基于故障树方法某汽轮机超速保护系统可靠性分析

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1、第56卷第5期汽轮机技术V01．56No．52014年1O月TURBINETECHNOLOGY0ct．2014基于故障树方法的某汽轮机超速保护系统可靠性分析祖新星，胡小锋，陈蓉(1上海交通大学机械与动力工程学院，上海200240；2上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂，上海200240)摘要：所讨论某汽轮机组，其超速保护系统与常规的西屋机组存在较大的差异，对该保护系统结构及工作原理进行分析并构建了完整的系统失效故障树模型，对故障树进行了最小割集定性分析，并采用蒙特卡洛方法进行定量计算，为超速保护系统设计及定期检修提供了理论依据。关键词：

2、核电汽轮机；超速保护系统；故障树分析；蒙特卡洛方法分类号：TK264．2文献标识码：A文章编号：1001—5884(2014)05-0371-04FaultTreeAnalysisUseinaNuclearSteamTurbineOverspeedProtectionSystemZUXin—xing，HUXiao—feng，CHENRong(1SchoolofMechanicalEngineering，ShanghaiJiaoTongUniversity，Shanghai200240，China；2ShanghaiElectricPow

3、erGenerationEquipmentCo．，Ltd．ShanghaiTurbinePlant，Shanghai200240，China)Abstract：Theover-speedprotectionsysteminthetalkednuclearsteamturbinehasabigdifferencecomparedtocommonusedWestinghouseunits．Thispaperanalyzedthissystem’Sstructureandworks．Thenafaulttreemodelwasbuilt．Th

4、equalitativeanalysismethodwasusedtofindoutalltheminimalcutsets．Atlast，MonteCarlomethodwasusedtocalculatesystem’Sfailureprobability，andanalyzethedegreeofimpo~ancehowaminimumcutsetoranindividualbasiceventaffectthetotalprobabilityoffailure．AlltheseworksCangivereferencesands

5、uggestionsonthedesignandoperationofthenuclearsteamturbineoverspeedprotectionsystem．Keywords：nuclearsteamturbine；over-speedprotectsystem；faulttreeanalysis；montecarlomethod统使控制阀关闭，防止汽轮机转速进一步升高；当转速达到0前言或超过额定转速的110％时，ETS系统迅速关闭所有控制阀和主汽阀，使汽轮机紧急停机。汽轮机是核电站安全运行的重要设备，汽轮机在运行、停机或者甩负

6、荷等状态下，可能因为操作人员操作失误或者调节系统的故障，使转子转速超过额定转速，为保证汽轮机的运行安全，所有的汽轮机都装备有严密的超速保护系统。超速保护系统的可靠性是汽轮机组安全运行的重要保证，因而超速保护系统的可靠性分析与评价是设计与运行人员非常关注的问题_ll2J。与常规引进型西屋机组相比，某汽轮机厂开发的汽轮机组保护系统在超速保护、液压停机系统和信号的处理等方面存在较大的差异J。图1超速保护系统工作原理图1超速保护系统结构控制阀及主汽阀结构及工作原理如图2所示。常规高压抗燃油机组，采用停机电磁阀(AST电磁阀)组成串并联结超速保护

7、系统分为两部分：OPC(超速保护控制)和ETS构，通过动作AST电磁阀泄去自动停机油压，再使所有油动(紧急停机系统)⋯。首先依靠OPC进行保护调节，将汽轮机快速动作关闭控制阀或主汽阀。本超速保护系统将停机机组的转速控制在安全范围。当OPC系统不能将汽轮机的信号分散到控制单个油动机，每套控制阀或主汽阀系统包括转速控制在安全范围时，ETS立即动作切断高压汽源，从而2个快关电磁阀、2个单向阀、1个伺服阀、1个单侧油动机、1防止汽轮机组的超速毁灭性事故发生。系统工作原理如图1个进汽阀门。机组正常运行状况下，伺服阀⑤始终打开，快所示，当汽轮机转速

8、达到或超过额定转速的103％时，OPC系关电磁阀⑥⑦始终带电关闭。高压抗燃油经过隔绝阀和滤收稿日期：2014-02-09作者简介：祖新星(1988一)，男，硕士研究生，研究方向为核电汽轮机运行可靠性。372