真空除氧器水位电力控制系统调试在电厂中应用分析 

      真空除氧器水位电力控制系统调试在电厂中应用分析.主要讲述核电厂真空除氧器水位单冲量和串级三冲量控制方式，手自动跟踪方式，阀门控制过程；真空除氧器压力控制系统的启动和低负荷、滑压及甩负荷运行和控制方式；调试及过程中各真空除氧器水位和压力调节开环、闭环实验方式及目的，为真空除氧器水位、压力控制调试及日常维护提供一定借鉴及经验。
     真空除氧器系统(ADG)是核电厂日常运行状态下，除去凝结水中的氧和二氧化碳等非冷凝气体，提高机组热经济性，随时满足蒸汽发生器所需要的给水，保证蒸汽发生器的安全运行的重要系统之一。鉴于以上真空除氧器的重要作用，核电厂通常对真空除氧器的压力和水位采用过程控制PID调节。
1系统简介
1.1真空除氧器水位和压力调节系统组成
1.1.1真空除氧器水位调节系统组成
1)6个测量变送器
一ADG001MN(真空除氧器液位)
一ADG002MN(真空除氧器液位)
一ADG005MN(真空除氧器液位)
一ARE001MPD(给水流量，来自2ARE43/46MPD)ARE0O2MPD(给水流量，来自2ARE44/47MPD)
一ABP002MPD(凝结水流量)
2)两个调节阀门
一CEXO42VL(除氧气水位调节阀(小流量))
一CEX026VL(除氧气水位调节阀(大流量))
3)两个手操器
一CEXO42RC(主手操器)
1.1.2CEXO26RC(副手操器)
真空除氧器压力调节系统组成
1)两个测量变送器
一ADG006MN(真空除氧器压力)
一ADG009MN(真空除氧器压力)
2)一个调节阀门
一ADG031VV(除氧气压力调节阀)
3)一个手操器
一ADGO31RC(手操器)
1.2真空除氧器水位和压力调节系统控制方式
1.2.1真空除氧器水位调节系统控制方式
1)控制方式
     真空除氧器的水位控制是通过调整真空除氧器水位调节阀(CEXO42VL、CEX026VL)进行控制，水位控制有单冲量和串级三冲量两种控制方式。当给水流量>40%额定值时，方能选用串级三冲量(凝给水流量、真空除氧器水位、给水流量)调节方式，而在给水流量<40%时能自动切至单冲量控制方式。在单冲量与三冲量方式切换中，各回路的调节器功能由MCS系统中切换逻辑实现无扰切换。
     如果控制系统失灵，运行人员可操作CEX042RC和CEX026RC,将阀门开启到要求的位置上。
2)信号有效性判断及选择
     6个变送器信号送到DCS后，先进行有效性判定，失效发变送器故障报警信号。对真空除氧器液位信号(ADG001MN、ADG0O2MN、ADG005MN)采用中选逻辑，如果DCS有效性判断某一个真空除氧器液位变送器无效后将用另两个变送器中次高选信号替代。
3)负荷信号和K系数的说明
     当前负荷百分比通过计算总给水量与满负荷对应的给水量之比来实现，计算完后再与40%比较，得出逻辑“0”或“1”。凝给水流量乘以K系数，主要是考虑系统疏水影响。选择限值40%和K系数1.5873,保证负荷大于40%后，修正后的凝结水流量能比较精确地反映真实流量。
4)单冲量调节
     单冲量调节时，仅使用了两个液位信号和单冲量液位调节器。当负荷小于40%时，经过非门后的Y信号(CALC2.B002)驱动流量调节器后跟踪开关③,此时单冲量的输出值通过跟踪开关③输出到手操器④,三冲量调节输出被切断，系统进入单冲量调节模式。
5)串级三冲量调节
     三冲量调节时，包括3个液位信号、3个流量信号以及三冲量液位调节器和三冲量流量调节器。液位调节器接受液位信号后作为主控信号去控制流量调节器，流量调节器除接受液位调节器信号外，还接受给水流量信号和蒸汽流量信号。当负荷超过40%时，经过非门后的Y(CALC2.B002)信号使流量调节器后跟踪开关复位，此时三冲量的输出值通过跟踪开关③输出到手操器④,单冲量调节输出被切断，系统进入三冲量调节模式。流量调节器的作用是通过内回路快速消除给水侧的扰动，水位调节器主要通过流量调节器对水位进行校正，使水位保持在给定值，该设定值由运行人员在CEXO42RC上设定。
6)手自动跟踪实现过程
     一CEX026RC手自动跟踪当操纵员将硬手操打手动时，硬手操工作在手动模式，此时向DCS送出手动状态信号，自动控制输出指令为0,该信号在DCS中经过非门后，变为逻辑“1”信号，使软手操器切换到跟踪模式，同时驱动跟踪开关⑤,使之输出硬手操的手动控制输出指令，这时操纵员可通过硬手操在目前阀位的基础上按预设速率开关阀门。
     当操作员打自动时，自动控制输出指令为1,软手操由跟踪模式切回自动模式，由于接受信号不变，不会产生扰动。跟踪模块⑤被用来消除CEX026RC手自动切换时的扰动。
目前阀门控制指令和阀位回馈偏差判断的限制改成了±100%,手动控制输出指令将永远为0,CEXO26RC不会被强制置手动。一CEXO42RC手自动跟踪出现下列任一条件时，硬手操切手动信号为1,CEXO42RC硬手操强制打手动：
a)液位测量正常，但两个变送器偏差大于300mm。
b)CEX026RC在手动状态。
     当强制硬手操切手动信号出现或者操纵员将硬手操打手动时，硬手操工作在手动模式，此时向DCS送出手动状态信号，自动控制输出指令为0,该信号在DCS中经过非门后，变为逻辑“1”信号。一方面使软手操器切换到跟踪模式以及驱动跟踪开关④接受硬手操的手动控制输出指令，此时操纵员可通过硬手操在目前阀位的基础上按预设速率开关阀门；另一方面使跟踪开关①②③打开，切换到跟踪量，从组态SAMA图可以看出，一方面手操器④的输入值、跟踪开关①③后的值都跟踪CEXO42RC的手动输出值。因此，不管是单冲量调节还是三冲量调节，都能保证无扰切换；另一方面通过X信号的传递使流量调节器的输入偏差为零，这样做的目的是因为流量调节器反应灵敏，清零能有效的防止积分饱和。当强制硬手操切手动信号消失，操作员打自动后，自动控制输出指令为1,软手操由跟踪模式切回自动模式，系统将根据当前负荷自动选择单冲量或者三冲量调节21。
7)单三冲量跟踪
     单三冲量跟踪逻辑跟手自动跟踪原理一致。保证了单三冲量无扰切换。
8)阀门控制过程
     阀门控制过程采用分程控制，分程点也为30%,先调节CEXO42VL小阀，全开后再调节CEXO26VL大阀。
1.2.2真空除氧器压力调节系统控制方式
1)运行方式
一启动和低负荷运行
     机组启动和低负荷运行期间，打开真空除氧器辅助蒸汽入口调节阀ADG031VV,使新蒸汽进入真空除氧器内，通过压力控制系统，维持真空除氧器压力在设定值范围内。
一正常运行
     真空除氧器按滑压运行方式运行，其压力不需控制。由汽机4级抽汽压力决定其运行压力。
一甩负荷运行
     当汽机甩负荷时，从汽机的4级抽汽到真空除氧器的抽汽流量会突然下降，真空除氧器内压力从较高值突然降至较低值时真空除氧器内水会汽化，从而可能使给水泵前置泵入口产生汽蚀。为了保持真空除氧器的压力足以满足给水泵净正吸入压头的要求，这时依靠真空除氧器辅助蒸汽人口调节阀ADG031VV使辅助蒸汽进入真空除氧器内，这个阀由一个压力控制系统调节。如果控制系统故障或调节信号失灵，操作员可利用控制屏上的自动/手动站ADGO31RC,将阀门放在按要求的位置上。该自动/手动站上有过程变量、设定值、及位置反馈指示。
2)控制方式
     当压力测量值上升或以低于规定速率下降时，给定值为测量值减去一个很小的偏置值。由于给定值低于测量值，阀门是关闭的。当压力测量下降速率高于规定值时，调节器的给定值高于测量值，从而打开真空除氧器辅助蒸汽入口调节阀ADGO3IVV。防止压力下降过快，在启动或停机时，压力很低，信号选择器选择低压力定值作为调节器的给定值3。
2真空除氧器水位和压力调节性能试验简介
     调试大纲中ADG系统包含2个仪控调试项目：真空除氧器水位和压力调节开环试验(TP3ADG13);真空除氧器水位和压力调节性能试验(TP4ADG52)。
     真空除氧器水位和压力调节开环试验(TP3ADG13)主要验证真空除氧器水位、压力调节控制动作的正确性，保证后续闭环控制试验顺利进行。
     真空除氧器水位和压力调节性能试验(TP4ADG52)验证真空除氧器维持凝结水流量、给水流量、除氧水箱水位的平衡的调节能力(采用单/三冲量的控制方式);验证在除氧水箱水位压力有较大的波动时，真空除氧器的应急能力。
3真空除氧器水位和压力调节性能试验目的
3.1真空除氧器水位和压力调节开环试验目的
     1)验证真空除氧器水位、压力调节控制动作的正确性。
     2)确保满足工艺及系统功能要求。
3.2真空除氧器水位和压力调节性能试验目的
     1)验证真空除氧器维持凝结水流量、给水流量、除氧水箱水位平衡的调节能力(采用单/三冲量的控制方式)。
     2)验证在除氧水箱水位压力有较大的波动时，真空除氧器的应急能力。
4真空除氧器水位和压力调节性能试验准备
试验的顺利进行需有充分的准备，在进行真空除氧器水位和压力系统调试试验时需做好以下准备工作。
     1)文件准备：调试工作票、调试规程、系统设备接线图、试验数据记录表等。
     2)工器具准备：信号发生器、万用表、设备用工具等。
     3)前提条件：已完成现场试验相关设备临时移交至调试；调试所需物品、工具、人员均已到位。
5真空除氧器水位和压力调节性能试验过程
     该试验主要是验证真空除氧器水位、压力调节控制动作的正确性，确保满足工艺及系统功能要求。试验的内容主要包括：真空除氧器水位调节开环试验、真空除氧器压力调节开环试验、真空除氧器水位、压力手/自动无扰切换试验、真空除氧器压力调节阀自动关闭试验、软硬手操切换功能试验。
1)真空除氧器水位调节开环试验
     一在DCS工程师站，强制主给水流量信号：ARE011MPd、ARE012MPd的模拟量之和的输出值。使给水流量<40%,此时真空除氧器水位处于单冲量控制，仅由真空除氧器水位进行控制。
     一在FoxView画面上选择点击“MCS”对话框，进入手操器一览表界面点击“真空除氧器水位调节”对话框进入软手操画面。
     一将手操器切至软手操自动模式，通过“SPT”设定值，使CEX042VL有一定的开度。
     一在工程师站上强制给水流量信号：ARE011MPd、AREO12MPd的模拟量之和的输出值，使给水流量在<40%的范围内变化，观察阀门CEXO42VL/CEXO26VL的开度应无变化。
     一强制凝结水流量信号ABP002MPd的模拟量值(371KC001:ABP002MPd.AOUT),改变凝结水流量值，观察阀门CEXO42VL/CEXO26VL的开度应无变化。
     一通过改变“SPT”设定值，与测量值之间产生一定偏差，观察阀门动作情况。
     一确认真空除氧器水位调节阀CEXO42VL调节方向正确。
2)真空除氧器压力调节开环试验
     一在DCS工程师站，强制机组负荷为<65%信号“3GREMN:REALM65.MEAS”模拟机组负荷为<65%的额定负荷。
     一使系统处于自动调节状态。
     一在FoxView画面上选择点击“MCS”对话框，进入手操器一览表界面；点击“真空除氧器压力调节”对话框进入软手操画面。
     一将手操器切至软手操自动模式，通过“SPT”设定值，使ADG031VV有一定的开度。
     一通过改变“SPT”设定值，与测量值之间产生一定偏差，观察阀门动作情况。
     一确认真空除氧器压力调节阀ADG031VV调节方向正确。
     一恢复被强制信号。
3)真空除氧器水位手/自动无扰切换试验
     一机组负荷到稳定在一定值上(此时CEXO26VL应有一定的开度)。
     一将手操器切至硬手操自动模式，确认控室P04台手操器CEXO26RC、CEXO42RC自动灯亮。
     一按CEXO26RC手动按钮，手动灯亮。
     一将CEXO42RC强制切手动，手动灯亮。
     一此时系统应无扰动。
     一按CEXO26RC/CEX042RC自动按钮，自动灯亮。一此时确认系统应无扰动。
     一按CEXO42RC手动按钮，手动灯亮。
     一此时确认系统应无扰动。
4)真空除氧器压力手/自动无扰切换试验
     一确认ADG031VV有一定的开度。
     一将手操器切至硬手操自动模式，确认主控室手操器ADG031RC自动灯亮。
     一按ADG031RC手动按钮，手动灯亮。
     一此时确认系统应无扰动。
     一按ADGO31RC自动按钮，自动灯亮。
     一此时确认系统应无扰动。
5)真空除氧器压力调节阀自动关闭试验
     一使ADG031RC处于自动调节状态。
     一在DCS工程师站，强制机组负荷为>65%信号“371KC001:MCS015SCSS.COUT”模拟机组负荷为>65%的额定负荷。
     一确认ADG031VV自动关闭，且ADG031RC仍处于自动状态。
     一恢复被强制信号。
6)软硬手操切换功能试验
     一硬手操模式下，软手操各可设定参数跟踪硬手操测试。
     一硬手操模式下，硬手操器手/自动功能测试。一硬手操切换到软手操功能测试。
     一软手操模式下，各可设定参数可自行设置，不受硬手操器影响测试。
     一软手操模式下，软手操器手/自动功能测试。一软手操切换到硬手操功能测试。
6真空除氧器水位和压力调节闭环试验
     该试验主要是验证验证真空除氧器维持凝结水流量、给水流量、除氧水箱水位的平衡的调节。能力(采用单/三冲量的控制方式);验证在除氧水箱水位压力有较大的波动时，真空除氧器的应急能力。
     试验的内容主要包括：真空除氧器水位单冲量调节试验、真空除氧器水位单/三冲量切换试验、真空除氧器水位手/自动无扰动切换试验、真空除氧器水位调节阀动作连续性试验、真空除氧器压力调节试验、真空除氧器压力手/自动无扰动切换试验、真空除氧器压力调节阀自动关闭试验。
     1)真空除氧器水位单冲量调节试验一机组启动后，当负荷为<40%的额定负荷，确认主给水流量<40%(此时真空除氧器水位处于单冲量控制，仅由真空除氧器水位进行控制)。
     一系统处于自动调节状态。
     一其他相关系统处于稳定运行状态。
     一打开CEX流程图。
     一此时系统在单冲量控制下稳定运行，MCS控制图手操器一览表中真空除氧器水位调节手操器框图中4CEX042:PID1处于激活状态，4CEXO42:PID3、4CEX042:PID处于非激活状态。
     一在工程师站上强制给水流量信号：ARE011MPD或ARE012MPd的模拟量值，给水流量在<40%的范围内变化，观察阀门CEXO42VL/CEX026VL的开度应无变化。
     一强制凝结水流量信号ABP002MPd的模拟量值，改变凝结水流量值，观察阀门CEXO42VL/CEX026VL的开度应无变化。
     一水位稳定在正常值后，在操作器上给出+10%的扰动。
     一记录水位、阀位曲线。
     一如果调节性能不好，改变4CEXO42:PID1参数后，再试验。直到阀门的调节性能达到要求。
2)真空除氧器水位三冲量调节试验
     一提升机组负荷≥40%的额定负荷，确认主给水流量≥40%。
     一此过程中系统应比较平稳。
     一此时系统处于三冲量控制(凝结水流量、给水流量、除氧水箱水位)4CEX042:PID1、4CEX042:PID3、4CEXO42:PID均处于激活状态，待系统稳定后手动调节ARE401RC,使给水流量调节在≥40%的范围内变化，观察阀门CEXO42VL/CEX026VL的开度应随给水流量的变化而发生开度的相应改变。
     一水位稳定在正常值后，在操作器上给出+10%的扰动。
     一记录水位、阀位曲线。
     一如果调节性能不好，改变PID(4CEXO42:PID3、4CEXO42:PID)参数后，再试验。直到阀门的调节性能达到要求。
3)真空除氧器水位调节阀动作连续性试验
     一降低机组负荷到CEXO26VL关闭，CEXO42VL开度减小到30%以下。
     一缓慢提升机组负荷到CEX026VL开度为20%左右。
     一观察CEX042VL先打开，CEXO26VL开始打开。一阀门切换时，系统应无扰动。
     一CEX042VL达到满度后，保持开度，CEXO26VL继续打开，直到开度为20%左右。
     一降低机组负荷到CEXO26VL关闭，CEX042VL的RC减小到30%以下。
     一观察CEXO26VL先关闭，CEXO42VL开度不变。一CEX026VL快关到0时，CEXO42VL开始关闭。一阀门切换时，系统应无扰动(切换值待定)。
     一CEXO26VL快关到0后，保持开度，CEXO42VL继续关闭验证真空除氧器维持凝结水流量、给水流量、除氧水箱水位的平衡的调节能力(采用单/三冲量的控制方式);验证在除氧水箱水位压力有较大的波动时，真空除氧器的应急能力。
     一整个过程系统应比较平稳。
4)真空除氧器压力调节试验
     机组启动后，当负荷为<65%的额定负荷时，稳定机组负荷。
     一系统处于自动调节状态。
     一其他相关系统处于稳定运行状态。
     一压力稳定在正常值后，在操作器上给出+10%的扰动。
     一记录压力、ADG031VV阀位曲线。
     一如果调节性能不好，改变4ADGO31:PID参数后，再试验。直到阀门的调节性能达到要求。(其他相关试验与开环相同)
表1真空除氧器水位/压力调节PID参数列表
7结语
     真空除氧器水位和压力调节在厂家现场服务人员和调试人员的共同努力下，现已完成了调试任务并投入运行。到目前为止，该系统运行正常，为蒸汽发生器的安全运行发挥了重要的作用。