百万千瓦等级核电TCS系统

2021/6/13 4:10:21 人评论 次浏览 分类:DCS系统  仪表地址:/product/3830.html

核电是目前唯一现实的、可大规模发展的替代能源,中央已经确定了“积极发展核电”的方针,在未来10-15年中,我国每年要开工建设3台以上的核电机组,这不仅需要在生产工艺和设备制造上实现跨越式发展,而且在国产化和自主创新的能力上也需要实现大幅度提升。

核电设备国产化率的不断提高是必然趋势,根据国家核电中长期发展规划,从2015-2020年(“十三五”)须完成8套百万干瓦级机组设计和设备制造,国产化率达
到60%;开工建设15套百万千瓦级核电机组自主设计和设备制造,国产化率将达到80%。

作为核电主要配套设备之一的控制系统对核电的安全运行起若重要作用。核电的控制分为核岛和常规岛两部分,核岛是指核电站安全壳内的核反应堆及与反应
堆有关的各个系统的统称;常规岛是指核电装置中汽轮发电机组及其配套设施和它们所在厂房的总称。常规岛的主要功能是将核岛产生的蒸汽的热能转换成汽轮机的机械能,再通过发电机转变成电能。

目前国内核电常规岛的汽轮机岛控制系统(TCS)领域中,仍然是国外品牌占领主要地位,例如西门子公司、ABB公司、西屋公司等等。国外的控制系统价格相当昂贵,且在价格谈判中非常强势,严重制约了核电项目降
本的需求。同时,在项目中采用进口欧洲杯专家预测,控制及保护系统的技术要求如有变化,往往不能得到进口系统厂商及时的响应,严重影响项目的成功实施。

为了保持和增强上海电气在核电领域的竞争力。确保核电项目的顺利实施,我国必须适应市场需求开发新欧洲杯专家预测,迎接新挑战。上海电气集团上海自动化仪表有限公司与上海电气电站集团上海汽轮机厂紧
密合作,研发了具有自主知识产权的百万千瓦等级核电TCS系统,项目通过了上海市核电办公室组织的新欧洲杯专家预测鉴定会,鉴定意见为“通过对百万千瓦等级核电TCS系统的引进、消化、吸收,采用国产硬件平台研发具有自主知识产权的、核电汽轮机组控制保护系统,包括汽轮机闭环控制系统、汽轮机保护系统、汽轮发电机组辅助控制系统,实现了真正的国产化。拥有自主知识产权,填补了我国百万千瓦等级核电TCS系统的空白。项目在国内具有新颖性、总体达到国际先进水平”。

目前,本百万千瓦等级核电TCS系统已应用于巴基斯坦卡拉奇K2百万千瓦级核电项目,一举打破国外系统的垄断状态,在核电汽轮机岛控制系统领域中实现了国产控制系统的首台突破●!拥有该领域国产百万千瓦等级核电TCS系统的唯一业绩●!并成功通过了
上海市高端智能装备首合突破和示范应用项目的验收。

通过采用国产系统平台开发适用于百万等级核电汽轮机的控制及保护系统,可以帮助我国尽快实现核电汽轮机组控制及保护系统技术的全面国产化。并实现控制系统的多样化,摆脱长期依赖进口系统厂商的种种技
术及贸易限制。同时,国产化百万千瓦等级核电TCD系统从性能上完全可以替代进口欧洲杯专家预测并拥有自己的特色,价格上更是不到进口欧洲杯专家预测的一半●!极具价格竞争力,便得本控制系统在核电领域具有广阔的市场应用前景。

百万千瓦核电汽轮机闭环控制系统原理图

百万千瓦核电汽轮机闭环控制系统原理图

本系统硬件及软件的先进性已完全可以适应核电汽轮机控制保护系统的技术要求,且其系统完全可以根据不同的控制及保护系统的技术要求及时进行灵活的改进及调整,确保项目的成功实施。


同时,采用国产化系统平台也可适应我国核电控制系统全面国产化的需要,今后在我国核电机组中国产DCS系统将占有越来越多的市场份额,作为其中最为重要部分之一的汽轮机控制保护系统,如能够越来越多地
采用自主知识产权的TCS系统来实施,不仅能够丰富核电欧洲杯专家预测序列,提高国产欧洲杯专家预测内配程度,增强国欧洲杯专家预测牌在核电领域的竞争优势,也能够使我国掌握和升级核电关键设备设计、制造核心技术,对国家提升核电装备国产化率战略做出积极响应。

在巴基斯坦卡拉奇K2项目中,核电TCS系统主要实现监视、操作、控制汽轮发电机组的正常启动、运行、停机过程,保障汽轮发电机组的设备安全,记录机组运行参数以及分析查找故障原因等功能。主要内容如下:


1、核电TCS系统硬件部分:

FASTIO系统部分由快速处理器(TCU)、多功能输入输出通道?(FastIO)、模拟量端子板、数字量端子板和其他配件构成。完成对汽轮机阀门的控制。

◆TCU?橹饕际踔副

主从处理器构架
IO扫描周期最快1ms
可运行?槭16000个?
冗余通讯方式:双100Mbps以太网
冗余切换时间:小于2ms
FASTIO?橥ǖ溃
4路4-20mA电流输出通道
2路±50mA电流输出通道
12数字信号输入通道
8路数字信号输出通道
1路脉冲信号输大通道

◆SUPSIS保护系统是用来监视汽轮发电机组的关键参数,当超过限值时,发出遮断报警信号,动作电磁阀,关闭全部进汽阀门。
SUPSIS保护系统由1个主机箱和1个扩展机箱组成。

系统有三个序列构成,每个序列包括输入?椤⒖刂颇?(MPU)、输出?椤?刂颇?槎匀鲂蛄械氖淙搿⒃怂憬峁⑹涑龆贾葱2oo3表决。

2、核电
TCS系统软件部分
TCS系统软件主要功能?榘òㄗ倏刂啤⒊铀倏刂啤⒏汉煽刂啤⒖焖俳蹈汉伞⒃斗礁汉煽刂啤⒄羝髁肯拗啤R力限制、热应力控制、阀门管理以及自启停顺序控制等等。本系统接收来自汽轮机的转速信号,通过主控制器对转速信号和其他信号进行逻辑判断和运算,通过调节?榈牡缌魇涑隼纯刂破只姆牛锏桨偻蚯呒逗说缙只倏刂频囊蟆W佟⒏汉煽刂乒蹋梢酝ü谋渖瓒ㄖ捣绞浇懈稍ぁO低持卸苑趴刂品面,具有PID参数整定功能。阀门死区补偿参数设定。汽轮机的启停机运行,进行手自动无扰切换,保证汽轮机在额定负荷和最小负荷之间的任意负荷工况下保持稳定运行。并能够在任何时刻全部甩负荷或甩负荷到厂用电的瞬态工况下,不会引发意外停机。

3、核电TCS系统通过FastIO?榈淖偻ǖ澜邮绽醋云只淖傩藕牛ü齌CU控制器对转速信号和其他信号进行逻辑判斯和运算,通过FastIO?榈腁O通道输出来控制汽轮机的阀门,达到汽轮机转速控制的要求。


◆核电TCS系统性能指标

转速回路控制桔度:±1r/min;
负荷回路控制結度:±0.5%额定功率;
转速变化到伺服卡/智能卡AO输出变化时间小于30ms;
控制器的CPU鱼荷率小于40%;
系统可利用率:≥99.99%;
内部存储器的占有容量不大于50%,外部存储器的占有容量不大于40%。

关键技术和水平
①系统响应快,从汽轮机转速发住变化到对阀门控制输出变化时间小于等于30ms;
②系统响应快,从油动机反馈发生变化到对阀门控制输出变化时间小于等于5ms;
③系统具有冗余功能,包括网络冗余、主控?槿哂嗪偷鹘谀?槿哂啵
④具有自校正功能,能自动测量出油动机的死区、零位和满位;
⑤具有智能选择功能,油动机的3路反馈中采取的选择方法为3选中,2路选择靠近指令,1路或者3路都异常时,关闭阀门;
⑥具有PI的零转速和短路判别功能,区分汽轮机信号正常接入时0脉冲、汽轮机信号未正常接入的功能。
⑦线圈断线短路检测;

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