一种核电汽轮机组系统电功率输出异常诊断方法与流程

1.本发明属于核电领域，具体涉及一种核电汽轮机组系统电功率输出异常诊断方法。


背景技术：

2.核电汽轮发电机组采用的是反应堆热功率跟随汽轮机组发电功率变化的控制模式。在设定好汽轮机发电目标功率后，反应堆热功率将调至对应热功率。汽轮机组输出电功率跟诸多因素有关，其中包括反应堆热功率、海水温度、系统效率、仪表精度，其输出电功率因此并不是一个恒定值。因此在核电机组实际功率时，电厂运行人员难以判断汽轮机组系统电功率是否处于正常状态。
3.目前核电厂一般采用反应堆显示热功率与最大限值进行比较，来控制机组，使汽轮机机组系统的输出电功率按照机组实际能力进行发电。但在主控室显示的反应堆功率，是基于汽轮机组系统回路的热功率进行校准的。反应堆热功率计算公式如下：
[0004][0005]
wsgi＝(h
vi-h
ei
)q
ei-(h
vi-h
pi
)q
pi
[0006]
式中：
[0007]
n为机组环路数；
[0008]
w为反应堆热功率；
[0009]
wsgi为每台蒸汽发生器热功率；
[0010]
wp为除堆芯外其它热源输给反应堆冷却剂系统的热功率；
[0011]hvi
为每个环路的蒸汽发生器出口蒸汽焓；
[0012]hei
为每个环路的主给水焓；
[0013]qei
为每个环路的主给水流量；
[0014]hpi
、q
pi
分别代表每个环路的蒸汽发生器的排污焓及排污流量；
[0015]
从公式中可以发现，主给水焓值h
ei
影响机组热功率的计算，而主给水焓值h
ei
由主给水温度t
fi
决定，因此主给水温度t
fi
最终决定了核电汽轮机电功率pe的输出以及反应堆热功率w。主给水温度t
fi
是由主给水温度计测量得到输出。当主给水温度计高漂时，将导致反应堆实际热功we高于显示热功率w，汽轮发电机组输出电功率pe过高；当主给水温度计低漂时，将导致反应堆实际热功率we低于显示热功率w，汽轮发电机组输出电功率pe受限。
[0016]
由此，需要提出一种核电汽轮机组系统电功率输出异常诊断方法，以快速诊断主给水温度是否导致了电功率输出有异常。


技术实现要素：

[0017]
本发明的目的在于提供一种核电汽轮机组系统电功率输出异常诊断方法，能够快速判断主给水温度是否引起了电功率输出异常。
[0018]
本发明的技术方案如下：
[0019]
本发明即一种核电汽轮机组系统电功率输出异常诊断方法，包括以下步骤：
[0020]
步骤一：机组整体性能分析；
[0021]
步骤二：测点自身历史对比分析；
[0022]
步骤三：环路间对比分析；
[0023]
步骤四：测点间对比分析；
[0024]
步骤五：系统间对比分析；
[0025]
步骤六：机组间对比分析；
[0026]
步骤七：机组机械效率诊断排查。
[0027]
优选的，所述步骤一中，设定相同海水温度下电功率偏差限值δwe、热效率偏差限值δηe；
[0028]
若当目前电功率w
ei
、η
ei
满足下列条件之一，则执行步骤二，
[0029]
|w
ea-w
ei
|＞δwe，
[0030]
|η
ea-η
ei
|＞δηe，
[0031]
式中，w
ea
为该海水温度下历史平均电功率、η
ea
为该海水温度下历史平均机组效率。
[0032]
优选的，所述步骤二中，确定机组主给水温度t
fi
精度限值；主给水温度t
fi
精度最大允许偏差δte计算如下：
[0033]
δte＝δt
e1
+δt
e2
，
[0034]
式中，δt
e1
为感温一次元件精度等级范围内允许偏差、δt
e2
为温度变送器精度等级范围内允许偏差。
[0035]
优选的，所述步骤二中，比较同一机组相近电功率下历史平均给水温度t
fa
，若当前显示主给水温度t
fi
满足下式，则执行温度仪表校准工作；若不满足，则执行步骤三；执行完温度仪表校准工作后，仍然满足下式，则执行步骤七，
[0036]
|t
fa-t
fi
|＞δte。
[0037]
优选的，所述步骤三中，确定同一机组不同环路间主给水温度偏差限值δt
l
，计算各环路显示的主给水温度偏差，如果满足下式，则执行仪表校验工作；如果不满足则执行步骤四；执行完温度仪表校准工作后，仍然满足下式，则执行步骤七，
[0038]
max(t
fi1
，t
fi2
，
…
，t
fin
)-min(t
fi1
，t
fi2
，
…
，t
fin
)＞δt
l
，
[0039]
式中，t
fi1
，t
fi2
，t
fin
为各环路主给水温度。
[0040]
优选的，所述步骤四中，计算当前主给水在线仪表tf与主给水温度t
fi
在相近位置的温度偏差δt
fi
，
[0041]
δtf＝t
f-t
fi
，
[0042]
计算历史温度偏差δt
f1
，δt
f2
，......，δt
fi-1
，
[0043]
如果满足下式，则执行仪表校验工作，如果不满足则执行步骤五；执行完温度仪表校准工作后，仍然满足下式，则执行步骤七，
[0044]
δt
fi
＞max(δt
f1
，δt
f2
，
…
，δt
fi-1
)。
[0045]
优选的，所述步骤五中，计算高压给水加热器出口温度th与主给水温度t
fi
的偏差δt
hi
，
[0046]
δth＝t
h-t
fi
，
[0047]
计算历史温度偏差δt
h1
，δt
h2
，δt
hi-1
，
[0048]
如果满足下式，则执行仪表校验工作，如果不满足则执行步骤六；执行完温度仪表校准工作后，仍然满足下式，则执行步骤七，
[0049]
δt
hi
＞max(δt
h1
，δt
h2
，
…
，δt
hi-1
)。
[0050]
优选的，所述步骤六中，确定同型号机组在相同海水温度及相同功率平台下平均主给水温度偏差限值δtm，比较同型号机组在相同海水温度及相同功率平台下的历史平均主给水温度tm，若当前主给水温度t
fi
满足下式则执行仪表校验工作，不满足则执行步骤七，
[0051]
|t
m-t
fi
|＞δtm。
[0052]
优选的，所述步骤七中，对汽轮机组系统边界阀门进行严密性进行诊断。
[0053]
优选的，所述步骤七中，对汽轮机组系统热交换器进行效率诊断，对汽轮机组各缸进行效率诊断。
[0054]
本发明的显著效果在于：
[0055]
(1)利用该方法可以根据当前机组运行状态诊断机组电功率输出是否有异常，为评估核电机组电功率、控制反应堆功率提供指导依据。
[0056]
(2)在国内某百万千瓦级核电机组上进行了验证，利用该方法在现场诊断发现主给水温度计显示存在偏差，导致电功率输出受到影响。
[0057]
(3)利用该方法，为上述机组诊断出电功率输出异常，提升了电功率近5mw，一年将约新增1400万元收入，该方法整体效果良好。
附图说明
[0058]
图1为核电机组系统电功率输出异常诊断流程示意图。
具体实施方式
[0059]
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
[0060]
如图1所示，本发明即一种核电汽轮机组系统电功率输出异常诊断方法，包括以下实施步骤：
[0061]
步骤一：机组整体性能分析
[0062]
设定相同海水温度下电功率偏差限值δwe、热效率偏差限值δηe；
[0063]
若当目前电功率w
ei
、η
ei
满足下列条件之一，则执行步骤二，
[0064]
|w
ea-w
ei
|＞δwe，
[0065]
|η
ea-η
ei
|＞δηe，
[0066]
式中，w
ea
为该海水温度下历史平均电功率、η
ea
为该海水温度下历史平均机组效率。
[0067]
步骤二：测点自身历史对比分析(历史数据分析)
[0068]
确定机组主给水温度t
fi
精度限值，主给水温度t
fi
精度最大允许偏差δte计算如下：
[0069]
δte＝δt
e1
+δt
e2
，
[0070]
式中，δt
e1
为感温一次元件精度等级范围内允许偏差、δt
e2
为温度变送器精度等级范围内允许偏差；
[0071]
比较同一机组相近电功率下历史平均给水温度t
fa
，若当前显示主给水温度t
fi
满足下式，则执行温度仪表校准工作；若不满足，则执行步骤三；执行完温度仪表校准工作后，仍然满足下式，则执行步骤七，
[0072]
|t
fa-t
fi
|＞δte。
[0073]
步骤三：环路间对比分析(环路间分析)
[0074]
确定同一机组不同环路间主给水偏差限值δt
l
，
[0075]
计算各环路显示的主给水温度偏差，如果满足下式，则执行仪表校验工作；如果不满足则执行步骤四。执行完温度仪表校准工作后，仍然满足下式，则执行步骤七，
[0076]
max(t
fi1
，t
fi2
，
…
，t
fin
)-min(t
fi1
，t
fi2
，
…
，t
fin
)＞δt
l
，
[0077]
式中，t
fi1
，t
fi2
，t
fin
为各环路主给水温度。
[0078]
步骤四：测点间对比分析(测点间分析)
[0079]
计算当前主给水在线仪表tf与主给水温度t
fi
在相近位置的温度偏差δt
fi
，
[0080]
δtf＝t
f-t
fi
，
[0081]
计算历史温度偏差δt
f1
，δt
f2
，......，δt
fi-1
，
[0082]
如果满足下式，则执行仪表校验工作，如果不满足则执行步骤五；执行完温度仪表校准工作后，仍然满足下式，则执行步骤七，
[0083]
δt
fi
＞max(δt
f1
，δt
f2
，
…
，δt
fi-1
）。
[0084]
步骤五：系统间对比分析(系统间分析)
[0085]
计算高压给水加热器出口温度th与主给水温度t
fi
的偏差δt
hi
，
[0086]
δth＝t
h-t
fi
，
[0087]
计算历史温度偏差δt
h1
，δt
h2
，δt
hi-1
，
[0088]
如果满足下式，则执行仪表校验工作，如果不满足则执行步骤六；执行完温度仪表校准工作后，仍然满足下式，则执行步骤七，
[0089]
δt
hi
＞max(δt
h1
，δt
h2
，
…
，δt
hi-1
)。
[0090]
步骤六：机组间对比分析(机组间分析)
[0091]
确定同型号机组在相同海水温度及相同功率平台下平均主给水温度偏差限值δtm，比较同型号机组在相同海水温度及相同功率平台下的历史平均主给水温度tm，若当前主给水温度t
fi
满足下式则执行仪表校验工作，不满足则执行步骤七，
[0092]
|t
m-t
fi
|＞δtm。
[0093]
步骤七：机组机械效率诊断排查
[0094]
对汽轮机组系统边界阀门进行严密性进行诊断，对汽轮机机组系统热交换器进行效率诊断，对汽轮机组各缸进行效率诊断。
[0095]
在国内某百万千瓦级核电机组上进行了验证，利用该方法在现场诊断发现主给水温度计显示存在偏差，导致电功率输出受到影响。根据诊断结果，进行调整前后中，电功率输出情况如下：
[0096][0097]
利用该方法，为该机组诊断出电功率输出异常，提升了电功率近5mw，一年将约新增1400万元收入，该方法整体效果良好。
[0098]
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
[0099]
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

技术特征：
1.一种核电汽轮机组系统电功率输出异常诊断方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：机组整体性能分析；步骤二：测点自身历史对比分析；步骤三：环路间对比分析；步骤四：测点间对比分析；步骤五：系统间对比分析；步骤六：机组间对比分析；步骤七：机组机械效率诊断排查。2.如权利要求1所述的一种核电汽轮机组系统电功率输出异常诊断方法，其特征在于：所述步骤一中，设定相同海水温度下电功率偏差限值δw
e
、热效率偏差限值δη
e
；若当目前电功率w
ei
、η
ei
满足下列条件之一，则执行步骤二，|w
ea-w
ei
|＞δw
e
，|η
ea-η
ei
|＞δη
e
，式中，w
ea
为该海水温度下历史平均电功率、η
ea
为该海水温度下历史平均机组效率。3.如权利要求2所述的一种核电汽轮机组系统电功率输出异常诊断方法，其特征在于：所述步骤二中，确定机组主给水温度t
fi
精度限值；主给水温度t
fi
精度最大允许偏差δt
e
计算如下：δt
e
＝δt
e1
+δt
e2
，式中，δt
e1
为感温一次元件精度等级范围内允许偏差、δt
e2
为温度变送器精度等级范围内允许偏差。4.如权利要求3所述的一种核电汽轮机组系统电功率输出异常诊断方法，其特征在于：所述步骤二中，比较同一机组相近电功率下历史平均给水温度t
fa
，若当前显示主给水温度t
fi
满足下式，则执行温度仪表校准工作；若不满足，则执行步骤三；执行完温度仪表校准工作后，仍然满足下式，则执行步骤七，|t
fa-t
fi
|＞δt
e
。5.如权利要求4所述的一种核电汽轮机组系统电功率输出异常诊断方法，其特征在于：所述步骤三中，确定同一机组不同环路间主给水温度偏差限值δt
l
，计算各环路显示的主给水温度偏差，如果满足下式，则执行仪表校验工作；如果不满足则执行步骤四；执行完温度仪表校准工作后，仍然满足下式，则执行步骤七，max(t
fi1
，t
fi2
，
…
，t
fin
)-min(t
fi1
，t
fi2
，
…
，t
fin
)＞δt
l
，式中，t
fi1
，t
fi2
，t
fin
为各环路主给水温度。6.如权利要求5所述的一种核电汽轮机组系统电功率输出异常诊断方法，其特征在于：所述步骤四中，计算当前主给水在线仪表t
f
与主给水温度t
fi
在相近位置的温度偏差δt
fi
，δt
f
＝t
f-t
fi
，计算历史温度偏差δt
f1
，δt
f2
，......，δt
fi-1
，如果满足下式，则执行仪表校验工作，如果不满足则执行步骤五；执行完温度仪表校准工作后，仍然满足下式，则执行步骤七，δt
fi
＞max(δt
f1
，δt
f2
，
…
，δt
fi-1
)。7.如权利要求6所述的一种核电汽轮机组系统电功率输出异常诊断方法，其特征在于：
所述步骤五中，计算高压给水加热器出口温度t
h
与主给水温度t
fi
的偏差δt
hi
，δt
h
＝t
h-t
fi
，计算历史温度偏差δt
h1
，δt
h2
，δt
hi-1
，如果满足下式，则执行仪表校验工作，如果不满足则执行步骤六；执行完温度仪表校准工作后，仍然满足下式，则执行步骤七，δt
hi
＞max(δt
h1
，δt
h2
，
…
，δt
hi-1
)。8.如权利要求7所述的一种核电汽轮机组系统电功率输出异常诊断方法，其特征在于：所述步骤六中，确定同型号机组在相同海水温度及相同功率平台下平均主给水温度偏差限值δt
m
，比较同型号机组在相同海水温度及相同功率平台下的历史平均主给水温度t
m
，若当前主给水温度t
fi
满足下式则执行仪表校验工作，不满足则执行步骤七，|t
m-t
fi
|＞δt
m
。9.如权利要求8所述的一种核电汽轮机组系统电功率输出异常诊断方法，其特征在于：所述步骤七中，对汽轮机组系统边界阀门进行严密性进行诊断。10.如权利要求9所述的一种核电汽轮机组系统电功率输出异常诊断方法，其特征在于：所述步骤七中，对汽轮机组系统热交换器进行效率诊断，对汽轮机组各缸进行效率诊断。

技术总结
本发明属于核电领域，具体涉及一种核电汽轮机组系统电功率输出异常诊断方法，包括以下步骤：步骤一：机组整体性能分析；步骤二：测点自身历史对比分析；步骤三：环路间对比分析；步骤四：测点间对比分析；步骤五：系统间对比分析；步骤六：机组间对比分析；步骤七：机组机械效率诊断排查。利用该方法可以根据当前机组运行状态诊断机组电功率输出是否有异常，为评估核电机组电功率、控制反应堆功率提供指导依据。据。据。


技术研发人员：李振 林御臣 高原 陈星玥 金凯 李政佳 王志永 王洪凯 陈慧慧 戴贤源 张融
受保护的技术使用者：福建福清核电有限公司
技术研发日：2022.12.29
技术公布日：2023/5/16