核电站汽轮机危机保安机构离线试验设备

技术领域

本发明涉及百万千瓦级先进压水堆核电站关键技术，特别涉及一种核电站汽轮机危机保安机构离线试验设备。

背景技术

核电站是利用核燃料的核裂变反应所释放的核能来发电，而火电站则是利用化石燃料的燃烧所释放出的化学能来发电。核能要比化学能大得多，所以核电站所消耗的核燃料比同样功率的火电厂所消耗的化石燃料要少得多。例如，一座百万千瓦级的煤电厂每年要消耗约300万吨原煤，而一座同样功率的核电站每年仅需补充约30吨核燃料，后者仅为前者的十万分之一。

典型的核电站的工作原理为：主泵将高压冷却剂送入反应堆，一般冷却剂保持在120～160个大气压。在高压情况下，冷却剂的温度即使300℃多也不会汽化。冷却剂把核燃料放出的热能带出反应堆，并进入蒸汽发生器，通过数以千计的传热管，把热量传给管外的二回路水，使水沸腾产生蒸汽；冷却剂流经蒸汽发生器后，再由主泵送入反应堆，这样来回循环，不断地把反应堆中的热量带出并转换产生蒸汽。从蒸汽发生器出来的高温高压蒸汽，推动汽轮发电机组发电。做过功的废汽在冷凝器中凝结成水，再由凝结给水泵送入加热器，重新加热后送回蒸汽发生器。

核电站汽轮机危急保安机构（ETV）是汽轮机的危急脱扣阀组件，为汽轮机的安全保护系统，其在超出汽轮机运行设计允许偏差的时候，切断通往汽轮机各个汽门的保护油，从而使阀门关闭，汽轮机停运，起到防止事故发生、扩大和损坏设备的目的。核电站汽轮机危急保安机构一般位于机组的1#轴承座内，从结构布置上又分为汽轮机润滑、顶轴、盘车系统侧单元（下简称GGR侧单元）和汽轮机调节油系统侧（下简称GFR侧单元）两个主要单元。

核电站汽轮机危急保安机构（ETV）的内部结构复杂，若要对其进行再鉴定，需要完成注油试验、超速试验、电磁脱扣试验、润滑油低压试验以及汽轮机脱扣信号试验等。核电站汽轮机危急保安机构的试验都是通过上都是通过GGR侧单元的扳机使GFR侧单元的先导脱扣阀位置发生变化，实现隔离、跳闸以及复位等功能。相关技术中的核电站汽轮机危急保安机构中GFR侧单元的试验，是采用制备一个与汽轮机GGR侧单元相同的设备进行现场试验，成本非常高。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对相关技术中的不足，提供一种改进的核电站汽轮机危机保安机构离线试验设备。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种核电站汽轮机危机保安机构离线试验设备，用于对核电站汽轮机危机保安机构的GFR侧单元进行离线试验，该离线试验设备包括至少一个伸缩式驱动单元、至少一个压力感测单元以及处理单元；所述至少一个伸缩式驱动单元用于与所述GFR侧单元的至少一个先导脱扣阀相连，以控制所述GFR侧单元的应急脱扣阀移动位置；所述至少一个压力感测单元用于感测所述GFR侧单元在进行试验过程中相应的油压信号；所述处理单元分别与所述至少一个伸缩式驱动单元及所述至少一个压力感测单元连接，用于在接收到所述至少一个压力感测单元的油压信号之后，输出控制信号给所述至少一个伸缩式驱动单元，控制所述至少一个伸缩式驱动单元相应地伸展或者收缩。

优选地，所述至少一个伸缩式驱动单元包括油缸以及用于控制所述油缸的活塞杆伸缩的电磁阀，所述电磁阀与所述处理单元连接。

优选地，所述至少一个伸缩式驱动单元包括两个伸缩式驱动单元，所述两个伸缩式驱动单元分别与所述GFR侧单元的前侧先导脱扣阀和后侧先导脱扣阀相连。

优选地，所述离线试验设备包括第一压力感测单元、第二压力感测单元、第三压力感测单元、第四压力感测单元、第五压力感测单元、第六压力感测单元、第七压力感测单元和/或第七压力感测单元，用于与所述GFR侧单元的第一低压油入口、第二低压油入口、前注油出口、后注油出口、第一复位油B口、第一复位油A口、第二复位油B口和/或第二复位油A口相连接。

优选地，所述离线试验设备包括电磁复位按钮和/或前后侧电磁脱扣按钮。

优选地，所述离线试验设备包括第一供油装置，用于作为所述GFR侧单元提供动力油。

优选地，所述离线试验设备包括第二供油装置，以供注油和驱动所述伸缩式驱动单元的油缸。

优选地，所述第二供油装置还引出一油支路，将油通过减压后提供给油压试验缸和/或复位活塞工作。

优选地，所述离线试验设备包括压力监视装置，用于监视所述GFR侧单元中的油压。

优选地，所述压力监视装置包括分别连接于所述GFR侧单元的前侧出口和后侧出口上的压力表、分别接于所述GFR侧单元的前后侧衬套活塞的后腔室上的压力表、和/或分别介于注油油路和低压油油路上的压力表。

本发明的有益效果是：采用处理单元控制的伸缩式驱动单元替代核电站汽轮机危机保安机构的GGR侧单元，可以实现GFR侧单元的离线试验需求，能够有效提高试验效率、降低试验成本。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为本发明一些实施例中的核电站汽轮机危机保安机构的原理图；

图2为图1所示核电站汽轮机危机保安机构的机械/电气触发及复位机构单元的原理图；

图3为图1所示核电站汽轮机危机保安机构的前/后侧应急脱扣阀及隔离控制阀单元的原理图；

图4为图1所示核电站汽轮机危机保安机构的手动操作试验/复位机构及注油通路单元的原理图；

图5为本发明一些实施例中的核电站汽轮机危机保安机构离线试验装置的原理框图；

图6为本发明一些实施例中的核电站汽轮机危机保安机构离线试验装置的布局图；

图7为本发明一些实施例中的核电站汽轮机危机保安机构离线试验装置的原理图。

具体实施方式

以下结合具体实施例和说明书附图对本发明做进一步详细说明。

图1示出了本发明一些实施例中的核电站汽轮机危急保安机构，该核电站汽轮机危急保安机构其主要包括两个机械/电气触发及复位机构单元100，前/后侧应急脱扣阀及隔离控制阀单元200，以及手动操作试验/复位机构及注油通路单元300，其中，机械/电气触发及复位机构单元100为GGR侧单元，前/后侧应急脱扣阀及隔离控制阀单元200以及手动操作试验/复位机构及注油通路单元300为GFR侧单元。

如图2所示，每一机械/电气触发及复位机构单元100在一些实施例中可包括触发装置110、动作装置120以及复位装置130。触发装置110包括脱扣电磁线圈111、脱扣手柄112、轴承油脱扣油缸113及超速脱扣销114。动作装置120包括脱扣连杆121、触发扳机122、挂钩123及先导脱扣阀操作杆124。复位装置130包括复位活塞131及复位勾爪132。

以前侧的机械/电气触发及复位机构单元100的动作过程如下：

超速脱扣销114设定在汽轮机额定转速的108~110%时动作，其飞锤在离心力的作用下向外甩出，撞击触发扳机122左端，使触发扳机122逆时针转动。触发扳机122右端释放挂钩123，挂钩123左移，带动先导脱扣阀操作杆124，使先导脱扣阀动作。脱扣连杆121直接作用于触发扳机122右端，动作过程同上。脱扣连杆121与脱扣电磁线圈111、脱扣手柄112以及轴承油脱扣油缸113固定连接，其设有两支撑点（b，6f）及两活动点（4d，5e）。以脱扣电磁线圈111动作为例，当电气脱扣信号（由GSS疏水箱水位高高或CVI真空低等信号触发）出现时，电磁阀11带动a点上移，c点下移带动7g点上移来动作于触发扳机122。脱扣手柄112靠人手操作，而轴承油脱扣油缸113则通过在它的底部10j点引入GGR油压，通过活塞感受轴承油压的降低，当油压<0.25bar.g时通过上部弹簧带动活塞以驱动脱扣连杆121。活动点4d、5e可使所连接的垂直杆上下小范围移动，用于保证未动作的触发装置110不会影响其它触发装置110的动作，假设5e点为固定点，若此时轴承油无脱扣信号，则脱扣油缸的垂直连杆将使主脱扣连杆121固定住，使脱扣手柄112及脱扣电磁线圈111无法动作。

脱扣试验可通过三种方法实现：（1）给脱扣电磁线圈111模拟一个电气脱扣信号。（2）通过11k点给超速脱扣销114注入一定压力的GGR油，油压使飞锤向外甩出，模拟超速离心力的作用使脱扣销动作。（3）通过10j点给轴承油脱扣油缸113底部泄油以模拟GGR低油压信号。

触发装置110复位的前提条件是各分触发机构已无动作信号，通过复位活塞131的8h点注入压力油（9i点泄油），复位活塞131左移使勾爪32顺时针转动，带动挂钩123右移，此时触发扳机122在其左侧弹簧的作用下顺时针转动顶住挂钩123，从而操作先导脱扣阀操作杆124使先导脱扣阀关闭。接着，在复位活塞131的9i点注入压力油（8h点泄油），活塞右移带动勾爪32逆时针转动至限位，以防止勾爪32一直挂住挂钩123而使触发机构失去作用。

如图3所示，前/后侧应急脱扣阀及隔离控制阀单元200在一些实施例中可包括前侧先导脱扣阀210、后侧先导脱扣阀220、前侧应急脱扣阀230、后侧应急脱扣阀240、软复位阀250以及隔离控制阀260。

前/后侧应急脱扣阀及隔离控制阀单元200的正常通路：GFR出油→软复位阀250（1a→2b）→前侧应急脱扣阀230（4d→5e）→后侧应急脱扣阀240（6f→7g→8h→9i）→卸压电磁阀。此时由于前侧先导脱扣阀210及后侧先导脱扣阀220关闭，16P点及18R点不通，2B点出油经先导脱扣连接器47（10J→14N/15O）供给前侧应急脱扣阀230的活塞231左室，油压克服前侧应急脱扣阀230右侧弹簧232的作用使活塞231维持在右侧位置以堵住17Q/19S点泄油口。此时隔离控制阀260处于中部导通位置，12L/13M点卸压，套筒活塞233在弹簧234力的作用下维持在右侧位置以维持正常油路。

下面以前侧应急脱扣阀230为例做进一步说明。

正常动作过程：一旦出现脱扣信号，触发装置110使前侧先导脱扣阀210动作，打开16P点泄油口，前侧应急脱扣阀230由于左腔室失压而左移，5F点进油口被堵住，17Q点泄油口打开，5F点下游油通过20T点和17Q点排出，由此使保护油卸压以关闭GSE阀门。

正常动作后的复位：1）前侧应急脱扣阀230与软复位阀250的复位：初始状态状态如前述，前侧先导脱扣阀210复位关闭之后，16P点泄油口关闭，由于22V点引自保护油出口油压，而此时保护油出口油压为零，软复位阀250活塞251在弹簧力的作用下移向右端，使1A→2B主通路堵住，避免供油通路重新打通时对主脱扣阀的液压冲击，1A→3C供油通过10J→15O通路给前侧应急脱扣阀230左腔室充压，油压使活塞231右移堵住17Q点泄油口。17Q排油点的隔离使1A→3C供油可以在主供油通路建立油压，当保护油压增大到一定程度时通过22V点向软复位阀250送出复位信号，使其活塞251左移打开1A→2B正常供油通路，另外，通过21U点向复位电磁阀（未图示）送出强制复位信号。

如图4所示，手动操作试验/复位机构及注油通路单元300的正常通路为：GGR润滑油（GGR F50D7）一路经自重式蓄能器310稳压后（失压维持10S供油）由12/13点通路供给前、后侧轴承油脱扣油缸113a、113b（如图1所示），另一路连至复位电磁阀320。复位电磁阀320与错油阀340、360配合，通过4→5→9/10提供复位活塞131回位油，通过7/8→6→X提供复位活塞131复位腔的排油，由此保证勾爪132处于前述松脱状态。错油阀330、350处于中间位置，2/3点与泄油回路连通保证超速脱扣销114注油试验回路无油压。

图5及图6示出了本发明一些实施例中的核电站汽轮机危急保安机构离线试验设备400，该离线试验设备系用于模拟GGR侧单元，以便通过离线的方式对GFR侧单元进行试验。该离线试验设备400包括两个伸缩式驱动单元410、若干个压力感测单元420以及处理单元430。该两个伸缩式驱动单元410用于与GFR侧单元的前侧先导脱扣阀210和后侧先导脱扣阀220相连，以控制主脱扣阀移动位置；该若干压力感测单元420用于感测GFR侧单元在进行试验过程中相应的油压信号；该处理单元430分别与该两个伸缩式驱动单元410及该若干个压力感测单元430连接，用于在接收到该若干个压力感测单元430的油压信号之后，输出控制信号给该两个伸缩式驱动单元410，控制该两个伸缩式驱动单元410伸展或者收缩。

离线试验设备400在一些实施例中可包括供油装置440、前后侧电磁脱扣按钮450、电磁复位按钮460、复位电磁阀470以及压力监视装置480。该供油装置包括大泵441和小泵442。大泵441用于提供较高压力（例如138Bar）的压力油，以模拟GFR油。小泵442用于提供较低压力（例如6.3Bar）的压力油，以注油和驱动伸缩式驱动单元410的油缸411。小泵442提供的压力油同时还分出一路，经由减压阀减压（例如减至1.6Bar）后，供低压油试验缸和复位活塞使用。前后侧电磁脱扣按钮450与处理单元430相连，电磁复位按钮460与复位电磁阀470相连。压力监视装置480与GFR侧单元相连接。

压力感测单元420在一些实施例中可为压力开关，其可包括前侧低油压测点MP1、后侧低油压测点MP2、前侧注油压力测点MP3、后侧注油压力测点MP4、前侧复位活塞左侧压力测点MP5、前侧复位活塞右侧压力测点MP6、后侧复位活塞左侧压力测点MP7以及后侧复位活塞右侧压力测点MP8，这些压力测点分别与GFR侧单元的MP1-低油压入口、MP2-低油压入口、MP3-前注油出口、MP4-后注油出口、MP5-复位油B口、MP6-复位油A口、MP7-复位油B口以及MP6-复位油A口相连。

如图7所示，压力感测单元420的前侧低油压测点MP1是连接于手动操作试验/复位机构及注油通路单元300的油路301上，油路301在核电站汽轮机危急保安机构中是与GGR侧单元的前侧轴承油脱扣油缸113a（如图1所示）相连，以检测该油路301中的油压，当前侧低油压测点MP1感测到油路301中的油压由高压变成低压时，表明在系统在做前侧润滑油低压试验，处理单元430接收到相应的信号后，驱动伸缩式驱动单元410a的油缸410a收缩，带动前先导式脱扣阀210左移，模拟现场设备的脱扣。压力感测单元420的后侧低油压测点MP2与手动操作试验/复位机构及注油通路单元300的油路302相连，油路302在核电站汽轮机危急保安机构中与GGR侧单元的后侧轴承油脱扣油缸113b（如图1所示）相连，同理，当后侧低油压测点MP2感测到油路302中油压由高变低时，表明是后侧润滑油低压试验，处理单元430接收到相应的信号后，驱动伸缩式驱动单元410b的油缸410b收缩，带动后侧先导式脱扣阀220左移，模拟现场设备的脱扣。

压力感测单元420的前侧注油压力测点MP3系连接于手动操作试验/复位机构及注油通路单元300的油路303上，油路303在核电站汽轮机危急保安机构中与GGR侧单元的前侧超速脱扣销114a（如图1所示）相连，用于往前侧超速脱扣销114a中注油，油压使飞锤向外甩出，模拟超速离心力的作用使脱扣销动作。因此，当前侧注油压力测点MP3感测到油路303中有压力时，表明系统在做前侧注油试验，处理单元430接收到相应的信号后，驱动伸缩式驱动单元410a的油缸410a收缩，带动前先导式脱扣阀210左移，模拟现场设备的脱扣。压力感测单元420的后侧注油压力测点MP4系连接于手动操作试验/复位机构及注油通路单元300的油路304上，油路304在核电站汽轮机危急保安机构中与GGR侧单元的后侧超速脱扣销114b（如图1所示）相连。同理，当后侧注油压力测点MP4感测到油路304中有压力时，表明系统在做后侧注油试验，处理单元430接收到相应的信号后，控制伸缩式驱动单元410b的油缸410b收缩，带动前先导式脱扣阀220左移，模拟现场设备的脱扣。

压力感测单元420的前侧复位活塞左侧压力测点MP5，与手动操作试验/复位机构及注油通路单元300的油路305相连，油路305在核电站汽轮机危急保安机构中与GGR侧单元的前侧复位活塞131a的左腔室（如图1所示）相连。压力感测单元420的前侧复位活塞右侧压力测点MP6，与手动操作试验/复位机构及注油通路单元300的油路306相连，油路306在核电站汽轮机危急保安机构中与GGR侧单元的前侧复位活塞131a的右腔室（如图1所示）相连。前侧复位活塞左侧压力测点MP5与前侧复位活塞右侧压力测点MP6两者联合生成复位信号，处理单元430接收到复位信号后，控制驱动伸缩式驱动单元410b的油缸410b伸展，而驱动前侧先导脱扣阀210右移。

压力感测单元420的后侧复位活塞左侧压力测点MP7以及后侧复位活塞右侧压力测点MP8，分别与手动操作试验/复位机构及注油通路单元300的油路307和油路308相连，其工作原理与前侧复位活塞左侧压力测点MP5和前侧复位活塞右侧压力测点MP6的工作原理基本相同，在此不再赘述。

再如图7所示，压力监视装置480在一些实施例中可包括压力表001LP、002LP、003LP、004LP、005SP以及006SP，压力表001LP、002LP分别接于GFR侧单元的前/后侧应急脱扣阀及隔离控制阀单元200的前侧出口和后侧出口上。压力表005SP、006SP分别接于前/后侧应急脱扣阀及隔离控制阀单元200的前后侧衬套活塞的后腔室上。压力表003LP、004LP分别接于注油油路和低压油油路上。

由上述可知，本发明一些实施例中的离线试验设备400能够模拟核电站汽轮机危急保安机构的多种现场试验，实现了核电站汽轮机危急保安机构的离线试验要求，为核电站汽轮机危急保安机构的的GFR侧单元试验提供了极佳的离线试验平台。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干个改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。