本發明涉及核電站技術領域，尤其涉及一種對核電廠半速汽輪機保護系統進行調試的系統及方法。

背景技術：

汽輪機保護系統是一個可靠的、精準的汽輪機安全保護系統，當汽輪機運行異常可能危及汽輪發電機組安全時，汽輪機保護系統輸出跳機信號使汽輪機跳閘，關閉所有的汽輪機進汽閥，切斷汽輪機進汽源，使汽輪機組安全停運，從而最終達到保護汽輪機組的目的。

目前，國內大型火力發電機組普遍采用獨立的汽輪機保護系統，也叫汽輪機危急遮斷系統(Emergency trip system，簡稱ETS)。ETS作為汽輪機控制系統的一部分，其功能包括：監視汽輪機的重要參數，完成機組的危急遮斷功能，輸出控制信號至現場電磁閥，關閉所有的汽輪機進汽閥，使汽輪機緊急停機。ETS一般由汽輪機廠家提供，采用PLC進行獨立控制，具有獨立的硬件控制回路，與DCS有信號交換接口，也有作為汽輪機控制系統的一部分獨立集成在DCS的ETS機柜內，與DCS一起控制汽輪機的跳機保護功能。

汽輪機保護系統作為保護機組安全運行的關鍵系統，在常規火電中采用的調試方法如下：電建單位人員進行現場儀表校驗、安裝，完成ETS柜安裝、電纜端接和對線；ETS廠家檢查ETS機柜，具備送電條件后進行首次機柜上電和電源檢查；調試人員檢查并驗證ETS機柜所有通道的可用性；調試人員在汽輪機保護系統內進行所有保護信號的強制，驗證汽輪機跳機保護邏輯和通道的可用性；調試人員檢查汽輪機保護系統重要信號至現場設備儀表動作的可用性。包括跳閘電磁閥模塊的動作可靠性；調試人員檢查汽輪機保護系統的主汽閥開關動作準確、可靠性；調試人員檢查汽輪機掛閘動作的可用性；調試人員檢查跳機邏輯動作的可用性。

然而在核電機組調試中，汽輪機組的調試與反應堆的運行工況息息相關，汽輪機保護系統除了像常規火電機組承擔汽輪機的保護系統功能外，還與反應堆保護系統存在接口，其調試不僅直接影響整個機組的沖轉、并網和商運的進度與安全，還要更多地考慮核安全，涉及到與反應堆保護系統的聯調。因此，上述常規火電汽輪機保護系統調試方案存在以下缺陷：沒有形成專門針對核電廠汽輪機保護系統調試的完整方案，對其關鍵調試技術的研究和應用也不成熟；核電機組對核安全有著特殊的要求，對停機、停堆有著更高、更嚴的要求，而汽輪機保護系統作為核電站重要、敏感系統，常規火電汽輪機的調試方案，由于在汽輪機啟動前缺乏完整的調試驗證方案，并不滿足核電機組對汽輪機組調試的要求；在汽輪機保護系統的跳閘邏輯驗證中，常規火電廠沒有采用全數字仿真機來仿真汽輪機的真實運行工況，因此無法驗證汽輪機真實運轉時的運行情況下的跳機動作特性；在主汽截止閥門動作試驗中，常規火電廠只是簡單的檢查閥門動作和關閉時間，沒有更深入的測試閥門的動作特性和響應速度，也沒有建立完整的閥門性能指標驗證方案，這可能會導致汽輪機真實跳機時閥門的動作超差，帶來巨大的安全隱患。

技術實現要素：

本發明針對現有技術中存在的問題，提供了一種對核電廠半速汽輪機保護系統進行調試的系統及方法，能夠降低跳機跳堆風險，提高系統的安全性和可靠性。

本發明就上述技術問題而提出的技術方案如下：

一方面，本發明提供一種對核電廠半速汽輪機保護系統進行調試的系統，所述系統包括：

仿真機，連接所述汽輪機保護系統，用于模擬并發送汽輪機多個運行參數至所述汽輪機保護系統，以對所述汽輪機保護系統進行保護動作測試；以及，

閥門調試裝置，與汽輪機的主汽閥連接,用于模擬所述汽輪機保護系統對所述主汽閥的控制信號，測試所述主汽閥開閉，以測試所述主汽閥與所述汽輪機保護系統動作是否匹配。

進一步地，所述仿真機還通過所述汽輪機保護系統連接核電廠常規島系統、反應堆保護系統和發電機保護系統；

所述仿真機具體用于模擬并發送汽輪機多個運行參數至所述汽輪機保護系統，以對所述汽輪機保護系統進行保護動作的初步測試、子系統測試和系統測試；所述初步測試包括定期功能測試、邏輯功能測試和閥門特性測試，所述子系統測試包括與所述常規島系統、所述反應堆保護系統、所述發電機保護系統的聯調測試和通蒸汽前的聯調測試。

進一步地，所述仿真機還與汽輪機控制系統連接，所述汽輪機保護系統為所述汽輪機控制系統的一個子系統；所述定期功能測試包括跳機保護邏輯單通道功能定期測試、超速保護定期測試和閥門活動性測試；

所述仿真機具體用于在對所述汽輪機保護系統進行跳機保護邏輯單通道功能定期測試時，模擬汽輪機運行至掛閘工況、額度轉速運行工況、帶功率運行工況，以驗證所述汽輪機保護系統與其他系統的軟硬件保護功能、通信報警功能和畫面操作功能；

在對所述汽輪機保護系統進行超速保護定期測試時，將所述汽輪機控制系統模擬至汽輪機額定轉速運行工況，進而調節轉速信號模擬汽輪機至額定轉速運行工況，以驗證所述汽輪機控制系統的軟件超速保護功能；

在對所述汽輪機保護系統進行閥門活動性測試時，模擬并發送汽輪機多個運行參數至所述汽輪機保護系統，將所述汽輪機保護系統運行至掛閘工況，進而模擬汽輪機運行至盤車狀態，以在所述汽輪機控制系統啟動盤車狀態下的閥門活動性定期試驗，檢查閥門活動性定期試驗順控動作是否正常；

模擬汽輪機運行至沖轉并網狀態，以在所述汽輪機控制系統啟動沖轉并網狀態下的閥門活動性定期試驗，檢查閥門活動性定期試驗順控動作是否正常。

進一步地，所述仿真機具體用于在對所述汽輪機保護系統進行邏輯功能測試時，模擬并發送汽輪機運行參數至所述汽輪機保護系統，將所述汽輪機保護系統運行至掛閘工況，并模擬汽輪機運行至額定轉速工況，進而模擬單通道跳閘信號至跳閘報警值，以驗證所述汽輪機保護系統的單通道跳閘報警功能；

逐個模擬汽輪機跳機信號，以驗證所述汽輪機保護系統的多通道跳閘保護邏輯功能，包括硬件跳閘保護功能和軟件跳機邏輯功能。

進一步地，所述仿真機具體用于在對所述汽輪機保護系統進行閥門特性測試時，模擬汽輪機運行至掛閘工況，通過所述汽輪機保護系統強制主汽閥開啟和關閉，計算所述主汽閥正常開啟和關閉的時間，并通過所述汽輪機保護系統強制所述主汽閥全開；

模擬并發送汽輪機跳機信號至所述汽輪機保護系統，使所述汽輪機保護系統控制所述主汽閥全關，計算所述主汽閥的開關時間，檢查跳機電磁閥動作情況；

模擬汽輪機處于至額定功率運行工況，進而模擬并發送汽輪機跳機信號至所述汽輪機保護系統，使所述汽輪機保護系統控制所述主汽閥全關，計算所述主汽閥快關時間，檢查跳機電磁閥動作情況。

進一步地，所述仿真機具體用于在對所述汽輪機保護系統與所述常規島系統、所述反應堆保護系統、所述發電機保護系統進行聯調測試時，模擬并發送汽輪機運行參數，將所述汽輪機保護系統運行至掛閘工況，通過所述常規島系統、所述發電機保護系統模擬跳閘信號至動作閾值，驗證所述汽輪機保護系統的跳閘回路動作是否正常，并驗證汽輪機跳閘后各汽輪機輔助系統的設備動作是否正常；

通過所述反應堆保護系統模擬跳閘信號至動作閾值，驗證所述汽輪機保護系統的跳閘回路動作是否正常，并驗證汽輪機跳閘后所述反應堆保護系統、所述發電機保護系統的跳閘回路動作是否正常。

進一步地，所述仿仿真機用于在對所述汽輪機保護系統進行通蒸汽前的聯調測試時，檢查汽輪機主蒸汽已被完全隔離，模擬汽輪機處于盤車狀態，使所述汽輪機保護系統啟動閥門活動性試驗，以檢查閥門順序動作的正常性。

進一步地，所述初步測試還包括平臺性能測試、硬件測試、IO通道精度測試、液壓回路測試和現場儀表設備聯調測試；所述系統測試包括通蒸汽后的聯調測試。

另一方面，本發明提供一種對核電廠半速汽輪機保護系統進行調試的方法，所述方法包括：

通過仿真機模擬并發送汽輪機多個運行參數至所述汽輪機保護系統，以對所述汽輪機保護系統進行保護動作測試；

通過閥門調試裝置模擬所述汽輪機保護系統對所述主汽閥的控制信號，測試所述主汽閥開閉，以測試所述主汽閥與所述汽輪機保護系統動作是否匹配。

進一步地，所述通過仿真機模擬并發送汽輪機多個運行參數至所述汽輪機保護系統，以對所述汽輪機保護系統進行保護動作測試，具體包括：

通過所述仿真機模擬并發送汽輪機多個運行參數至所述汽輪機保護系統，以對所述汽輪機保護系統進行保護動作的初步測試、子系統測試和系統測試；所述初步測試包括定期功能測試、邏輯功能測試和閥門特性測試，所述子系統測試包括與所述常規島系統、所述反應堆保護系統、所述發電機保護系統的聯調測試和通蒸汽前的聯調測試。

進一步地，所述汽輪機保護系統的定期功能測試包括跳機保護邏輯單通道功能定期測試、超速保護定期測試和閥門活動性測試；

所述跳機保護邏輯單通道功能定期測試具體包括：

通過所述仿真機模擬汽輪機運行至掛閘工況、額度轉速運行工況、帶功率運行工況，以驗證所述汽輪機保護系統與其他系統的軟硬件保護功能、通信報警功能和畫面操作功能；

所述超速保護定期測試具體包括：

通過所述仿真機將所述汽輪機控制系統模擬至汽輪機額定轉速運行工況，進而調節轉速信號模擬汽輪機至額定轉速運行工況，以驗證所述汽輪機控制系統的軟件超速保護功能；

所述閥門活動性測試具體包括：

設置所述仿真機和所述汽輪機保護系統運行至掛閘工況；

通過仿真機模擬汽輪機運行至盤車狀態，以在所述汽輪機控制系統啟動盤車狀態下的閥門活動性定期試驗，檢查閥門活動性定期試驗順控動作是否正常；

在檢查正常時，通過仿真機模擬汽輪機運行至沖轉并網狀態，以在所述汽輪機控制系統啟動沖轉并網狀態下的閥門活動性定期試驗，檢查閥門活動性定期試驗順控動作是否正常。

進一步地，所述汽輪機保護系統的邏輯功能測試具體包括：

設置所述仿真機和所述汽輪機保護系統至掛閘狀態；

通過仿真機模擬汽輪機運行至額定轉速工況，并模擬單通道跳閘信號至跳閘報警值，以驗證所述汽輪機保護系統的單通道跳閘報警功能；

通過仿真機逐個模擬汽輪機跳機信號，以驗證所述汽輪機保護系統的多通道跳閘保護邏輯功能，包括硬件跳閘保護功能和軟件跳機邏輯功能。

進一步地，所述汽輪機保護系統的閥門特性測試具體包括：

設置所述仿真機處于掛閘工況；

通過所述汽輪機保護系統強制主汽閥開啟和關閉，并依次計算所述主汽閥正常開啟和關閉時間；

通過所述汽輪機保護系統強制所述主汽閥全開；

通過仿真機模擬并發送汽輪機跳機信號至所述汽輪機保護系統，使所述汽輪機保護系統控制所述主汽閥全關，計算所述主汽閥的開關時間，檢查跳機電磁閥動作情況；

設置仿真機處于額定功率運行工況，模擬并發送汽輪機跳機信號至所述汽輪機保護系統，使所述汽輪機保護系統控制所述主汽閥全關，計算所述主汽閥快關時間，檢查跳機電磁閥動作情況。

進一步地，所述汽輪機保護系統與所述常規島系統、所述反應堆保護系統、所述發電機保護系統的聯調測試具體包括：

設置所述常規島系統、所述反應堆保護系統、所述發電機保護系統至正常運行狀態；

設置所述仿真機處于掛閘工況；

在所述常規島系統和所述發電機保護系統側模擬汽輪機保護相關信號至動作閾值，以驗證所述汽輪機保護系統的保護回路動作是否正常；

若正常，則驗證汽輪機跳閘后各汽輪機輔助系統的設備動作是否正常；

若正常，則在所述反應堆保護系統側模擬跳閘信號至動作閾值，以驗證所述汽輪機保護系統的保護回路動作是否正常；

若正常，則驗證汽輪機跳閘后所述反應堆保護系統和所述發電機保護系統的跳閘回路動作是否正常。

進一步地，所述汽輪機保護系統通蒸汽前的聯調測試具體包括：

檢查汽輪機主蒸汽已被完全隔離，設置模擬機處于盤車狀態；

啟動閥門活動性試驗，檢查閥門順序動作是否正常。

進一步地，所述初步測試還包括平臺性能測試、硬件測試、IO通道精度測試、液壓回路測試和現場儀表設備聯調測試；所述系統測試包括通蒸汽后的聯調測試。

本發明實施例提供的技術方案帶來的有益效果是：

采用仿真機來模擬汽輪機運行參數并發送給汽輪機保護系統，使汽輪機保護系統運行至不同的工況進行保護動作測試，避免汽輪機真實運行時觸發跳機跳堆風險，提高系統的安全性和可靠性，采用專門的閥門調試裝置對汽輪機的主汽閥進行測試，在汽輪機啟動前有效檢驗汽輪機主汽閥的性能，防止數據超差；通過調試程序優化，根據核電站機組整體調試計劃進行合理安排測試窗口，階段式管理調試進程，達到降低系統風險、節約調試成本、縮短調試工期的目的。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發明實施例一提供的對核電廠半速汽輪機保護系統進行調試的系統的結構示意圖；

圖2是本發明實施例一提供的對核電廠半速汽輪機保護系統進行調試的系統中整體調試方法的流程示意圖；

圖3是本發明實施例二提供的對核電廠半速汽輪機保護系統進行調試的方法的流程示意圖；

圖4是本發明實施例二提供的汽輪機保護系統的閥門活動性測試方法的流程示意圖；

圖5是本發明實施例二提供的汽輪機保護系統的邏輯功能測試方法的流程示意圖；

圖6是本發明實施例二提供的汽輪機保護系統的閥門特性測試方法的流程示意圖；

圖7是本發明實施例二提供的發電機保護系統的聯調測試方法的流程示意圖；

圖8是本發明實施例二提供的汽輪機保護系統通蒸汽前的聯調測試方法的流程示意圖。

具體實施方式

為了解決現有技術在調試系統中存在的風險高、安全性低、可靠性低等技術問題，本發明旨在提供一種對核電廠半速汽輪機保護系統進行調試的系統，其核心思想是：提供了仿真機和閥門調試裝置，其中，仿真機模擬汽輪機運行參數并發送給汽輪機保護系統，使汽輪機保護系統運行至不同的工況進行保護動作測試，閥門調試裝置對汽輪機的主汽閥進行測試，在汽輪機啟動前有效檢驗汽輪機主汽閥的性能。本發明所提供的對核電廠半速汽輪機保護系統進行調試的系統能夠避免汽輪機真實運行時觸發跳機跳堆風險，提高系統的安全性和可靠性。

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明實施方式作進一步地詳細描述。

實施例一

本發明實施例提供了一種對核電廠半速汽輪機保護系統進行調試的系統，參見圖1，該系統包括：

仿真機1，連接所述汽輪機保護系統2，用于模擬并發送汽輪機多個運行參數至所述汽輪機保護系統2，以對所述汽輪機保護系統2進行保護動作測試；以及，

閥門調試裝置3，與汽輪機的主汽閥4連接,用于模擬所述汽輪機保護系統2對所述主汽閥4的控制信號，測試所述主汽閥4開閉，以測試所述主汽閥4與所述汽輪機保護系統2動作是否匹配。

需要說明的是，仿真機可仿真汽輪機的掛閘、沖轉至額定轉速、并網、帶功率運行、帶額定功率運行、瞬態試驗、正常停機、手動停機等各工況，真實觸發汽輪機保護系統的保護動作，以檢驗汽輪機保護系統的保護動作是否滿足要求，避免汽輪機真實運行時觸發跳機跳堆風險，提高系統的安全性和可靠性。同時，仿真機模擬汽輪機運行至各工況，操作人員可在DCS畫面上進行各工況下的汽輪機保護系統的操作演練，由操作員生效汽輪機保護系統運行程序，模擬汽輪機異常工況生效汽輪機保護系統事故應急程序，使操縱員提前熟悉汽輪機啟動后的各項運行操作。

另外，采用專門的閥門調試裝置進行主汽閥調試，獲取主汽閥的快關時間、正常開啟和關閉時間等各種特性數據，在汽輪機啟動前可有效檢驗汽輪機主汽閥的性能，且保證閥門與汽輪機保護系統動作匹配可靠。

進一步地，所述仿真機1還通過所述汽輪機保護系統2連接核電廠常規島系統5、反應堆保護系統6和發電機保護系統7；

所述仿真機1具體用于模擬并發送汽輪機多個運行參數至所述汽輪機保護系統2，以對所述汽輪機保護系統2進行保護動作的初步測試、子系統測試和系統測試；所述初步測試包括定期功能測試、邏輯功能測試和閥門特性測試，所述子系統測試包括與所述常規島系統5、所述反應堆保護系統6、所述發電機保護系統7的聯調測試和通蒸汽前的聯調測試。

進一步地，所述初步測試還包括平臺性能測試、硬件測試、IO通道精度測試、液壓回路測試和現場儀表設備聯調測試；所述系統測試包括通蒸汽后的聯調測試。

需要說明的是，本發明實施例根據核電機組調試的特點和要求，優化調試程序，解決汽輪機保護系統調試時間窗口的合理化布局問題。

其中，對汽輪機保護系統的整體調試方法如圖2所示，該方法包括：

S201、圖紙核對。以調試程序為指導，合理分配調試階段。

S202、控制柜送電。完成圖紙核對后，對系統上電。

S203、保護系統平臺性能試驗。對汽輪機保護系統的平臺性能進行初步測試。

S204、保護系統平臺硬件靜態測試。對汽輪機保護系統的硬件進行測試。

S205、判斷測試是否合格，若合格，則執行步驟S206，若不合格，則進行原因分析，返廠更換，并返回步驟S204。

S206、超速保護裝置靜態功能測試。采用信號發生裝置對超速保護裝置的通道、閾值精度和保護邏輯進行驗證。

S207、判斷測試是否合格，若合格，則執行步驟S208，若不合格，則進行原因分析，方案調整，并返回步驟S206。

S208、保護系統IO通道精度測試。對汽輪機保護系統的IO通道精度進行測試。

S209、搭建仿真機平臺。

S210、基于仿真機平臺下的跳機邏輯功能驗證。基于仿真機平臺下對汽輪機保護系統的邏輯功能進行驗證。

S211、驗證是否合格，若是，則執行步驟S212，若否，則進行原因分析，方案調整，并返回步驟S210。

S212、液壓回路及跳機電磁閥動作試驗。對汽輪機保護系統進行液壓回路測試。

S213、判斷測試是否合格，若是，則執行步驟S214，若否，則進行原因分析，方案調整，并返回步驟S212。

S214、跳機按鈕及現場儀表設備聯調。

S215、判斷測試是否合格，若是，則執行步驟S216，若否，則進行原因分析，方案調整，并返回步驟S214。

S216、跳閘閥門油動機試驗。對汽輪機保護系統跳閘閥門油動機進行特性測試。

S217、判斷測試是否合格，若是，則執行步驟S218，若否，則進行原因分析，方案調整，并返回步驟S216。

S218、與常規島、反應堆、發電機保護系統之間的跳機聯調。

S219、判斷測試是否合格，若是，則執行步驟S220，若否，則進行原因分析，方案調整，并返回步驟S218。

S220、汽輪機啟動前閥門活動性、超速保護裝置跳機聯調測試。在汽輪機啟動前對閥門活動性及超速保護裝置的再驗證。

S221、判斷測試是否合格，若是，則執行步驟S222，若否，則進行原因分析，方案調整，并返回步驟S220。

S222、汽輪機在小于85％Pn功率下閥門活動性試驗。汽輪機啟動后在小于85％Pn核功率平臺下對閥門活動性進行再驗證。

S223、判斷測試是否合格，若是，則完成汽輪機保護系統的調試，若否，則進行原因分析，方案調整，并返回步驟S222。

對于上述調試過程，可根據機組整體調試計劃進行分解，采用階段式調試進程，合理分配程序執行窗口。汽輪機運行前分為初步測試和子系統測試，汽輪機運行后為系統測試。其中，初步測試依次包括平臺性能測試、硬件測試、定期功能測試、IO通道精度測試、邏輯功能測試、液壓回路測試、現場儀表設備聯調測試和閥門特性測試，子系統測試依次包括與常規島系統、反應堆保護系統、發電機保護系統的聯調測試和通蒸汽前的聯調測試，系統測試包括通蒸汽后的聯調測試。通過調試程序優化合理安排試驗窗口，達到降低系統風險、節約調試成本、縮短調試工期的目的。

在調試時，仿真機作為汽輪機保護系統調試的一種專用調試工具，以“硬接線”方式接入汽輪機控制系統8，如圖1所示，所述汽輪機保護系統2為所述汽輪機控制系統8的一個子系統。在汽輪機啟動前仿真機模擬汽輪機運行各工況，完成汽輪機保護系統的軟件邏輯功能測試，為操縱員在沖轉、并網、帶功率運行等各工況下提供仿真操作和運行程序生效驗證，從而保障了汽輪機啟動的安全和可靠性。

基于仿真機進行的測試包括：汽輪機保護系統的邏輯功能測試、汽輪機保護系統的定期功能測試、汽輪機保護系統的閥門特性測試、汽機保護系統與常規島系統、反應堆保護系統、發電機保護系統的聯調測試以及汽機保護系統通蒸汽前的聯調測試。

仿真機具有汽輪機熱工水力模型，能實現轉速控制回路、汽輪機閥門控制回路、功率控制回路和壓力控制回路的調節，通過與汽輪機控制系統的連接，能仿真汽輪機從啟動、沖轉、并網、升負荷、甩負荷至停運等不同運行工況(包括各種瞬態工況)下的控制功能，實現其邏輯功能的驗證。仿真機不僅能單獨完成汽輪機控制系統的基本開/閉環功能測試，也可完成“堆跟機”模式下汽輪機控制系統與反應堆棒位控制系統、反應堆保護系統等系統的聯合仿真調試。

汽輪機保護系統的調試還采用自主研發的仿真機進行系統保護功能調試，將自主研發的仿真機相應保護信號端子硬接線接到汽輪機保護系統機柜端子，通過仿真機模擬汽輪機正常運行的工況，根據需要產生各種類型的汽輪機保護接口信號，從而模擬汽輪機在沖轉、并網、帶功率運行和瞬態工況下的保護聯鎖功能，并能與常規島工藝系統進行在線仿真聯調。

進一步地，所述定期功能測試包括跳機保護邏輯單通道功能定期測試、超速保護定期測試和閥門活動性測試；

所述仿真機具體用于在對所述汽輪機保護系統進行跳機保護邏輯單通道功能定期測試時，模擬汽輪機運行至掛閘工況、額度轉速運行工況、帶功率運行工況，以驗證所述汽輪機保護系統與其他系統的軟硬件保護功能、通信報警功能和畫面操作功能；

在對所述汽輪機保護系統進行超速保護定期測試時，將所述汽輪機控制系統模擬至汽輪機額定轉速運行工況，進而調節轉速信號模擬汽輪機至額定轉速運行工況，以驗證所述汽輪機控制系統的軟件超速保護功能；

在對所述汽輪機保護系統進行閥門活動性測試時，模擬并發送汽輪機多個運行參數至所述汽輪機保護系統，將所述汽輪機保護系統運行至掛閘工況，進而模擬汽輪機運行至盤車狀態，以在所述汽輪機控制系統啟動盤車狀態下的閥門活動性定期試驗，檢查閥門活動性定期試驗順控動作是否正常；

模擬汽輪機運行至沖轉并網狀態，以在所述汽輪機控制系統啟動沖轉并網狀態下的閥門活動性定期試驗，檢查閥門活動性定期試驗順控動作是否正常。

需要說明的是，汽輪機保護系統的定期功能測試一般對主要的功能間隔一段時間后進行測試，測試的主要功能包括汽輪機跳機保護邏輯單通道功能定期測試、超速保護定期測試、閥門活動性測試等。汽輪機組正式啟動后的定期測試功能一般由汽輪機保護系統廠家設定，在此不做詳細描述。本實施例主要描述了汽輪機組正式啟動前的調試技術方案，以及啟動后針對閥門在線定期測試的優化方案。

在跳機保護邏輯單通道功能定期測試中，由于采用了仿真機，調試人員和操作員在機組啟動前就可以模擬汽輪機保護系統在線后進行汽輪機跳機保護邏輯單通道功能定期試驗。通過模擬汽輪機運行在掛閘、額度轉速運行、帶功率運行等不同工況下的運行模式，可以全面地驗證汽輪機保護系統與汽輪機控制系統、數字化控制系統DCS、反應堆保護系統、發電機保護系統等不同系統的軟硬件保護系統、通信報警功能、畫面操作等各項功能。觸發跳機保護邏輯單通道跳機條件時，通過仿真機設置的功能進行觸發，具備條件的也可在現場模擬工藝過程使測量儀表輸出達到保護定值。

在超速保護定期測試中，汽輪機超速保護功能是汽輪機最基本、最重要的保護功能之一，一般都有獨立的保護裝置，它是獨立于汽輪機保護系統的一套專用保護裝置，有獨立于汽輪機控制系統的轉速通道和硬件超速保護邏輯，同時，在汽輪機保護系統內也設置有軟件的超速保護邏輯。

本實施例可采用專用裝置同時驗證超速保護功能的軟硬件功能。采用函數發生器等信號發生裝置模擬轉速信號，通過調節信號發生裝置的輸出數值對超速保護硬件裝置的通道、閾值精度和硬件超速保護邏輯功能進行驗證。另外，可采用仿真調試裝置使汽輪機控制系統模擬汽輪機額定轉速運行工況，通過調節仿真機的轉速信號模擬汽輪機超速運行工況，驗證汽輪機控制系統軟件超速保護功能。

在閥門活動性測試中，閥門活動性測試分為帶負荷工況下定期試驗和不帶負荷工況下定期試驗。在不帶負荷工況下，通過采用仿真機，對汽輪機主汽閥進行定期活動試驗。先將仿真機與汽輪機保護系統搭建，通過仿真機模擬汽輪機組正常運行，在汽輪機控制系統畫面啟動閥門活動性試驗，測試閥門活動性順序控制邏輯是否正常，同時，通過閥門活動性試驗可以調節汽輪機控制系統內設置的閥門參數。

在帶負荷工況下，由于目前核電機組調試周期較長，因此，容易因長期受熱而膨脹和不活動而導致卡澀。為了防止此現象的發生，本實施例提供了一種在不同功率平臺下定期試驗的方式。根據CPR核電機組調試的特點，在30％、50％、75％、87％、100％等額定功率平臺下瞬態試驗前均進行主汽閥閥門活動性試驗。

進一步地，在汽輪機保護系統的邏輯功能測試中，所述仿真機具體用于在對所述汽輪機保護系統進行邏輯功能測試時，模擬并發送汽輪機運行參數至所述汽輪機保護系統，將所述汽輪機保護系統運行至掛閘工況，并模擬汽輪機運行至額定轉速工況，進而模擬單通道跳閘信號至跳閘報警值，以驗證所述汽輪機保護系統的單通道跳閘報警功能；

逐個模擬汽輪機跳機信號，以驗證所述汽輪機保護系統的多通道跳閘保護邏輯功能，包括硬件跳閘保護功能和軟件跳機邏輯功能。

需要說明的是，在汽輪機保護系統的邏輯功能測試中，首先通過分配的信號清單，將汽輪機保護系統機柜內已端接至現場信號的電纜解掉并隔離，再將仿真機對應的仿真信號電纜端接至汽輪機保護系統機柜，在仿真機平臺模擬汽輪機正常運行參數使得汽輪機保護系統能正常啟動并掛閘，然后仿真機模擬各種跳閘信號觸發汽輪機保護系統進行保護動作，從而驗證汽輪機保護系統的跳閘邏輯功能的正確性。通過對汽輪機保護系統的軟件邏輯功能測試及代碼糾錯，在汽輪機啟動前排查系統軟件組態及安裝設計不符合項，從而有效控制人因失誤導致的核電站運行時的跳機跳堆風險、避免核電廠跳堆所發生的巨大運行成本。

進一步地，在輪機保護系統的閥門特性測試中，所述仿真機具體用于在對所述汽輪機保護系統進行閥門特性測試時，模擬汽輪機運行至掛閘工況，通過所述汽輪機保護系統強制主汽閥開啟和關閉，計算所述主汽閥正常開啟和關閉的時間，并通過所述汽輪機保護系統強制所述主汽閥全開；

模擬并發送汽輪機跳機信號至所述汽輪機保護系統，使所述汽輪機保護系統控制所述主汽閥全關，計算所述主汽閥的開關時間，檢查跳機電磁閥動作情況；

模擬汽輪機處于至額定功率運行工況，進而模擬并發送汽輪機跳機信號至所述汽輪機保護系統，使所述汽輪機保護系統控制所述主汽閥全關，計算所述主汽閥快關時間，檢查跳機電磁閥動作情況。

需要說明的是，汽輪機保護系統與汽輪機的主汽閥、高速記錄儀連接，其中，主汽閥是指由汽輪機保護系統控制的閥門。通過在汽機保護系統在線測試閥門的參數，獲取閥門的動作特性參數(包括快關時間、正常開啟關閉時間、電磁閥最小動作電壓和閥門回差特性)，從而判斷閥門的動作特性參數是否滿足電站的要求。與單純的閥門試驗不同的是，本實施例所采用的跳閘閥門特性試驗，需要仿真機與汽輪機保護系統相連搭建測試平臺，仿真機使汽輪機控制系統運行在不同工況下進行測試。

通過觸發汽輪機跳閘信號，可以驗證汽輪機跳閘回路至汽輪機主汽閥關閉的全通道響應時間。通過采用汽輪機保護系統直接對閥門進行開關動作，采用高速信號記錄儀獲取閥門的相關動作特性數據，即可分析出閥門的真實動作特性，從而避免每次需要通過汽機保護系統來模擬汽輪機不跳機狀態的指令輸出，從而節約大量人力物力下就可以獲取充足的閥門動作特性數據，可以有效的避免閥門拒動誤動風險。

進一步地，在系統聯調中，所述仿真機具體用于在對所述汽輪機保護系統與所述常規島系統、所述反應堆保護系統、所述發電機保護系統進行聯調測試時，模擬并發送汽輪機運行參數，將所述汽輪機保護系統運行至掛閘工況，通過所述常規島系統、所述發電機保護系統模擬跳閘信號至動作閾值，驗證所述汽輪機保護系統的跳閘回路動作是否正常，并驗證汽輪機跳閘后各汽輪機輔助系統的設備動作是否正常；

通過所述反應堆保護系統模擬跳閘信號至動作閾值，驗證所述汽輪機保護系統的跳閘回路動作是否正常，并驗證汽輪機跳閘后所述反應堆保護系統、所述發電機保護系統的跳閘回路動作是否正常。

需要說明的是，在汽輪機保護系統連接仿真機的情況下，汽輪機保護系統與反應堆、發電機保護及常規島系統之間通過發送接收相關跳閘跳機跳堆信號，從而驗證汽輪機跳閘后反應堆、發電機及常規島的動作特性，驗證常規島、反應堆、發電機保護動作后汽輪機相應的動作特性是否滿足核電站的特殊要求。

在仿真機側模擬汽輪機真實工況的運行參數，在反應堆保護系統、發電機保護系統側模擬汽機保護系統跳閘相關的正常運行信號，然后在現場逐個模擬汽機保護系統跳閘相關的保護信號達閾值，驗證汽機保護系統跳閘回路是否動作正常，同時驗證汽輪機跳閘后各汽輪機輔助系統設備動作是否正常，在反應堆保護系統、發電機保護系統側分別模擬反應堆跳閘、發電機跳閘信號，驗證汽輪機保護系統跳閘回路是否動作正常，同時驗證汽輪機跳閘后反應堆保護系統、發電機保護系統的相應跳閘回路是否動作正常。

采用仿真機與常規島輔助工藝系統、發電機保護系統、反應堆保護系統進行仿真聯調，仿真汽輪機從掛閘、沖轉至額定轉速、并網、帶功率運行、帶額定功率運行、瞬態試驗、正常停機、手動停機等各工況，真實觸發汽輪機保護系統至各系統的聯鎖保護信號和邏輯，真實觸發現場具備條件的設備，在汽輪機啟動前進行全面的硬軟混仿試驗，確保汽輪機沖轉前的系統和現場設備在不同運行工況下的聯鎖保護信號動作的可靠性。

進一步地，在汽輪機保護系統通蒸汽前的聯調測試中，所述仿仿真機用于在對所述汽輪機保護系統進行通蒸汽前的聯調測試時，檢查汽輪機主蒸汽已被完全隔離，模擬汽輪機處于盤車狀態，使所述汽輪機保護系統啟動閥門活動性試驗，以檢查閥門順序動作的正常性。

需要說明的是，通蒸汽前的聯調測試主要是汽輪機啟動前的盤車狀態下，閥門真實動作的活動性試驗。先需確認汽輪機主蒸汽已被完全隔離，汽輪機處于盤車狀態，通過主控操作啟動盤車工況下的閥門活動性定期試驗，檢查閥門是否動作正常。

另外，在通蒸汽后，采用不同功率平臺進行汽輪機保護系統主氣閥閥門活動性試驗。在汽輪機保護系統通蒸汽后的聯調測試中，根據核電機調試的特點，在30％、50％、75％、87％、100％等額定功率平臺瞬態試驗前均進行閥門活動性試驗，檢查截止閥的活動性能，以及熱態下開關時間參數是否滿足要求，防止熱態下主汽閥長期不動作而引起閥門卡澀現象，防止在汽輪機機組瞬態試驗時可能導致主汽閥不能及時關閉而產生汽輪機超速的風險。

本發明實施例采用仿真機來模擬汽輪機運行參數并發送給汽輪機保護系統，使汽輪機保護系統運行至不同的工況進行保護動作測試，避免汽輪機真實運行時觸發跳機跳堆風險，提高系統的安全性和可靠性，采用專門的閥門調試裝置對汽輪機的主汽閥進行測試，在汽輪機啟動前有效檢驗汽輪機主汽閥的性能，防止數據超差；通過調試程序優化，根據核電站機組整體調試計劃進行合理安排測試窗口，階段式管理調試進程，達到降低系統風險、節約調試成本、縮短調試工期的目的。

實施例二

本發明實施例提供了一種對核電廠半速汽輪機保護系統進行調試的方法，能夠應用于上述實施例中的對核電廠半速汽輪機保護系統進行調試的系統中，參見圖3，包括：

S1、通過仿真機模擬并發送汽輪機多個運行參數至所述汽輪機保護系統，以對所述汽輪機保護系統進行保護動作測試；

S2、通過閥門調試裝置模擬所述汽輪機保護系統對所述主汽閥的控制信號，測試所述主汽閥開閉，以測試所述主汽閥與所述汽輪機保護系統動作是否匹配。

進一步地，所述通過仿真機模擬并發送汽輪機多個運行參數至所述汽輪機保護系統，以對所述汽輪機保護系統進行保護動作測試，具體包括：

通過所述仿真機模擬并發送汽輪機多個運行參數至所述汽輪機保護系統，以對所述汽輪機保護系統進行保護動作的初步測試、子系統測試和系統測試；所述初步測試包括定期功能測試、邏輯功能測試和閥門特性測試，所述子系統測試包括與所述常規島系統、所述反應堆保護系統、所述發電機保護系統的聯調測試和通蒸汽前的聯調測試。

進一步地，所述汽輪機保護系統的定期功能測試包括跳機保護邏輯單通道功能定期測試、超速保護定期測試和閥門活動性測試；

所述跳機保護邏輯單通道功能定期測試具體包括：

通過所述仿真機模擬汽輪機運行至掛閘工況、額度轉速運行工況、帶功率運行工況，以驗證所述汽輪機保護系統與其他系統的軟硬件保護功能、通信報警功能和畫面操作功能；

所述超速保護定期測試具體包括：

通過所述仿真機將所述汽輪機控制系統模擬至汽輪機額定轉速運行工況，進而調節轉速信號模擬汽輪機至額定轉速運行工況，以驗證所述汽輪機控制系統的軟件超速保護功能；

所述閥門活動性測試具體包括：

設置所述仿真機和所述汽輪機保護系統運行至掛閘工況；

通過仿真機模擬汽輪機運行至盤車狀態，以在所述汽輪機控制系統啟動盤車狀態下的閥門活動性定期試驗，檢查閥門活動性定期試驗順控動作是否正常；

在檢查正常時，通過仿真機模擬汽輪機運行至沖轉并網狀態，以在所述汽輪機控制系統啟動沖轉并網狀態下的閥門活動性定期試驗，檢查閥門活動性定期試驗順控動作是否正常。

具體的，所述汽輪機保護系統的閥門活動性測試方法如圖4所示，包括：

S401、測試活動開始后，設置仿真機及汽輪機保護系統至掛閘狀態；

S402、通過仿真機將汽輪機運行至機組盤車狀態；

S403、在汽輪機控制系統啟動盤車狀態下閥門活動性定期試驗；

S404、在汽輪機控制系統檢查閥門活動性定期試驗順控動作是否正常；若正常，則執行步驟S405，若不正常，則進行原因分析并處理，返回步驟S403；

S405、通過仿真機將汽輪機運行至機組沖轉并網狀態；

S406、在汽輪機控制系統啟動帶負荷狀態下閥門活動性定期試験；

S407、在汽輪機控制系統檢查閥門活動性定期試驗順控動作是否正常；若正常，則執行步驟S408，若不正常，則進行原因分析并處理，返回步驟S406；

S408、在汽輪機控制系統界面打印試驗數據及曲線；

S409、每組閥門活動性試驗完成后拆除汽輪機保護、控制系統機柜內仿真信號電纜；

S410、在汽輪機保護、控制系統機柜端子恢復回現場正式信號電纜，以結束測試。

進一步地，所述汽輪機保護系統的邏輯功能測試具體包括：

設置所述仿真機和所述汽輪機保護系統至掛閘狀態；

通過仿真機模擬汽輪機運行至額定轉速工況，并模擬單通道跳閘信號至跳閘報警值，以驗證所述汽輪機保護系統的單通道跳閘報警功能；

通過仿真機逐個模擬汽輪機跳機信號，以驗證所述汽輪機保護系統的多通道跳閘保護邏輯功能，包括硬件跳閘保護功能和軟件跳機邏輯功能。

具體的，所述汽輪機保護系統的邏輯功能測試方法如圖5所示，包括：

S501、測試活動開始后，設置仿真機及汽輪機保護系統至掛閘狀態；

S502、通過仿真機將汽輪機運行至額定轉速工況；

S503、通過仿真機模擬單通道跳閘信號至跳閘報警值；

S504、驗證單通道跳閘報警功能，確認汽輪機保護系統畫面報警功能；

S505、通過仿真機逐個模擬汽輪機跳機信號，驗證多通道跳閘保護邏輯功能；

S506、驗證汽輪機保護系統硬件跳閘保護功能；

S507、驗證汽輪機保護系統軟件跳機邏輯功能；

S508、判斷跳閘動作閾值或邏輯是否符合設計功能；若是，則執行步驟S509，若否，則進行原因分析并處理；

S509、恢復汽輪機保護系統至初始狀態，以結束測試。

進一步地，所述汽輪機保護系統的閥門特性測試具體包括：

設置所述仿真機處于掛閘工況；

通過所述汽輪機保護系統強制主汽閥開啟和關閉，并依次計算所述主汽閥正常開啟和關閉時間；

通過所述汽輪機保護系統強制所述主汽閥全開；

通過仿真機模擬并發送汽輪機跳機信號至所述汽輪機保護系統，使所述汽輪機保護系統控制所述主汽閥全關，計算所述主汽閥的開關時間，檢查跳機電磁閥動作情況；

設置仿真機處于額定功率運行工況，模擬并發送汽輪機跳機信號至所述汽輪機保護系統，使所述汽輪機保護系統控制所述主汽閥全關，計算所述主汽閥快關時間，檢查跳機電磁閥動作情況。

具體的，所述汽輪機保護系統的閥門特性測試方法如圖6所示，包括：

S601、測試開始后，確認仿真機與汽輪機保護系統連接正常；

S602、確認高速記錄儀與汽輪機保護系統連接正常；

S603、設置仿真機，使汽輪機處于仿真掛閘工況；

S604、通過汽輪機保護系統強制閥門開啟和關閉信號；

S605、依次計算閥門正常開啟和關閉時間；

S606、通過汽輪機保護系統強制閥門開啟，閥門全開；

S607、通過仿真機觸發汽輪機跳機信號；

S608、閥門全關，計算閥門快關時間，檢查跳機電磁閥動作情況；

S609、設置仿真機，使汽輪機處于仿真額定功率運行工況；

S610、通過仿真機觸發汽輪機跳機信號；

S611、閥門全關，計算閥門快關時間，檢查跳機電磁閥動作情況，以結束測試。

進一步地，所述汽輪機保護系統與所述常規島系統、所述反應堆保護系統、所述發電機保護系統的聯調測試具體包括：

設置所述常規島系統、所述反應堆保護系統、所述發電機保護系統至正常運行狀態；

設置所述仿真機處于掛閘工況；

在所述常規島系統和所述發電機保護系統側模擬汽輪機保護相關信號至動作閾值，以驗證所述汽輪機保護系統的保護回路動作是否正常；

若正常，則驗證汽輪機跳閘后各汽輪機輔助系統的設備動作是否正常；

若正常，則在所述反應堆保護系統側模擬跳閘信號至動作閾值，以驗證所述汽輪機保護系統的保護回路動作是否正常；

若正常，則驗證汽輪機跳閘后所述反應堆保護系統和所述發電機保護系統的跳閘回路動作是否正常。

具體的，所述汽輪機保護系統與所述常規島系統、所述反應堆保護系統、所述發電機保護系統的聯調測試方法如圖7所示，包括：

S701、測試活動開始后，設置常規島及發電機保護系統至正常運行狀態；

S702、設置反應堆保護系統至正常運行狀態；

S703、通過汽輪機保護系統將汽輪機啟動掛閘；

S704、在常規島及發電機側模擬汽輪機保護相關信號至動作閾值；

S705、在汽輪機保護系統確認保護回路動作是否正常；若正常，則執行步驟S706，若不正常，則進行原因分析并處理；

S706、在現場確認汽輪機保護動作后相關工藝設備動作是否聯動正常；若正常，則執行步驟S707，若不正常，則進行原因分析并處理；

S707、在反應堆保護系統側模擬汽輪機保護相關信號至動作閾值；

S708、在汽輪機保護系統確認保護回路動作是否正常；若正常，則執行步驟S709，若不正常，則進行原因分析并處理；

S709、在反應堆、發電機保護系統側確認汽輪機保護動作后相應聯動是否正常；若正常，則執行步驟S710，若不正常，則進行原因分析并處理；

S710、恢復常規島、發電機、反應堆保護系統至初始狀態，以結束測試。

進一步地，所述汽輪機保護系統通蒸汽前的聯調測試具體包括：

檢查汽輪機主蒸汽已被完全隔離，設置模擬機處于盤車狀態；

啟動閥門活動性試驗，檢查閥門順序動作是否正常。

具體的，所述汽輪機保護系統通蒸汽前的聯調測試方法如圖8所示，包括：

S801、測試活動開始后，檢查汽輪機主蒸汽已被完全隔離，汽輪機處于盤車狀態；

S802、在主控界面操作啟動閥門活動性試驗；

S803、在現場及主控界面檢查閥門順序動作是否正常；若正常，則執行步驟S804，若不正常，則進行原因分析并處理；

S804、恢復機組工況至試驗前狀態，以結束測試。

進一步地，所述初步測試還包括平臺性能測試、硬件測試、IO通道精度測試、液壓回路測試和現場儀表設備聯調測試；所述系統測試包括通蒸汽后的聯調測試。

本發明實施例采用仿真機來模擬汽輪機運行參數并發送給汽輪機保護系統，使汽輪機保護系統運行至不同的工況進行保護動作測試，避免汽輪機真實運行時觸發跳機跳堆風險，提高系統的安全性和可靠性，采用專門的閥門調試裝置對汽輪機的主汽閥進行測試，在汽輪機啟動前有效檢驗汽輪機主汽閥的性能，防止數據超差；通過調試程序優化，根據核電站機組整體調試計劃進行合理安排測試窗口，階段式管理調試進程，達到降低系統風險、節約調試成本、縮短調試工期的目的。

綜上所述，本發明提出了一種對核電廠半速汽輪機保護系統進行調試的系統及方法，其具有較好的實用效果：調試程序優化，階段式調試，達到降低系統風險、節約調試成本、縮短調試工期的目的；基于仿真機的汽輪機保護系統邏輯功能測試，在機組啟動前排查系統軟件組態及安裝設計不符合項，從而有效控制人因失誤導致的核電站運行時的跳機跳堆風險、節約核電廠跳堆所發生的巨大運行成本；通過仿真機模擬汽輪機的各種工況，使操縱員可以在DCS畫面上進行各工況下汽輪機保護系統運行程序的驗證和生效，提前熟悉機組啟動后的各項運行操作，從而減少機組啟動后操縱員的操作風險；基于仿真機的主汽閥閥門特性測試，可以避免每次需要通過汽機保護系統來模擬機組不跳機狀態的指令輸出，從而節約大量人力物力下就可以獲取充足的閥門動作特性數據，可以有效的避免閥門拒動誤動風險；汽輪機保護系統與常規島系統、發電機保護系統、反應堆保護系統的仿真聯調測試，真實觸發汽輪機保護系統至各系統的連鎖保護信號和邏輯，真實觸發現場具備條件的設備，在汽輪機組啟動前進行全面的硬軟混仿試驗；機組啟動后不同功率平臺瞬態試驗前的閥門活動性試驗，防止熱態下主汽閥長期不動作而引起閥門卡澀現象，在汽輪機瞬態試驗時可能導致主汽閥不能及時關閉而產生汽輪機超速的風險。

以上所述僅為本發明的較佳實施例，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。