王蘭蘭（中國核電工程有限公司，北京 100840）

章振宇 （中核核電運行管理有限公司，浙江 海鹽 314300）

廖勝勇，王占元，李珊珊 （中國核電工程有限公司，北京 100840）

方家山核電工程儀控系統(tǒng)調試的典型問題分析

王蘭蘭（中國核電工程有限公司，北京 100840）

章振宇 （中核核電運行管理有限公司，浙江 海鹽 314300）

廖勝勇，王占元，李珊珊 （中國核電工程有限公司，北京 100840）

解決現場調試問題，首先要找到問題根源，理清設計、系統(tǒng)運行、試驗方法等的上下游之間的關聯(lián)，結合現場情況制定最佳解決方案。更好、更高效地解決現場出現的問題，來自于對現場情況的充分了解與調試各方的充分溝通，本文列舉了一些系統(tǒng)調試出現的問題并詳細論述了問題的解決過程。

消防水生產系統(tǒng)（JPP）；系統(tǒng)調試；化學和容積控制系統(tǒng)（RCV）；

Ketwords: Firef i ghting watering production system (JPP); System commissioning; Chemical and volume control system

1 引言

方家山核電工程是秦山一期核電工程的擴建項目，在引進、消化、吸收國外先進技術的基礎上，結合20 多年來的漸進式改進和自主創(chuàng)新形成的“二代加”百萬千瓦級壓水堆、并擁有自主品牌的核電技術。作為現場儀控調試人員和設計代表，處理了很多儀控系統(tǒng)調試方面的問題。在這過程中，有些問題非常典型，現把典型問題的解決方案總結出來，以期為今后的核電工程建設提供一定的借鑒和參考。

2 調試活動簡介

2.1 調試的目的

? 全面檢驗核電站的設計、設備制造和施工安裝質量，證明核電站各個部件、系統(tǒng)和機組的性能符合設計要求，這些要求包括：安全準則、合同規(guī)定的性能、以及調試時所能模擬的各種瞬態(tài)；

? 驗證電站各種構筑物、設備、系統(tǒng)及整個機組在所有工況下都能夠安全運行；

? 對設備、系統(tǒng)進行運行考驗，暴露并消除潛在的缺陷，以提高核電站的運行安全可靠性；

? 使運行人員熟悉電站的操作，驗證并生效運行規(guī)程、定期試驗程序和事故處理規(guī)程，最后將滿足上述要求的核電站移交給生產部門。

2.2 調試階段的劃分

調試試驗主要分為3個階段進行，包括：

方家山核電工程調試試驗主要階段的劃分如表1所示。

表1 調試試驗主要階段

3 現場問題處理情況簡介

常見問題分類及原因分析

在調試期間，發(fā)現和處理的問題，主要可分為以下幾大類型：

? 系統(tǒng)移交后，由調試提出的測點問題；

? 儀表采購及安裝問題；

? 邏輯澄清及修改問題；

? DCS設計問題；

? 端接問題；

? 材料替換問題；

? 儀表信息澄清等。

4 典型問題分析

4.1 消防水池液位報警無法實現問題

4.1.1 問題描述

工藝負責人在調試時發(fā)現消防水池液位報警一直無法實現，通過現場查看，發(fā)現液位開關的自帶電纜只接了一根，還有一根在現場懸空，如圖1所示。

圖1 消防水池液位報警開關

4.1.2 問題處理

JPP系統(tǒng)手冊9.3.2節(jié)，如表2所示上只有一塊SN類型的儀表，而系統(tǒng)手冊11.5章就地盤箱柜布置圖，如圖2所示，同一個位號卻有兩個SN1，SN2，現場實際到貨也只有一塊表，施工單位不知道如何接線，因此只接了一根，另一根電纜不知道如何端接[2]。

圖2 就地盤箱柜布置圖

4.1.3 分析處理

針對消防水池液位報警無法實現問題，聯(lián)合工藝系統(tǒng)工程師、現場調試工程師、DCS工程師等進行了深入討論分析，討論分析主要從以下三個方面出發(fā)：

? 現場到貨設備是否與設計文件一致；

? 設計上是否有問題，若設計上有問題，則先從設計上制定解決方案，再做后續(xù)改進；

? 施工方是否充分理解設計意圖，施工方案是否正確，要做好設計交底工作。

經過討論分析，并查看了相關設計文件，發(fā)現現場到貨與技術規(guī)格書及系統(tǒng)手冊9.3章中要求一致，這樣的話，排除了第一種可能性，那接下來就看設計文件自身有沒有問題，根據這個思路去查看相關設計文件，最終對消防水池報警無法實現所存在的幾個問題處理結果如下：

（1）一個設備有多個通斷傳感器的問題

設備標識在設計程序ENG文件中有明確說明，如果某支傳感器提供若干不同的通/斷數據或模擬數據，則這些不同數據應當分別予以標識，而該傳感器本身只用一個設備標識號予以標識。

對于多觸點通/斷傳感器：

? 傳感器代碼：001 ST；

? 第一觸點代碼：001 ST1；

? 第二觸點代碼：001 ST2。

這個問題屬于設計程序手冊內容，是基本的工程基礎文件，無需設計處理，是施工單位沒有對設計文件進行充分的理解，在工程施工中應該與設計單位進行充分的溝通，充分理解設計者的設計意圖。

（2）施工方沒有正確理解設計圖紙

通過現場檢查問題發(fā)現，很多情況下施工方沒有正確理解設計圖紙。以SN為例，通過圖1可以看出，每個液位開關有兩個微動開關，需要接兩根電纜，通過查看系統(tǒng)手冊11.5章，設計文件沒有問題，同時發(fā)現根據MIP浮子開關技術規(guī)格書，每塊儀表廠家應該提供兩個航空插頭，而現場到貨只有一個航空插頭，此問題應該是采購部負責范疇，采購部應根據合同要求讓浮子開關供貨商補供航空插頭。

（3）造成工藝系統(tǒng)設計與儀表設計之間不一致

根據儀表及儀表架組裝圖YKS56消防水池低低液位開關001SN1 002SN1安裝位置為-16.3m，根本不可能按照距離池底（-18m）0.5m處發(fā)出低低液位報警。

經咨詢系統(tǒng)負責人，消防水池的池底標高曾修改過，（-15m、-16.1m、18m）（但工藝消防系統(tǒng)主設沒及時給儀控專業(yè)提資，致使文件之間呼應的不一致）。池底標高修改，致使儀表整定值也需修改，而儀表整定值的修改是通過調整纜繩長度來實現，修改后的纜繩長度設計見表3所示（根據工藝要求，SN設定值的數值受現場調試的影響，故此儀表應允許現場對SN出廠設定值進行二次調節(jié)）：

表3 修改后的纜繩長度

但是，纜繩長度是按照當時的接口來做，如表4所示，由于MIP的液位開關采用的是恒浮子式浮力系統(tǒng)，更換纜繩無法在現場進行，只能將液位開關返廠進行更換纜繩并對儀表進行重新標定，而PX泵房已經進水，現場只能把泵房的水抽干，進行返廠處理。

表4 非核級浮子液位開關接口技術規(guī)格書

4.1.4 問題反思

（1） 做好接口工作

工程的開展包括設計、施工及試運行三個部分，儀表及自控系統(tǒng)施工的附屬性很強，受到其他各個專業(yè)的約束，特別是工藝、設備和管道施工的約束，因此上游設計有修改時要及時給下游專業(yè)提資，以保證設計文件的呼應一致性，以免造成已經采購的儀表設備補充訂貨或者變更的情況發(fā)生。

（2） 圖紙的正確理解

圖紙是施工的依據，是最重要的技術文件。關于圖紙的設計和管理程序在ENG文件中有詳細的規(guī)定，施工管理者要充分理解設計者的意圖，如有問題，要在設計交底時及時與設計方進行交流、討論。

（3） 各專業(yè)要做好配合工作

采購方是根據技術規(guī)格書進行相關設備的采購，對于設備到貨要與采購合同、技術規(guī)格書要求的配件進行核對，現場調試過程中會遇到很多技術性的問題，技術問題在技術規(guī)格書里要有詳細的規(guī)定，各專業(yè)之間要互相協(xié)作，將問題及時反饋給相關方，確保調試順利進行。

4.2 設備自帶電纜無法拆卸問題

4.2.1 問題描述

AL子項的SRE451VK上電磁閥自帶電纜長度較短，如圖3所示，且無法拆卸，無法與SRE101AR設備進行端接。

圖3 SRE451VK自帶電纜

圖4 系統(tǒng)手冊11.1章控制電纜系統(tǒng)圖

圖5 閥門電氣接口圖

4.2.2 問題處理

針對設備自帶電纜無法拆卸問題，聯(lián)合工藝系統(tǒng)工程師、現場調試工程師、DCS工程師等進行了深入的溝通，主要從以下三個方面出發(fā)：

? 現場到貨設備是否與設計文件一致；

? 設計上是否存在問題，若設計方有問題，則先從設計上制定解決方案，再做后續(xù)改進；

? 施工方是否充分理解設計意圖，要做好設計交底工作。

通過查看系統(tǒng)手冊11.1章控制電纜系統(tǒng)圖[3]，如圖4所示，電磁閥到控制柜的電纜并非設備廠家自帶，屬于甲供電纜，通過查找廠家資料，發(fā)現這類閥門確實存在電磁閥自帶電纜無法與設備進行端接的問題，但廠家已將圖紙升版處理，通過快速接頭與甲供電纜連接，如圖5所示。將此情況反饋施工單位，問題得以解決。圖紙是施工的依據，是最重要的技術文件，施工單位在施工時一定要確保拿到的是最新版的文件，所以這時就凸顯出文檔流程的重要性，工程要做好各方面的配合工作，一個環(huán)節(jié)出現問題，就會給其他環(huán)節(jié)造成瓶頸。

4.2.3 問題反思

現場到貨的儀表或閥門，設計沒有要求自帶電纜，但有些閥門本身帶有電纜，有些電纜參數滿足要求，但部分電纜長度不夠接到預定接線箱。

在此情況下，有些自帶的電纜能拆下來，換上甲供的電纜；有些是自帶線和設備（儀表或閥門）端子澆筑在一起的情況，無法拆卸。這種情況，解決辦法是增加轉接箱。還有些K1類閥門的每個限位開關有兩根自帶電纜，且難以拆卸。最后是將其中一根加堵頭盤在一側備用。

因此，在儀表采購期間，要做好儀表接口工作，明確安裝附件、接口、端接、外形尺寸、排污、安裝孔等，并注意約束儀表供應商按照設備接口加工。

4.3 RCV兩個冗余電磁閥的命令輸出至就地不能同時有效

4.3.1 問題描述

RCV 003VP_CO1_NP和_CO2_NP命令同時輸入至同一塊PLM模塊，由于PLM模塊的輸出A、B存在優(yōu)先級關系，不能同時輸出。則RCV 003VP_CO1_NP和RCV 003VP_CO2_NP命令不能同時為1，則就地的電磁閥RCV003VP不能正常打開，不能正常實現設計功能。

4.3.2 問題處理

針對RCV兩個冗余電磁閥的命令輸出至就地不能同時有效問題，聯(lián)合工藝系統(tǒng)工程師、現場調試工程師、DCS工程師等進行了深入的溝通，主要從以下三個方面出發(fā)：

? DCS模板圖與接線圖是否能夠對應，排除由于其自身原因造成接線錯誤；

? 現場調試時臨時變更端子接線；

? I/O清單提錯。

（1）查看系統(tǒng)手冊6.2章邏輯圖部分，在備注一欄中有這樣一句話“與電站可用率密切相關，輸出模塊需要冗余”[4]，但是根據DCS供貨商的設計方案，I/A到PLM確是用兩個FBM242分別輸出，但從隔離模塊到PLM端口是直接并到同一個PLM端口，輸出同時控制兩個EL。

根據供貨商提供的柜間電纜設計文件CABLE LISTING，其設計的閥門接線與PLM機柜的接線如表5、表6所示：

表5 Unit1&2 NC and NC+ Copper Interconnect Cable Listing

表6 FJS1_1E_Cable_List

由于PLM機柜內部布置較滿，故沒有用兩塊PLM模塊，而根據FD圖，如圖6所示，RCV003VP是由兩個不用的FBM242輸出指令（不同的CP）實現的，由于PLM機柜到達現場已經執(zhí)行到一定階段，若要修改則會涉及技術、商務等諸多問題，DCS供貨商一般不會同意去在PLM機柜內部重新增加端子。

圖6 RCV003VP的FD圖

（2）RCV 003VP_CO1_NP和_CO2_NP命令同時輸入至同一塊PLM模塊，由于PLM模塊的輸出A，B存在優(yōu)先級關系，不能同時輸出。則RCV 003VP_CO1_NP和RCV 003VP_CO2_NP命令不能同時為1，則就地的電磁閥RCV003VP不能正常打開。針對此問題，聯(lián)合工藝系統(tǒng)工程師、現場調試工程師、DCS工程師等進行了深入溝通，根據DCS供貨商提供的典型回路圖，擬定按照如下方案變更系統(tǒng)控制策略：

將隔離機柜127/129AR出來的信號接至同一個PLM機柜119AR的2B模塊，根據設計理念，2A模塊（控制關命令）優(yōu)先于2B模塊（控制開命令），這樣的話我方的端接文件系統(tǒng)手冊11.4章KCO側RRI系統(tǒng)端子連接表，11.6章控制/測量電纜端接清單也會相應修改。

（3）而RCV003VP采用雙線控制（線路，電磁閥功率），這樣的話2B端子就造成了一個端子的每根接線為四根，但是國標GB50171-92[5]第四章《二次回路結線》中有描述“每個接線端子的每側接線宜為根不得超過根對于插接式端子不同截面的兩根導線不得接在同一端子上對于螺栓連接端子當接兩根導線時中間應加平墊片”（電氣裝置安裝工程盤、柜及二次回路結線施工及驗收規(guī)范，如圖）每個端子最多壓接兩根線芯，鑒于以上問題，給IOM發(fā)審查意見，讓其增加接線端子。這樣的話，會造成我方設計文件的修改。

注意：RPE017VP，027VP，055VE也是采用雙電磁閥控制，但是在LD圖上沒有要求“輸出模塊冗余”，所以I/A只輸出一個DO去PLM，然后PLM的輸出同時控制兩個電磁閥，如表7所示。

表7 FJS1_1E_Cable_List

然而，RPE017VP，027VP，055VE，DVK001/002VAI也造成了一個端子壓接兩根線芯的情況，跟負責人溝通，讓一并給DCS供貨商發(fā)審查意見，由于柜間電纜的最終設計由IOM負責只能通過DRCS對其文件進行審查，現場施工最終需要按照DCS供貨商的設計圖紙執(zhí)行。因此，讓設總督促DCS供貨商修改接線文件，之后我方再修改DCS端接文件。

4.4 電磁閥外殼接地導致直流48V段接地報警

4.4.1 問題描述

某日，電氣人員巡檢發(fā)現1LCB，直流48V段發(fā)接地報警。對應支路：1LCB02K1，1KCS114TB；1LCB03M1，1KCS116TB。

同時發(fā)現1LMA，交流220V段接地報警，對應支路：1LMA02K3，1KZC001CR。

要求儀控盡快安排檢查，消除接地故障。

4.4.2 問題處理

儀控人員在現場對涉及的KCS機柜本體進行了接地檢查和絕緣檢查，發(fā)現接地電阻和絕緣電阻均符合要求，初步判斷問題來自于現場。

儀控人員通過排查法逐一將現場的負荷斷開。

最后確認：48V直流電源負端接地，引起接地的設備為電磁閥1ETY042A的CO信號的負端，公司人員在現場檢查后發(fā)現該信號負端碰到了電磁閥的外殼。然而，在正常情況下負端不應該接觸到電磁閥外殼，否則會給設備運行帶來極大隱患，必須找出根本原因。

儀控人員經過仔細檢查電磁閥本體后發(fā)現：根本原因是電磁閥本體接線設計距離外殼很近，當電磁閥接線后很容易碰殼。

根據這一情況，儀控現場設計了解決方案：在每個這種類型電磁閥接線完成后在外殼和電纜之間再加一層絕緣膠布處理，可以在現有設備設計的情況下解決這一問題。

4.4.3 問題反思

對于弱信號測量來說，接地無疑是很重要的，單設備接地很可能會影響到整個供電回路和信號回路的穩(wěn)定，因此對于任何一個接地問題都不能掉以輕心，必須找出問題根源。

5 結語

方家山核電工程1+9號機組于2013年12月開始了熱試，作為現場工程參與人員，欣慰之余，亦有些許體會：

（1）現場出現的問題是多種多樣的，但解決問題的思路是清晰的，即首先弄清楚問題是什么，然后制定實施方案，即怎么辦的問題，加強溝通，及時反饋，最終形成可行的解決方案。

（2）現場有些問題經常涉及各個專業(yè)的交叉知識，這時就需要及時與他人溝通，弄清具體情況，共同尋找問題突破口?，F場曾出現一個問題，ASG的一個液位值調試好幾次，怎么也測不準，不知道是工藝的問題還是儀表測量的問題，經過大家反復查看，發(fā)現在一個隱秘的一次閥后有個彎管，有了彎管就必然會存水，導致測量不準，彎管改直后液位測量正常。

（3）調試出現的問題，有時是因為安裝時的不規(guī)范引起的?，F場曾出現過RRI、ASG等的SN儀表動作閾值與整定值不符，經查，就是由于安裝時的不規(guī)范引起的，平時注意掌握一些安裝方面的知識對調試工作會很有幫助。

[1] 核島調試總大綱[Z]. 2013.

[2] 消防水生產系統(tǒng)JPP系統(tǒng)手冊[Z]. 2012.

[3] 放射性污水回收系統(tǒng) (SRE) 系統(tǒng)手冊[Z]. 2012.

[4] 化學和容積控制系統(tǒng) (RCV) 系統(tǒng)手冊[Z]. 2012.

[5] GB50171-92 電氣裝置安裝工程盤、柜及二次回路結線施工及驗收規(guī)范[S].

[6] 李華升. 調試過程質量控制[J]. 核科學與工程, 2010, S1.

[7] 王家勝. 核電站數字化儀控系統(tǒng)改造中幾種控制系統(tǒng)綜合應用分析[J].核科學與工程, 2005.

[8] 劉繼春, 王曄. 集散控制系統(tǒng)在嶺澳核電站中應用[J]. 電力自動化設備, 2010.

[9] 徐偉. 方家山核電站數字化儀控系統(tǒng)淺談[J]. 企業(yè)技術開發(fā), 2011 (6) .

[10] 王家勝. 核電站數字化儀控系統(tǒng)改造中幾種控制系統(tǒng)綜合應用分析[J].核科學與工程, 2005, 25 (3) : 231 – 238.

圖3 系統(tǒng)的運行流程

系統(tǒng)上電后，首先運行bootloader，它對必要的硬件進行初始化后，將內核鏡像加載到主存，并將控制權交給內核，完成引導和加載。內核啟動后會掛載根文件系統(tǒng)rootfs，并執(zhí)行根文件系統(tǒng)下的init程序創(chuàng)建用戶空間的第一個進程。Init進程會讀取/etc/init. d/rcS腳本文件啟動控制器軟件。當前bootloader采用u-boot實現，kerenl采用2.6.39版本，rootfs使用busybox構建。

4 結語

軟PLC技術簡化了工廠自動化的體系結構，把控制、通信、人機界面以及各種特定的應用全都合為一體，運用于同一個硬件平臺上。它相對于傳統(tǒng)PLC，以其開放性、靈活性和較低的價格占有很大優(yōu)勢。本文提出的基于軟PLC技術的可編程軟件系統(tǒng)完全符合IEC61131-3標準，支持標準定義的5種編程語言，可廣泛應用于機械制造、汽車和過程自動化行業(yè)。

參考文獻：

[1] 黃延延, 林躍等. 軟PLC技術研究及實現[J].計算機工程, 2004, 30 (1) .

[2] 羅燕華, 等.一種軟PLC技術的研究及實現[J].計算機與數字工程, 2007, 35 (2) .

[3] 周峰, 等. 軟件PLC編輯系統(tǒng)的設計與實現[J]. 計算機工程與應用, 2005, 41 (7) .

[4] 彭瑜.PC控制的新近進展[J]. 世界儀表與自動化, 2001,5 (3) : 14–22.

[5] 田澤.嵌入式系統(tǒng)開發(fā)與應用[M].北京: 北京航空航天出版社, 2005, 1-133.

[6] 魏忠, 蔡勇, 雷紅衛(wèi). 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)詳解[M].北京: 電子工業(yè)出版社, 2003.

[7] AlessandroRubini. Linux Device Drivers [Z]. O’Reilly&Associates公司, 1998.

[8] Neil Matthew,Richard Stones.Beginning Linux Programming, Third Edition[M].2004.

作者簡介

黃兵（1983-），男，內蒙古鄂爾多斯人，中級工程師，碩士，現就職于北京中油瑞飛信息技術有限責任公司，主要從事工業(yè)自動化控制器RTU、 PLC相關產品技術開發(fā)方面的工作。

郭月明（1975-），男，江西人，高級工程師，本科，現就職于北京中油瑞飛信息技術有限責任公司，主要從事工業(yè)自動化儀表方面的研究。

計小軍（1976-），男，江西九江人，軟件工程師，碩士，現就職于北京中油瑞飛信息技術有限責任公司，主要從事嵌入式開發(fā)方面的研究。

Analysis on I&C System Representative Commissioning Problems in Fang Jia Shan Nuclear Power Plant

To solve the plant fi eld problems during the test and start-up, the key is to fi nd the problem source. To achieve the optimized method, the fi eld environment, the relation of design, operation and test must be clarif i ed. To solve the plant fi eld problems efficiently, the field environment shall be understood deeply and the engineers shall have a perfect communication during plant test and start-up period. Some problems for plant test and start-up are illustrated and the solutions are also addressed in detail.

王蘭蘭（1985-），女，江蘇人，本科，現就職于中國核電工程有限公司，主要研究方向為核電站核輔助系統(tǒng)的儀控設計和科研工作。

章振宇（1981-），男，江蘇常州人，高級工程師，本科，現就職于中核核電運行管理有限公司，主要從事儀控方面的研究。

廖勝勇（1981-），男，湖北人，工程師，研究生，現就職于中國核電工程有限公司，主要從事核電廠儀控設計方面的工作。

王占元（1985-），男，吉林人，工程師，研究生，現就職于中國核電工程有限公司，主要從事核電廠儀控設計方面的工作。

李珊珊（1982-），女，安徽人，工程師、本科，現就職于中國核電工程有限公司，主要從事核電廠儀控設計方面的工作。

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1003-0492(2014)02-0076-06

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