一种高温堆汽轮机伺服系统的试验方法与流程

1.本发明属于核电厂仪控调试技术领域，具体涉及一种高温堆汽轮机伺服系统的试验方法。


背景技术：

2.高温气冷堆核电站示范工程汽轮机调节系统包括控制系统和油系统，控制系统采用deh数字电液调节系统，控制系统的io模块4(nm461)与端子模块5(nm3461)配套，构成了deh伺服单元，伺服单元与伺服阀1、油动机2配合，组成给定电压与油动机行程的伺服随动系统，实现对汽轮机3的阀门油动机的控制。同时伺服单元作为从站，通过总线与deh数字电液调节系统的主控单元进行数据交换。伺服单元将主控单元6下发的给定电压(给定电压0-5vdc对应阀门指令0-100％)与油动机行程lvdt反馈电压的差值经p调节器处理，与输出偏置电压相加后，输出控制信号至伺服阀，高压油通过伺服阀后驱动油动机往复运动从而带动汽轮机阀门动作，控制原理图见图2，控制系统与油动机连接示意图如图3。在系统调试期间，需对伺服系统进行参数调整和功能验证，主要进行伺服模块跳线设置、p调节器和偏置电压zero设置，以确保伺服系统的响应快速性和准确性。
3.与dcs普通的io模块和端子模块不同，deh的io模块nm461和端子模块nm3461不但具有普通io模块和端子模块的功能，负责信号的处理计算，完成与主控单元的信息交换，同时它还是一个微型控制器，实现lvdt反馈电压的调制解调、lvdt反馈电压零位幅度整定计算、汽轮机阀位调节、手自动无扰切换等功能，且当p调节器的输入偏差(阀门的指令和反馈偏差)大于0.5vdc时，伺服卡将偏差报警信号传至主控参与逻辑控制和报警。由于机组并网前，在挂闸或阀切换过程中，阀门动作很快，伺服系统调节性能不高极易触发0.5vdc偏差报警，导致跳机。
4.控制系统是一个串级控制回路，外环是主站的转速pid(或者压控pid)，内环控制回路由硬回路实现，控制器是伺服模块的p调节器，伺服阀的指令由p调节器输出与zero偏置电压之和，偏置电压默认是0，一般不需要调整，如图1。由于伺服单元控制器周期为20ms，deh控制器周期为50ms，deh操作员在线画面内实时趋势数据周期为500ms，历史趋势数据周期最小1s，调试过程中，通常做法是借助实时趋势图来分析内环的p参数是否满足控制要求，由于趋势数据来自计算服务器(500ms)，而计算服务器、deh控制器和伺服卡件的数据扫描周期不一样，趋势数据能反应稳态下阀门指令和反馈的偏差，却不能反应动态过程中任意时刻的阀门指令和反馈偏差，试验结果将出现部分失真，导致试验过程反复进行，影响试验的进程，也影响试验结果的验收。


技术实现要素：

5.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种高温堆汽轮机伺服系统的试验方法的新技术方案。
6.根据本发明的一个方面，提供了一种高温堆汽轮机伺服系统的试验方法，包括如
下步骤：
7.步骤s100，对伺服模块进行跳线设置；同时，调节伺服模块内的拨码开关，使得阀位测量装置输出第一反馈电压和第二反馈电压；其中，所述第二反馈电压为最大值，所述第一反馈电压满足阀门阀位整定的电压要求；
8.步骤s200，启动汽轮机油系统，进行阀门阀位自动调零幅，使得1#主汽阀全关位、阀位测量装置的零位电压、阀门指令0％对应关系确定，并使得阀门全开位、阀位测量装置满位电压和阀门指令100％对应关系确定；
9.步骤s300，在阀位测量装置的0-100％量程范围内每隔10％取一个点，对阀门的指令电压和反馈电压进行一致性调整，直到所有点都满足阀门指令电压和反馈电压之间的偏差均小于1％要求，且波形记录仪记录的阀门指令电压和反馈电压偏差都小于0.5vdc；
10.步骤s400，进行0-100％或100％-0的阶跃性能试验，使阀门全开到全关或全关到全开，验证阀门快速动作过程中伺服模块的调整是否满足阀门指令电压和反馈电压偏差小于0.5vdc和阀门指令电压和反馈电压偏差小于1％要求。
11.可选地，对伺服模块进行跳线设置，包括：
12.短接jp3，使得伺服模块无外接设备来源切换；
13.短接jp4，启用比例功能；断开jp10，屏蔽积分功能；
14.短接jp11，断开jp12和jp13，将控制系统指令输出类型设为恒压输出。
15.可选地，调节伺服模块内的拨码开关，使得阀位测量装置输出第一反馈电压和第二反馈电压，包括：
16.调节伺服模块内的拨码开关1-4，使得阀位测量装置输出第二反馈电压；
17.调节伺服模块内的拨码开关5-8，当阀门全关时，第一反馈电压为0.2v～1.5v；当阀门全开时，第一反馈电压为3.5v～4.8v。
18.可选地，当调节伺服模块内的拨码开关1-4时，所述第二反馈电压为7～8v。
19.可选地，启动汽轮机油系统，进行阀门阀位自动调零幅，使得阀门全关位、阀位测量装置的零位电压、阀门指令0％对应关系确定，并使得阀门全开位、阀位测量装置满位电压和阀门指令100％对应关系确定，包括：
20.启动汽轮机油系统，待油系统运行正常后，首先，在deh阀门整定画面上投入调零幅允许按钮和1#主汽阀自动整定按钮，上位机自动输出0-100％的阀位指令，油动机运动到全关位和全开位，伺服模块自动寻找阀位测量装置的全关位和全开位电压，并修正给定电压值；整定完成后，整定按钮自动退出，1#主汽阀全关位、阀位测量装置零位电压和阀门指令0％对应关系确定，阀门全开位、阀位测量装置满位电压和阀门指令100％对应关系确定；
21.其次，在deh阀门整定画面上投入1#主汽阀维修开关，将副环控制器的设定值设为内给定模式，实现手动输出阀门指令。
22.可选地，将阀门的指令电压和反馈电压信号接入波形记录仪。
23.可选地，使用第一万用表和第二万用表同时测量伺服模块的反馈电压以及指令电压。
24.可选地，调节p调节器，使得反馈电压以及指令电压相等；
25.同时，观察deh主画面阀位反馈值，确认上位机的阀位反馈值正确，且与指令的偏差小于1％。
26.可选地，当手动输出阀门指令10％，阀门动作结束后，10％指令和反馈偏差小于1％且波形记录仪显示阀门从0开至10％过程中阀门指令电压和反馈电压偏差小于0.5vdc，则10％点不需调整p值；然后，继续进行20～100％点调整，否则重新从零点开始调整。
27.可选地，1#主汽阀阀位指令和反馈一致性动态验证，手动输出阀门指令0％将1#主汽阀全关，维修速率保持大于等于1000％/min，手动输出阀门指令100％，使阀门指令输出0-100％的阶跃，阀门全开，同时用波形记录仪记录阀门指令信号和反馈信号的变化过程，阀门指令电压和反馈电压偏差小于0.5vdc合格；
28.若阀门开启过程中指令电压和反馈电压偏差大于0.5vdc，将触发偏差大报警，并上传至deh控制器；此时，需将阀门全关，调节偏置电压zero，使得阀门全关时的指令电压和反馈电压一致，重新进行0-100％或100％-0的阶跃性能验证，直到阀门快速动作过程中阀门指令电压和反馈电压的偏差小于0.5vdc。
29.本发明的一个技术效果在于：
30.在本技术实施例中，该高温堆汽轮机伺服系统的试验方法能够有效验证伺服模块的功能是否正常，提升了伺服控制系统调节性能的准确性和快速性。采用波形记录仪进行录波分析，克服了由于deh操作员在线画面内趋势周期与deh控制器、伺服控制器周期不同带来的结果部分失真问题，同时提高了每一步的调整精度，减少反复调整次数，也为整个串级控制系统调试奠定基础。
31.另外，在后续汽轮机带负荷运行过程中出现阀门开关异常情况时，能快速有效的排查和解决汽轮机控制系统的问题，减少机组停机时间。
附图说明
32.图1为本发明一实施例的一种高温堆汽轮机伺服系统的试验方法的流程示意图；
33.图2为汽轮机的控制原理图；
34.图3为控制系统与油动机连接示意图；
35.图4为本发明一实施例的一种高温堆汽轮机伺服系统的试验方法的波形记录仪记录的接线图。
36.图中：1、伺服阀；2、油动机；3、汽轮机；4、io模块；5、端子模块；6、主控单元；7、伺服模块；8、波形记录仪；9、第一万用表；10、第二万用表；11、第三万用表。
具体实施方式
37.现在将参照附图来详细描述本技术的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本技术的范围。
38.下面将详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
39.参见图1至图4，本技术实施例提供一种高温堆汽轮机伺服系统的试验方法，其用
于对高温堆汽轮机伺服系统进行试验，保证高温堆汽轮机伺服系统运行的准确性。
40.需要说明的是，deh操作员画面内的实时趋势数据可以判断阀门处于某一个开度时指令电压和反馈电压的偏差是否满足1％要求，但是当阀门在动作过程中，因为扫描周期的不同，趋势数据内同一时刻内的阀门反馈是滞后于实际阀门反馈的。伺服卡的反馈电压更能表征阀门的实际阀位，将伺服模块的伺服卡的指令电压和反馈电压接入波形记录仪，实时记录阀门动作过程中阀门反馈跟踪指令的情况，使伺服控制器获得更精准的性能。以1#主汽阀伺服系统调试为例，需要启动润滑油泵、eh油泵，使得控制系统发出指令后，执行机构(油动机)能够正常动作，并反馈阀门的实际阀位。
41.具体地，该高温堆汽轮机伺服系统的试验方法包括如下步骤：
42.步骤s100，对伺服模块7进行跳线设置；同时，调节伺服模块内的拨码开关，使得阀位测量装置输出第一反馈电压和第二反馈电压；其中，所述第二反馈电压为最大值，所述第一反馈电压满足阀门阀位整定的电压要求。
43.需要说明的，伺服模块接收两套阀门反馈输入第一反馈电压和第二反馈电压，对其进行调制解调后输出lvdt反馈电压，并将其中的小值输出作为对应阀门的阀位反馈电压，而示范工程汽轮机每个阀门仅配置了一套阀位测量装置。针对此情况，需要调节伺服模块nm3461内的拨码开关1-4，设置第二反馈电压的调制解调后输出电压幅度为7.5vdc左右(lvdt电压的最大值)，这样deh主控单元接收到的阀位反馈就是现场lvdt阀位测量装置测量的阀位。
44.步骤s200，启动汽轮机油系统，进行阀门阀位自动调零幅，使得1#主汽阀全关位、阀位测量装置的零位电压、阀门指令0％对应关系确定，并使得阀门全开位、阀位测量装置满位电压和阀门指令100％对应关系确定。
45.步骤s300，在阀位测量装置的0-100％量程范围内每隔10％取一个点，对阀门的指令电压和反馈电压进行一致性调整，直到所有点都满足阀门指令电压和反馈电压之间的偏差均小于1％要求，且波形记录仪8记录的阀门指令电压和反馈电压偏差都小于0.5vdc。
46.步骤s400，进行0-100％或100％-0的阶跃性能试验，使阀门全开到全关或全关到全开，验证阀门快速动作过程中伺服模块的调整是否满足阀门指令电压和反馈电压偏差小于0.5vdc和阀门指令电压和反馈电压偏差小于1％要求。
47.在本技术实施例中，该高温堆汽轮机伺服系统的试验方法能够有效验证伺服模块的功能是否正常，提升了伺服控制系统调节性能的准确性和快速性。采用波形记录仪进行录波分析，克服了由于deh操作员在线画面内趋势周期与deh控制器、伺服控制器周期不同带来的结果部分失真问题，同时提高了每一步的调整精度，减少反复调整次数，也为整个串级控制系统调试奠定基础。
48.另外，在后续汽轮机带负荷运行过程中出现阀门开关异常情况时，能快速有效的排查和解决汽轮机控制系统的问题，减少机组停机时间。
49.可选地，对伺服模块进行跳线设置，包括：
50.由于内环控制器的设定值来自上位机下传的阀位设定值，无外接设备来源切换，所以短接jp3；
51.对于deh控制系统，副环采用比例控制即可以满足系统性能，短接jp4，启用比例功能；断开jp10，屏蔽积分功能；
52.因为伺服阀接收的指令信号范围为-40ma～40ma，短接jp11，断开jp12和jp13，将控制系统指令输出类型设为恒压输出。
53.上述实施方式中，通过对伺服模块进行跳线设置实现对伺服模块的基本设置，操作方式简单。
54.可选地，调节伺服模块内的拨码开关，使得阀位测量装置输出第一反馈电压和第二反馈电压，包括：
55.调节伺服模块内的拨码开关1-4，使得阀位测量装置输出第二反馈电压；
56.调节伺服模块内的拨码开关5-8，当阀门全关时，第一反馈电压为0.2v～1.5v；当阀门全开时，第一反馈电压为3.5v～4.8v。
57.通过调节各个拨码开关，实现对第一反馈电压和第二反馈电压的实际参数的调节，从而满足反馈电压的准确性。
58.可选地，当调节伺服模块内的拨码开关1-4时，所述第二反馈电压为7～8v。通过设定第二反馈电压，使得第一反馈电压即为对应阀门的阀位反馈电压。
59.可选地，启动汽轮机油系统，进行阀门阀位自动调零幅，使得阀门全关位、阀位测量装置的零位电压、阀门指令0％对应关系确定，并使得阀门全开位、阀位测量装置满位电压和阀门指令100％对应关系确定，包括：
60.启动汽轮机油系统，待油系统运行正常后，首先，在deh阀门整定画面上投入调零幅允许按钮和1#主汽阀自动整定按钮，上位机自动输出0-100％的阀位指令，油动机运动到全关位和全开位，伺服模块自动寻找阀位测量装置的全关位和全开位电压，并修正给定电压值；整定完成后，整定按钮自动退出，1#主汽阀全关位、阀位测量装置零位电压和阀门指令0％对应关系确定，阀门全开位、阀位测量装置满位电压和阀门指令100％对应关系确定；
61.其次，在deh阀门整定画面上投入1#主汽阀维修开关，将副环控制器的设定值设为内给定模式，实现手动输出阀门指令。
62.在上述实施方式中，通过阀门阀位自动调零幅，使得阀门全关位、阀位测量装置的零位电压、阀门指令0％对应关系确定，并使得阀门全开位、阀位测量装置满位电压和阀门指令100％对应关系确定，从而保证了阀门阀位、阀位测量装置的反馈电压、阀门指令电压一一对应，保证对阀门阀位自动调零幅的准确性。
63.通过对伺服模块的调节性能调整，使得阀门动作过程中，油动机能准确又快速地响应阀门指令，阀位测量装置也可以准确的反馈阀门行程。
64.可选地，将阀门的指令电压和反馈电压信号接入波形记录仪。通过波形记录仪能够准确地阀门从0开至100％过程中阀门指令电压和反馈电压的偏差。
65.可选地，使用第一万用表9和第二万用表10同时测量伺服模块的反馈电压以及指令电压。通过第一万用表和第二万用表能够同时且准确地测量伺服模块的反馈电压以及指令电压。
66.需要说明的是，通过第三万用表11测量伺服阀指令输出电压。
67.可选地，调节p调节器，使得反馈电压以及指令电压相等；
68.同时，观察deh主画面阀位反馈值，确认上位机的阀位反馈值正确，且与指令的偏差小于1％。判断指令电压和反馈电压偏差是否满足1％是在稳态下进行的，所以deh画面实时趋势的数据进行辅助比对是可靠的。
69.可选地，当手动输出阀门指令10％，阀门动作结束后，10％指令和反馈偏差小于1％且波形记录仪显示阀门从0开至10％过程中阀门指令电压和反馈电压偏差小于0.5vdc，则10％点不需调整p值；然后，继续进行20～100％点调整，否则重新从零点开始调整。
70.需要说明的是，p调节器只有一个，并不是每个点都需要调整p调节器，但是如果对50％这个点进行了调整，0-40％的调整有可能失效，需要重新进行调整。
71.在上述实施方式中，通过调节p调节器使得阀门阀位、阀位测量装置的反馈电压、阀门指令电压保持一致性。
72.可选地，1#主汽阀阀位指令和反馈一致性动态验证，手动输出阀门指令0％将1#主汽阀全关，维修速率保持大于等于1000％/min，手动输出阀门指令100％，使阀门指令输出0-100％的阶跃，阀门全开，同时用波形记录仪记录阀门指令信号和反馈信号的变化过程，阀门指令电压和反馈电压偏差小于0.5vdc合格；
73.若阀门开启过程中指令电压和反馈电压偏差大于0.5vdc，将触发偏差大报警，并上传至deh控制器；此时，需将阀门全关，调节偏置电压zero，使得阀门全关时的指令电压和反馈电压一致，重新进行0-100％或100％-0的阶跃性能验证，直到阀门快速动作过程中阀门指令电压和反馈电压的偏差小于0.5vdc。
74.在上述实施方式中，通过1#主汽阀阀位指令和反馈一致性动态验证，有助于保证高温堆汽轮机伺服系统的试验的准确性。
75.因此，该高温堆汽轮机伺服系统的试验方法通过记录的阀门指令和反馈波形更精确地判断系统调节性能是否满足要求，从而得到最优的调节性能。
76.可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种高温堆汽轮机伺服系统的试验方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤s100，对伺服模块进行跳线设置；同时，调节伺服模块内的拨码开关，使得阀位测量装置输出第一反馈电压和第二反馈电压；其中，所述第二反馈电压为最大值，所述第一反馈电压满足阀门阀位整定的电压要求；步骤s200，启动汽轮机油系统，进行阀门阀位自动调零幅，使得1#主汽阀全关位、阀位测量装置的零位电压、阀门指令0％对应关系确定，并使得阀门全开位、阀位测量装置满位电压和阀门指令100％对应关系确定；步骤s300，在阀位测量装置的0-100％量程范围内每隔10％取一个点，对阀门的指令电压和反馈电压进行一致性调整，直到所有点都满足阀门指令电压和反馈电压之间的偏差均小于1％要求，且波形记录仪记录的阀门指令电压和反馈电压偏差都小于0.5vdc；步骤s400，进行0-100％或100％-0的阶跃性能试验，使阀门全开到全关或全关到全开，验证阀门快速动作过程中伺服模块的调整是否满足阀门指令电压和反馈电压偏差小于0.5vdc和阀门指令电压和反馈电压偏差小于1％要求。2.根据权利要求1所述的高温堆汽轮机伺服系统的试验方法，其特征在于，对伺服模块进行跳线设置，包括：短接jp3，使得伺服模块无外接设备来源切换；短接jp4，启用比例功能；断开jp10，屏蔽积分功能；短接jp11，断开jp12和jp13，将控制系统指令输出类型设为恒压输出。3.根据权利要求2所述的高温堆汽轮机伺服系统的试验方法，其特征在于，调节伺服模块内的拨码开关，使得阀位测量装置输出第一反馈电压和第二反馈电压，包括：调节伺服模块内的拨码开关1-4，使得阀位测量装置输出第二反馈电压；调节伺服模块内的拨码开关5-8，当阀门全关时，第一反馈电压为0.2v～1.5v；当阀门全开时，第一反馈电压为3.5v～4.8v。4.根据权利要求3所述的高温堆汽轮机伺服系统的试验方法，其特征在于，当调节伺服模块内的拨码开关1-4时，所述第二反馈电压为7～8v。5.根据权利要求1所述的高温堆汽轮机伺服系统的试验方法，其特征在于，启动汽轮机油系统，进行阀门阀位自动调零幅，使得阀门全关位、阀位测量装置的零位电压、阀门指令0％对应关系确定，并使得阀门全开位、阀位测量装置满位电压和阀门指令100％对应关系确定，包括：启动汽轮机油系统，待油系统运行正常后，首先，在deh阀门整定画面上投入调零幅允许按钮和1#主汽阀自动整定按钮，上位机自动输出0-100％的阀位指令，油动机运动到全关位和全开位，伺服模块自动寻找阀位测量装置的全关位和全开位电压，并修正给定电压值；整定完成后，整定按钮自动退出，1#主汽阀全关位、阀位测量装置零位电压和阀门指令0％对应关系确定，阀门全开位、阀位测量装置满位电压和阀门指令100％对应关系确定；其次，在deh阀门整定画面上投入1#主汽阀维修开关，将副环控制器的设定值设为内给定模式，实现手动输出阀门指令。6.根据权利要求5所述的高温堆汽轮机伺服系统的试验方法，其特征在于，将阀门的指令电压和反馈电压信号接入波形记录仪。7.根据权利要求6所述的高温堆汽轮机伺服系统的试验方法，其特征在于，使用第一万
用表和第二万用表同时测量伺服模块的反馈电压以及指令电压。8.根据权利要求7所述的高温堆汽轮机伺服系统的试验方法，其特征在于，调节p调节器，使得反馈电压以及指令电压相等；同时，观察deh主画面阀位反馈值，确认上位机的阀位反馈值正确，且与指令的偏差小于1％。9.根据权利要求8所述的高温堆汽轮机伺服系统的试验方法，其特征在于，当手动输出阀门指令10％，阀门动作结束后，10％指令和反馈偏差小于1％且波形记录仪显示阀门从0开至10％过程中阀门指令电压和反馈电压偏差小于0.5vdc，则10％点不需调整p值；然后，继续进行20～100％点调整，否则重新从零点开始调整。10.根据权利要求9所述的高温堆汽轮机伺服系统的试验方法，其特征在于，1#主汽阀阀位指令和反馈一致性动态验证：手动输出阀门指令0％将1#主汽阀全关，维修速率保持大于等于1000％/min，手动输出阀门指令100％，使阀门指令输出0-100％的阶跃，阀门全开，同时用波形记录仪记录阀门指令信号和反馈信号的变化过程，阀门指令电压和反馈电压偏差小于0.5vdc合格；若阀门开启过程中指令电压和反馈电压偏差大于0.5vdc，将触发偏差大报警，并上传至deh控制器；此时，需将阀门全关，调节偏置电压zero，使得阀门全关时的指令电压和反馈电压一致，重新进行0-100％或100％-0的阶跃性能验证，直到阀门快速动作过程中阀门指令电压和反馈电压的偏差小于0.5vdc。

技术总结
本发明提供一种高温堆汽轮机伺服系统的试验方法，包括如下步骤：对伺服模块进行跳线设置；同时，调节伺服模块内的拨码开关，使得阀位测量装置输出第一反馈电压和第二反馈电压；启动汽轮机油系统，进行阀门阀位自动调零幅；在阀位测量装置的0-100％量程范围内每隔10％取一个点，对阀门的指令电压和反馈电压进行一致性调整，波形记录仪记录的阀门指令电压和反馈电压偏差都小于0.5VDC；进行0-100％或100％-0的阶跃性能试验。本发明的一个技术效果在于，设计合理，将阀位指令和反馈接入波形记录仪，通过记录的阀门指令和反馈波形更精确地判断系统调节性能是否满足要求，从而得到最优的调节性能。优的调节性能。优的调节性能。


技术研发人员：高红 姜子琪 刘世杰 王琛翔 闫唐诗 李卓 刘燕
受保护的技术使用者：华能山东石岛湾核电有限公司
技术研发日：2022.11.22
技术公布日：2023/6/27