过监测与诊断系统所得出的数据与结论,也可以通过WEB服务器传到公司CIS网,供管理层与员工浏览。

5  小结

  通过建立一套计算机的监视和诊断系统,进行水蒸汽性质计算、数据处理、流量计算、机组性能计算,实时显示经济指标,为经济运行提供可靠的依据,从而指导运行人员及时调整运行方式,保证热力系统在经济工况下运行。这套系统的建立不仅能解决大亚湾两台机组运行中无法直观了解机组经济指标的不足,而且应用实际节能理论,对电厂两台机组在运行中存在的偏离设计条件的大部分因素进行了在线、实时、有效的分析和计算,可大大提高了机组的运行管理水平,方便运行管理人员对机组性能的及时了解,使试验人员可以在线分析和了解机组运行故障和运行的经济性,分析比较机组能损的原因,及时掌握机组运行动态,以减少机组不必要的能量损失,从而选择机组最优的运行方式,以利于机组的最优管理。为电厂更进一步开展节能降耗、提高上网电量、实现信息管理的科学化提供有利的条件。

参考文献

[1] 陈济东.大亚湾核电站系统及运行.原子能出版社.

[2] 候子良.再论火电厂厂级监控信息实时系统.电力系统自动化,Vol.26.

[3] 曹文亮等.电厂厂级监控信息系统现状及发展前景.中国电力,Vol.35 2002/9.
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