張小輝 沈超 呂凱

【摘 要】論文針對(duì)核電項(xiàng)目汽輪機(jī)在調(diào)試啟動(dòng)過程中多次閃發(fā)瓦振探頭故障報(bào)警問題，通過瓦振探頭工作原理、信號(hào)干擾源、通道傳輸過程、差異性等全面分析，提出汽輪機(jī)瓦振探頭故障閃發(fā)引發(fā)跳機(jī)風(fēng)險(xiǎn)的控制措施和問題處理方案，解決了汽輪機(jī)瓦振探頭閃發(fā)的問題，降低了汽輪機(jī)跳機(jī)風(fēng)險(xiǎn)。

【Abstract】In view of the frequent failure alarm of the flash fault of the vibration probe in the process of debugging steam turbine of a nuclear power project， the paper comprehensively analyzes the working principle of watt-vibratory probe， signal interference source， channel transmission process and difference. It puts forward the control measures and problem solving scheme of the risk of jumping machine caused by the fault flash of turbine tile vibration probe， which can solve the problem of flicker of turbine tile probe， and reduce the jump risk of the turbine.

【關(guān)鍵詞】瓦振探頭；故障閃發(fā)；信號(hào)干擾

【Keywords】 tile vibration probe； fault flash； signal interference

【中圖分類號(hào)】TK268 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2018）11-0179-02

1 引言

2018年5月24日，某電廠5號(hào)機(jī)執(zhí)行完電源切換試驗(yàn)后機(jī)組處于跳堆、跳機(jī)狀態(tài)。當(dāng)日下午，在機(jī)組再次沖并前，現(xiàn)場巡檢查詢控制系統(tǒng)畫面及報(bào)警日志，發(fā)現(xiàn)5號(hào)機(jī)汽輪機(jī)1～6瓦共12個(gè)瓦振探頭在5月24 下午13：04：33 同時(shí)閃發(fā)瓦振探頭故障信號(hào)約0.6s，1～6瓦瓦振均觸發(fā)2取2故障跳機(jī)保護(hù)信號(hào)。在該時(shí)間段1～6瓦瓦振測量數(shù)值穩(wěn)定正常，其他軸系振動(dòng)、溫度測量數(shù)據(jù)也無異常，現(xiàn)場確認(rèn)報(bào)警觸發(fā)前后在汽輪發(fā)電機(jī)及軸承箱處均無相關(guān)工作。

5號(hào)機(jī)采用的是西門子百萬千瓦機(jī)組，汽輪機(jī)安全監(jiān)視系統(tǒng)（GME）使用的是Vibro生產(chǎn)的TSI傳感器，其中瓦振探頭使用的是壓電式加速度傳感器CA202，壓電加速度計(jì)通過內(nèi)部敏感芯片輸出一個(gè)與加速度成正比的電荷信號(hào)，通過電荷信號(hào)調(diào)理器IPC704將接收到的電荷信號(hào)放大轉(zhuǎn)換成偏置12mA的交流uA信號(hào)。傳感器和前置器通過帶屏蔽的延伸電纜連接，這段信號(hào)由于是電荷信號(hào)，抗干擾能力比較弱。汽輪機(jī)瓦振探頭閃發(fā)故障已在多臺(tái)機(jī)組出現(xiàn)，而且根據(jù)西門子邏輯圖設(shè)計(jì)同瓦的兩個(gè)瓦振探頭同時(shí)閃發(fā)故障，汽輪機(jī)直接保護(hù)跳機(jī)。閃發(fā)故障由于復(fù)現(xiàn)性困難，復(fù)現(xiàn)故障后果難以接受等原因，對(duì)現(xiàn)場進(jìn)行問題查找造成一定困擾。

2 原因分析

2.1 瓦振探頭工作原理

現(xiàn)場瓦振探頭測量的微小電荷信號(hào)經(jīng)前置器放大后，通過硬接線送入5GME001AR 的MPC4卡件進(jìn)行信號(hào)處理。瓦振過程信號(hào)分為直流電流分量與交流電流分量兩部分。

直流電流分量（OK值）作為通道故障判斷的依據(jù)， OK值的判斷范圍組態(tài)設(shè)置為7～17mA。瓦振探頭在正常運(yùn)行情況下，偏置電流為12mA。直流分量超出設(shè)定范圍后經(jīng)卡件內(nèi)部繼電器觸發(fā)通道故障報(bào)警輸出至5GSE002AR的FUM卡。故障信號(hào)在觸發(fā)后消失時(shí)存在10秒鐘延時(shí)，該機(jī)制是在卡件內(nèi)固化的，無法通過組態(tài)進(jìn)行修改。

交流分量為振動(dòng)信號(hào)的輸出，經(jīng)MPC4/IOC4T卡件運(yùn)算轉(zhuǎn)化為4～20mA標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)（對(duì)應(yīng)0～20mm/s的物理量程）送往5GSE002AR機(jī)柜后做進(jìn)一步處理（閾值判斷、報(bào)警、保護(hù)、畫面顯示）。（圖1）

2.2 瓦振探頭觸發(fā)故障信號(hào)原因分析

根據(jù)汽輪機(jī)瓦振探頭故障信號(hào)觸發(fā)原理，對(duì)可能的原因分析如下：

2.2.1 軸系強(qiáng)電磁干擾

汽輪機(jī)廠房環(huán)境復(fù)雜，大功率電機(jī)較多，還涉及頻繁啟停，電磁干擾大，若轉(zhuǎn)子存在電勢干擾，可能導(dǎo)致多個(gè)探頭同時(shí)受到影響，其他機(jī)組出現(xiàn)過因打雷導(dǎo)致觸發(fā)瓦振故障信號(hào)的情況，因此該原因?qū)е鹿收祥W發(fā)的可能性較高。

2.2.2 瓦振前置器和卡件故障

前置器故障會(huì)導(dǎo)致直流分量受到影響，進(jìn)而導(dǎo)致瓦振故障觸發(fā)，但12個(gè)汽輪機(jī)瓦振探頭的前置器和卡件均獨(dú)立布置，同時(shí)工作異常的可能性較低，交流分量對(duì)應(yīng)的瓦振測量值無異常。

2.2.3 動(dòng)力電纜干擾瓦振信號(hào)電纜

汽輪機(jī)瓦振電纜與主給水泵 1號(hào)泵啟動(dòng)電纜存在交匯處，主給水泵是全廠功率最大的泵，啟動(dòng)電流很大，且現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)瓦振閃發(fā)故障，恰巧主給水泵1號(hào)泵啟動(dòng)。防城港存在類似經(jīng)驗(yàn)反饋，因此啟泵對(duì)瓦振信號(hào)干擾導(dǎo)致故障閃發(fā)可能性很高[1]。

3 應(yīng)對(duì)措施

3.1 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)反饋進(jìn)行組態(tài)優(yōu)化，避免瓦振閃發(fā)故障引起誤跳機(jī)

現(xiàn)場已對(duì)導(dǎo)致本次5號(hào)機(jī)汽輪機(jī) 1～6瓦振瓦振故障信號(hào)閃發(fā)的可能因素進(jìn)行分析，但未能夠確定具體故障原因。為防止在機(jī)組啟動(dòng)后瓦振故障信號(hào)異常觸發(fā)導(dǎo)致跳機(jī)保護(hù)誤動(dòng)作，現(xiàn)場借鑒前期商運(yùn)機(jī)組已實(shí)施的瓦振跳機(jī)邏輯改造方案，通過緊急對(duì)瓦振信號(hào)跳機(jī)邏輯進(jìn)行改造，在邏輯中將瓦振通道參與跳機(jī)的信號(hào)修改為瓦振模擬量信號(hào)質(zhì)量位壞與軸振高同時(shí)觸發(fā)時(shí)才觸發(fā)跳機(jī)信號(hào)，避免瓦振閃發(fā)故障導(dǎo)致誤停機(jī)風(fēng)險(xiǎn)。

3.2 大電機(jī)啟動(dòng)干擾排查

通過調(diào)取歷史趨勢，發(fā)現(xiàn)1號(hào)主給水泵（核電功率最大的泵APA系統(tǒng)）啟動(dòng)瞬間，多次閃發(fā)汽輪機(jī)瓦振探頭故障，根據(jù)現(xiàn)場觀察統(tǒng)計(jì)，汽輪機(jī)啟動(dòng)后主給水泵總共啟動(dòng)10次，瓦振觸發(fā)故障信號(hào)共6次。通過對(duì)電纜路徑梳理檢查，發(fā)現(xiàn)主給水泵動(dòng)力電纜與汽輪機(jī)瓦振信號(hào)電纜存在交匯處，而且距離很近，無保護(hù)措施。通過安裝在16米電纜夾層瓦振信號(hào)電纜所在的電纜橋架轉(zhuǎn)彎及豎直段增加蓋板，將與瓦振測量電纜臨近的主給水泵中壓電纜向遠(yuǎn)離方向移動(dòng)，保證兩者間距大于20cm，減少主給水泵動(dòng)力電纜對(duì)瓦振信號(hào)的干擾。

3.3 增加瓦振探頭抗干擾性

通過對(duì)汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)探頭信號(hào)傳遞進(jìn)行分析，唯一的差別就在于就地探頭的絕緣方式不一致，如圖2所示，汽輪機(jī)瓦振探頭在汽輪機(jī)本體接地，而發(fā)電機(jī)探頭通過絕緣墊與發(fā)電機(jī)本體隔離，引入電氣廠房機(jī)柜接地。核電站電氣廠房控制柜機(jī)柜接地比廠房汽輪機(jī)本體接地抗干擾性強(qiáng)，可以有效避免大電機(jī)啟動(dòng)干擾。通過在該項(xiàng)目商運(yùn)機(jī)組4號(hào)機(jī)大修增加兩個(gè)瓦振探頭絕緣墊試驗(yàn)，運(yùn)行平穩(wěn)，未閃發(fā)故障報(bào)警。

3.4 檢查雙層屏蔽電纜單端接地和總屏分屏分開接地

根據(jù)雙層屏蔽電纜抗干擾原理及設(shè)計(jì)，瓦振信號(hào)電纜分屏線通過機(jī)柜接線端子接入卡件單端接地，瓦振信號(hào)電纜總屏進(jìn)入機(jī)柜直接接入機(jī)柜匯總地線，以達(dá)屏蔽電纜性能最佳性能，檢查現(xiàn)場均是嚴(yán)格按照此要求實(shí)施。

4 結(jié)語

通過以上解決方案實(shí)施和驗(yàn)證，核電汽輪機(jī)瓦振探頭閃發(fā)故障基本解決。通過電廠評(píng)估并優(yōu)化邏輯組態(tài)，取消了瓦振故障直接跳機(jī)邏輯，避免觸發(fā)誤跳機(jī)安全事故。從接地、強(qiáng)電磁干擾、電纜屏蔽三方面提高瓦振信號(hào)的抗干擾性，從根本上解決汽輪機(jī)瓦振探頭閃發(fā)問題。

信號(hào)故障干擾和閃發(fā)是核電站控制系統(tǒng)經(jīng)常遇到的問題，現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜，設(shè)備種類和數(shù)量眾多，排查和解決困難，本文為這類問題提供了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，尤其是對(duì)核電站汽輪機(jī)廠房各類傳感器具備很大的參考價(jià)值。

【參考文獻(xiàn)】

【1】陳路明. 關(guān)于解決GME系統(tǒng)信號(hào)受干擾問題的研究和改造[J].廣西電力電力技術(shù)，2017（11）：66-68.