張媛媛，劉釗（福建福清核電有限公司，福建，350318）

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壓縮空氣系統(tǒng)儀表控制調(diào)試方法分析研究

張媛媛，劉釗
（福建福清核電有限公司，福建，350318）

摘 要：本文從儀控角度出發(fā)，介紹了壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)在調(diào)試期間，針對(duì)儀表控制設(shè)備所采取的各類調(diào)試方法，著重對(duì)調(diào)試期間發(fā)現(xiàn)的各種技術(shù)問題進(jìn)行探討，梳理出解決方案，為系統(tǒng)調(diào)試方案的有效改進(jìn)提供依據(jù)，并為后續(xù)機(jī)組調(diào)試提供經(jīng)驗(yàn)借鑒。

關(guān)鍵詞：壓縮空氣；儀表控制；調(diào)試

引言

壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)為整個(gè)核電站提供所需要的壓縮空氣，且壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)有三大類：一是主壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)，它主要供應(yīng)核電廠正常運(yùn)行、停堆維修以及安全殼壓力試驗(yàn)時(shí)的用氣；二是應(yīng)急空氣壓縮系統(tǒng)，主要為儀表用壓縮空氣分配系統(tǒng)提供后備氣源；三是常規(guī)島壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)，是在空氣壓力不足的情況下，通過切斷SAT系統(tǒng)的供氣，來確保核島的氣源［1］。本文介紹了壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)的儀表控制設(shè)備調(diào)試方法，對(duì)主要技術(shù)問題進(jìn)行了分析，同時(shí)針對(duì)壓縮空氣系統(tǒng)軟件控制邏輯問題，提出了解決方案。

1 核電站壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)組成

空氣壓縮機(jī)房（Z C子項(xiàng)）屬于核電站的“壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)”（SAP）。ZC子項(xiàng)所生產(chǎn)的壓縮空氣供應(yīng)給儀表用壓縮空氣分配系統(tǒng)（SAR）及公用壓縮空氣分配系統(tǒng)（SAT）。核島、常規(guī)島和BOP各廠房所用的壓縮空氣，由ZC廠房直接供應(yīng)；整個(gè)核電站所需的儀表用壓縮空氣是由ZC子項(xiàng)供氣到核島，經(jīng)設(shè)在核島連接廠房的應(yīng)急空氣壓縮機(jī)房內(nèi)的干燥、凈化裝置處理后供應(yīng)至用戶設(shè)備［2］。核島應(yīng)急空氣壓縮機(jī)房是ZC子項(xiàng)的應(yīng)急用設(shè)備。

2 儀表控制功能及調(diào)試方法

核電廠壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)SAP由多個(gè)部分組成，其中主壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)（以下簡寫0SAP）所含設(shè)備最多、控制最為復(fù)雜。下面以0SAP系統(tǒng)為例，介紹壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)的組成、功能及調(diào)試方法。

2.1 0SAP的組成

在ZC子項(xiàng)的控制室內(nèi)設(shè)置了一套全自動(dòng)控制器ACS4000，作為0SAP系統(tǒng)的核心控制設(shè)備。ACS4000系統(tǒng)適用于具有多臺(tái)空壓機(jī)及相關(guān)后處理設(shè)備的用戶，需要對(duì)壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)及相關(guān)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)、安全、可靠的監(jiān)測與控制、趨勢記錄、報(bào)表生成、實(shí)時(shí)/歷史報(bào)警功能、信息化集成。該系統(tǒng)控制柜可控制空壓站的全部設(shè)備，包括：6臺(tái)空氣壓縮機(jī)組、6臺(tái)干燥過濾器、6臺(tái)干燥器前電動(dòng)閥、6臺(tái)冷卻水泵、3臺(tái)冷卻塔等設(shè)備。ACS4000系統(tǒng)控制器可以按設(shè)計(jì)要求實(shí)現(xiàn)對(duì)ZC所有設(shè)備的全自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)無人值守。

2.2 0SAP系統(tǒng)工藝流程

（1）正常運(yùn)行

空壓站內(nèi)的六臺(tái)空氣壓縮機(jī)組是并聯(lián)布置的，生產(chǎn)的壓縮空氣經(jīng)干燥凈化裝置處理后，流經(jīng)緩沖罐，再通過GB溝輸送至各個(gè)用戶?？諝鈮嚎s機(jī)組由ZC子項(xiàng)設(shè)置的獨(dú)立的冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行冷卻。SEP系統(tǒng)水為補(bǔ)充用水。當(dāng)SEP系統(tǒng)水不可用時(shí)，用SEA系統(tǒng)水補(bǔ)水。在核電機(jī)組正常運(yùn)行條件下，空氣壓縮機(jī)房內(nèi)的空氣壓縮機(jī)組和相應(yīng)的干燥凈化裝置、冷卻水設(shè)備將根據(jù)系統(tǒng)的壓力信號(hào)部分投入工作；部分設(shè)備處于備用狀態(tài)［3］。

（2）特殊穩(wěn)態(tài)運(yùn)行

在某些特殊情況下，例如：另一臺(tái)核電機(jī)組停運(yùn)并進(jìn)行安全殼壓力試驗(yàn)，其它核電機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，ZC子項(xiàng)內(nèi)的六臺(tái)壓縮機(jī)及輔助設(shè)備將全部投入運(yùn)行。如果ZC子項(xiàng)的六臺(tái)空氣壓縮機(jī)組和相應(yīng)的輔助設(shè)備全部運(yùn)行，而壓空管網(wǎng)的壓力仍低于某一設(shè)定值時(shí)，位于核島連接廠房內(nèi)的應(yīng)急空氣壓縮機(jī)組則啟動(dòng)，向運(yùn)行的核電機(jī)組和BOP廠房供應(yīng)所需的SAR系統(tǒng)氣體。

（3）特殊瞬態(tài)運(yùn)行

當(dāng)供電不足或失去電源時(shí)，ZC子項(xiàng)內(nèi)的空氣壓縮機(jī)組將卸載并停運(yùn)以準(zhǔn)備再次啟動(dòng)。

2.3 系統(tǒng)控制柜功能

ACS4000系統(tǒng)控制柜的主要功能有：1）每臺(tái)空壓機(jī)的運(yùn)行（啟動(dòng)、加載、卸載、停機(jī)）與相應(yīng)臺(tái)數(shù)的干燥器/冷卻水泵/冷卻塔/電動(dòng)閥等輔助設(shè)備相連鎖；2）空氣壓縮機(jī)組具有順序控制、定期自動(dòng)切換的功能；3）空氣壓縮機(jī)組的運(yùn)行應(yīng)依照來自空壓站排氣總管的壓力信號(hào)來控制，以保障下游用氣壓力的穩(wěn)定；4）空壓機(jī)/干燥機(jī)/冷卻水泵/冷卻塔（風(fēng)扇）的控制方式有聯(lián)控和手動(dòng)控制兩種選擇方式；5）壓縮機(jī)組或各輔助設(shè)備發(fā)生故障后，同型號(hào)設(shè)備可自動(dòng)切換；6）系統(tǒng)控制器要輸出至電站DCS系統(tǒng)的信號(hào)［4］。

2.4 儀控設(shè)備調(diào)試內(nèi)容

2.4.1 邏輯控制通道試驗(yàn)

（1）驗(yàn)證安裝階段，模擬量信號(hào)以及控制信號(hào)接線；驗(yàn)證現(xiàn)場儀表與設(shè)計(jì)量程；

（2）驗(yàn)證執(zhí)行機(jī)構(gòu)或接觸器動(dòng)作正確；驗(yàn)證在KIC和BUP上的遠(yuǎn)程指示和報(bào)警正確。

2.4.2 系統(tǒng)部分啟動(dòng)及壓縮機(jī)試驗(yàn)

（1）驗(yàn)證空壓機(jī)控制邏輯并啟動(dòng)風(fēng)機(jī)進(jìn)行檢查；驗(yàn)證ACS4000上組態(tài)正確；

（2）驗(yàn)證空壓機(jī)與水泵、冷卻塔的連鎖控制正常；驗(yàn)證空壓機(jī)與干燥器的對(duì)應(yīng)次序以及隨機(jī)次序連鎖邏輯控制；驗(yàn)證ACS4000系統(tǒng)控制參數(shù)正常。

3 主要問題及解決方案

A C S 4 0 0 0控制柜屬于成熟的工業(yè)控制設(shè)備，其安裝、調(diào)試較為順利。調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)的主要技術(shù)問題是DCS二層邏輯與現(xiàn)場控制方式、設(shè)備內(nèi)部設(shè)計(jì)等不匹配等問題。以下舉例進(jìn)行說明。

3.1 0SAP 400KC的控制邏輯及信號(hào)電源問題

圖1 0SAP 400KC的控制邏輯FD圖

問題描述：A）FD圖中，KIC的開/關(guān)命令經(jīng)過RS觸發(fā)器后輸出為電平信號(hào)。例如，主控遠(yuǎn)控設(shè)備開，則ON命令的信號(hào)將保持；此時(shí)，設(shè)備切換到就地控制并關(guān)閉后切回遠(yuǎn)控，由于ON命令信號(hào)保持，設(shè)備將重新啟動(dòng)。B）DCS KIC發(fā)出的控制命令無法操作信號(hào)0SAP400RC的設(shè)備，經(jīng)分析為DCS LOT1端接報(bào)告中，該信號(hào)由DCS以48VDC供電；根據(jù)廠家設(shè)計(jì)文件以及與廠家溝通，該設(shè)備就地已經(jīng)供電。

解決方案：A）在400KCON和400KCOFF命令后面的RS觸發(fā)器加一個(gè)2S脈沖，將長信號(hào)變成一個(gè)短信號(hào)，使空壓機(jī)啟動(dòng)/關(guān)停后控制命令消失，避免發(fā)生誤動(dòng)作。B）將DCS輸出信號(hào)改為無源觸點(diǎn)，串入就地設(shè)備的電源控制回路，解決設(shè)備供電的問題。

3.2 1SAP_001DS、1SAP_002DS軟件修改

問題描述：在1SAP_001DS和1SAP_002DS的FD圖中，將007SP HIGH1處理為允許關(guān)信號(hào)。這樣當(dāng)001CO FORCED RUNNING SET為0，007SP LOW2為1時(shí)，BO01和BO02同時(shí)為1，自動(dòng)開和自動(dòng)關(guān)信號(hào)同時(shí)送往DCS二層，導(dǎo)致出現(xiàn)報(bào)警。

圖2 1SAP_001DS、1SAP_002DS控制邏輯FD圖

解決方案：當(dāng)001CO FORCED RUNNING SET為0，007SP LOW2為1時(shí)，在軟件中將001CO FORCED RUNNING SET非信號(hào)與007SP HIGH1信號(hào)“與”之后，構(gòu)成一個(gè)自動(dòng)關(guān)信號(hào)；將允許關(guān)信號(hào)默認(rèn)設(shè)置為1。可以避免自動(dòng)開和自動(dòng)關(guān)同時(shí)為1，且空壓機(jī)在上述狀況下可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)關(guān)的功能，不影響其他控制邏輯。

3.3 1SAP_203VA、1SAP_204VA軟件修改

圖3 1SAP_203VA、1SAP_204VA控制邏輯FD圖

問題描述：1SAP_203VA的FD圖見圖3。將007CC_2 CLOSE COMMAND和007SPH I G H 1“與”門后，處理為允許關(guān)信號(hào)，此時(shí)閥門同時(shí)允許開和關(guān)。若此時(shí)將0 0 1 C O FORCED RUNNING SET置為0，007SP LOW2或者007CC_1就地開啟為1時(shí)，F(xiàn)D圖中AUTO OPEN DEMAND自動(dòng)開和AUTO CLOSED DEMAND自動(dòng)關(guān)信號(hào)同時(shí)出現(xiàn)并送往DCS二層，導(dǎo)致二層出現(xiàn)報(bào)警。DCS二層原設(shè)計(jì)中沒有考慮就地啟動(dòng)與主控強(qiáng)制啟動(dòng)空壓機(jī)信號(hào)同時(shí)存在的情況。

解決方案：在軟件中將001CO FORCED RUNNING SET非信號(hào)與007SP HIGH1信號(hào)、007CC_2“與”之后，構(gòu)成一個(gè)自動(dòng)關(guān)信號(hào)；將允許關(guān)信號(hào)默認(rèn)設(shè)置為1。

4 結(jié)束語

壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)調(diào)試的成功為機(jī)組調(diào)試做好了空氣準(zhǔn)備，為機(jī)組安全運(yùn)行做好了空氣準(zhǔn)備［5］。本文介紹了壓縮空氣系統(tǒng)儀表控制設(shè)備調(diào)試的方法和在調(diào)試期間發(fā)現(xiàn)的問題，以及現(xiàn)場實(shí)施的處理方案，有助于系統(tǒng)調(diào)試方案的改進(jìn)，為后續(xù)機(jī)組調(diào)試提供經(jīng)驗(yàn)借鑒。

參考文獻(xiàn)

［1］ 空壓機(jī)儀控系統(tǒng)優(yōu)化改造.邱發(fā)春，周艷紅，吳向軍.

［2］ 福清核電廠1、2號(hào)機(jī)組壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)手冊(cè).中國核電工程有限公司.

［3］ 福清核電廠1、2號(hào)機(jī)組儀用壓縮空氣分配系統(tǒng)手冊(cè).中國核電工程有限公司.

［4］ 福清核電廠1、2號(hào)機(jī)組儀用壓縮空氣分配系統(tǒng)手冊(cè).華東電力設(shè)計(jì)院.

［5］ 核電機(jī)組壓縮空氣系統(tǒng)調(diào)試中的若干問題探討.林仲.

Analysis Method of Instrument Control Commissioning in Compressed Air Production System

Yuanyuan Zhang， Zhao Liu
（Fujian Fuqing Nuclear Power Co.，Ltd， Fujian， 350318， China）

Abstract：This paper presented kinds of commissioning method in instrument control field，discussed main technical problems that was found during commissioning.The paper presented the solutions of these problems，which provided basis on improved commissioning plan.Its experience and reference are useful for the follow-up units commission.

Key words：Compressed Air； Instrument Control； Commissioning

中圖分類號(hào)：TH864

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：2095-8412 （2016） 02-151-04

DOI：工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新 URL： http//www.china-iti.com 10.14103/j.issn.2095-8412.2016.02.011

作者簡介：

張媛媛（1986-），女，助理工程師，大學(xué)本科，任職：福建福清核電有限公司，從事工作：核電廠儀控調(diào)試、檢修。

E-mail： 119272903@qq.com

劉釗（1986-），男，工程師，大學(xué)本科，任職：福建福清核電有限公司，從事工作：核電廠電儀調(diào)試、電力市場研究。