福清核電汽輪機保護系統的交叉跳機

吳昫江　段超

摘 要：針對福清M310核電機組所采用的P320控制模塊，通過分析汽輪機保護系統實現原理，解釋3取2交叉跳機來源。

關鍵詞：汽輪機保護；實現原理；硬件跳閘信號；交叉跳機

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.08.012

1 汽輪機保護作用

福清核電汽輪機保護系統（以下簡稱GSE系統）的功能是當汽輪發電機組發生任何預定的機械故障，或者當反應堆、發變組出現故障時，為汽輪發電機組提供安全停機的手段，防止事故發生、擴大和設備損壞，并將汽輪機脫扣信號傳送到反應堆停堆保護邏輯中。

汽輪機保護所考慮的各種機械故障限于以下可預見的事態：

——汽輪機必須停機以防止或減輕主設備的損傷；

——運行人員沒有時間考慮另外的操作，因為任何延遲都可能迅速使事態惡化。

GSE系統與核安全相關系統有直接接口關系，反應堆停堆信號和ATWT停堆信號通過網絡傳輸和硬接線兩種方式送到GSE系統。

2 動作原理

福清核電GSE系統保護集成于P320系統中，由三個汽輪機保護控制器（STP A/B/C）實現，STP控制器與硬件跳閘模塊MPM123、超速保護模塊FT3124、高壓遮斷模塊、調節閥上的電液放大器（EHA模塊）和主汽閥上的快關裝置（FCD裝置）組成保護回路。

三個汽輪機保護控制器（STP A/B/C）設置有三個獨立的保護通道，由獨立的電源供電，所有的保護信號都重復配置到三個獨立的通道中。三個通道采用三取二保護動作高壓遮斷模塊設計，當三取二邏輯生效時將會使高壓遮斷模塊組件中的三個安全電磁閥同時動作。這能保證在任一通道出現故障時，另兩個通道仍能實現保護跳閘功能。且機組運行期間能對某些保護信號進行帶負荷試驗而不引起高壓遮斷模塊的誤動作。

進入硬件跳閘模塊MPM123和超速保護模塊FT3124的單一通道的一個跳閘信號將直接使對應的一個安全遮斷電磁閥動作，當然這些跳閘信號也將進入汽輪機保護控制器參與三取二邏輯，這些信號稱為硬件跳機信號。未進入硬件跳閘模塊MPM123和超速保護模塊FT3124的單一通道的一個跳閘信號則不能直接使安全遮斷電磁閥動作，而必須經汽輪機保護控制器參與邏輯運算，這些信號成為軟件保護跳機信號。

汽輪機保護跳閘信號發出后，GSE系統通過泄掉汽輪機進汽閥門執行機構的安全油，從而使汽輪機所有蒸汽閥門在彈簧作用下快速關閉，切斷進入汽輪機的蒸汽，實現保護停機。

調節油經過高壓遮斷模塊產生安全油，故而當汽輪機遮斷信號產生時，高壓遮斷模塊的正常動作可使安全油壓力下降，從而關閉高壓和中壓進汽閥。

安全油通過高壓遮斷模塊內部三個并列的冗余支路進行排油。每一個支路包括兩個安全卸荷閥，它們由一個安全電磁閥控制。三個安全電磁閥與汽輪機保護控制器的三個通道相連接。因此，只要汽輪機保護控制器的三個通道中的兩個同時打開，就能夠泄掉安全油，實現三取二邏輯跳機。采用三取二的邏輯既保證了在出現危急機組安全的情況時能有效地遮斷機組，又可以有效地防止由于單一電磁閥故障而造成的誤跳機。

高壓遮斷模塊內部的每一個排油支路都可以在汽輪機正常運行時做試驗，其他的支路（非試驗模式）確保汽輪機的保護。每一個安全卸荷閥配備了一個位置傳感器，用于檢查試驗是否成功。

3 硬件跳閘模塊保護信號

福清核電廠采用的跳機信號如表1。

其中較為特殊的為汽輪機超速信號—該信號先送往超速保護模塊—而非直接送往硬件跳閘模塊，但實際上超速保護模塊也送往硬件跳閘模塊，故而也屬于硬件跳閘模塊保護信號。以上硬件跳機信號直接送往電磁閥，即在相應通道上產生跳機信號，當三個安全電磁閥中的兩個動作時，高壓遮斷模塊失壓汽機跳機，從而產生3取2交叉跳機邏輯。

4 結論

在以往的學習和工作中，大家了解汽輪機保護信號種類和動作定值，也知道這其中有硬跳機保護信號和軟跳機保護信號，但對軟硬跳機信號的根本差異還不甚了解，同時由此產生的交叉跳機邏輯指導的就更少。通過本文論述，解釋了軟硬跳機的根本區別，同時闡述了交叉跳機的原因，這填補了之前運行人員對這方面知識的空白，更對以后的運行生產帶來了借鑒意義，并在發生跳機通道故障時的解決處理提出了更為全面的考量。