李瑞豪，黃林，盧國金

（中廣核核電運營有限公司，廣東深圳518124）

1 引言

國內(nèi)某核電站汽機監(jiān)測系統(tǒng)轉(zhuǎn)速通道GME002MC在日常運行期間指示變?yōu)?rpm，導(dǎo)致汽機頂軸油泵和盤車馬達(dá)自動啟動。現(xiàn)場檢查GME002MC就地前置器電壓輸出無跳變（正常應(yīng)規(guī)律跳變，且頻率與汽機轉(zhuǎn)速相同），測量探頭的連續(xù)性電阻為15.89Ω（大修期間測量連續(xù)性電阻為6.88Ω），懷疑探頭側(cè)故障，用備用探頭GME005MC接入前置器后，信號恢復(fù)正常。

上述問題解決之后沒多久，在一次臨停檢修后的啟機過程中，汽機沖轉(zhuǎn)到3000rpm平臺時，GME002MC通道再次出現(xiàn)故障，導(dǎo)致指示下降到0rpm。根據(jù)通道設(shè)計邏輯，當(dāng)GME002MC通道監(jiān)測的汽機轉(zhuǎn)速小于250rpm時，系統(tǒng)會自動啟動汽機盤車與頂軸油泵?，F(xiàn)場通過臨時斷開GME002MC通道電源，并通知運行將盤車與頂軸油泵置于就地停運狀態(tài)，以保證機組能夠正常升功率。

2 汽機監(jiān)測系統(tǒng)GME轉(zhuǎn)速測量原理

該核電站GME轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)共有四個在線通道（GME001～004MC）和一個備用通道（GME005MC），用來監(jiān)測汽輪機轉(zhuǎn)速。

GME轉(zhuǎn)速通道主要由轉(zhuǎn)速探頭、延伸電纜、前置器和處理板件組成。

轉(zhuǎn)速探頭為電渦流型探頭，接收前置器供電后，產(chǎn)生渦流磁場，不斷感應(yīng)轉(zhuǎn)速齒輪齒峰與齒谷的位置變化，并將其位置變化轉(zhuǎn)換為輸出電壓的變化。一分鐘內(nèi)電壓高低變化次數(shù)結(jié)合測速齒輪的齒數(shù)即可以轉(zhuǎn)化為汽機轉(zhuǎn)速信號。

延伸電纜的作用是將前置器與電渦流轉(zhuǎn)速探頭連接起來，不可隨意更換、割斷，并且需要與探頭和前置器配套使用。延伸電纜與探頭連接處應(yīng)對地絕緣。

前置器的作用是內(nèi)部電路提供射頻電流給探頭，接收探頭反饋的測量電壓，并進行閾值判斷后，輸出頻率信號，經(jīng)CT板處理，轉(zhuǎn)換為汽輪機的轉(zhuǎn)速信號。

處理板件（CT板件）接收前置器送來的頻率信號，將其轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號進行輸出。輸出信號用于顯示、參與邏輯控制等。

3 故障歷史及原因分析

對比歷史檢查處理情況，近幾年GME轉(zhuǎn)速探頭和前置器的故障率呈上升趨勢，其故障形式主要表現(xiàn)為：探頭和延伸電纜的連續(xù)性變大。該故障可以在大修期間更換探頭來消除；前置器無法輸出跳變電壓，該故障可以在大修期間更換前置器或者調(diào)整電位器來消除。

針對近幾次故障，大修期間對測量通道進行齒峰間隙、齒峰電壓、齒谷電壓、絕緣連續(xù)性、晃動電壓、跳變電壓參數(shù)檢測以及盤車狀態(tài)轉(zhuǎn)速信號錄波。根據(jù)檢查情況，可以確定GME轉(zhuǎn)速通道的故障原因為就地探頭和前置器工作不穩(wěn)定，隨著設(shè)備運行時間的增加（探頭和前置器均已在現(xiàn)場運行5～6年），現(xiàn)場高溫和振動環(huán)境等使得探頭老化情況加劇，探頭的電阻出現(xiàn)較大變化后，探頭與前置器不匹配導(dǎo)致測量漂移，前置器電壓輸出不跳變。

4 換型替代的可行性分析及驗證

GME轉(zhuǎn)速測量通道故障定位到就地探頭和前置器，但是目前所用的轉(zhuǎn)速探頭和前置器已停產(chǎn)，電站庫存也已不足以支持進行老化更換，且無類似輸出跳變電壓的替代產(chǎn)品。通過論證，考慮用目前軸振和偏心測量通道上的前置器進行替代，雖然該前置器本身無跳變功能（輸出正弦波），但通過調(diào)整機柜板件的偏置電壓，可以實現(xiàn)將正弦波轉(zhuǎn)化為方波信號，從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)速信號的正常監(jiān)測。

盤車情況下對GME轉(zhuǎn)速通道的輸出信號進行了錄波，使用原前置器，輸出為方波，高低電平為-3.7V和-12V，交流電壓擋測得4.19Vac，直流電壓擋測得約-7Vdc。

使用新前置器后，錄得波形為正弦波，如圖1所示。波峰～波谷約為：-11～-22V。用萬用表測軸振前置器輸出：交流電壓擋測得4.19Vac。直流電壓擋測得約-16Vdc。

圖1 盤車狀態(tài)下用軸振通道前置器錄波情況

該前置器輸出信號接入CR箱端子排送入后級板件，在機柜處查看該通道指示為零。顯然，簡單地更換前置器不能有效地對轉(zhuǎn)速信號進行測量，于是考慮通過調(diào)整機柜轉(zhuǎn)速通道板件來匹配新前置器。

查閱接線圖，前置器信號先經(jīng)過Z6C126板件，進行電壓信號的調(diào)整轉(zhuǎn)換后，送Z6S系列板件進行波形-電壓轉(zhuǎn)換。Z6C126板件的作用是將輸入的電壓信號與內(nèi)部的偏置電壓進行比較，轉(zhuǎn)換為+13V信號與-13V信號的輸出電壓信號；因此通過調(diào)整板件的偏置電壓，可以達(dá)到使不同的波形輸入信號轉(zhuǎn)換為高低電平輸出的方波信號的目的。那么，只要對Z6C板件進行偏置電壓調(diào)整，使其能夠?qū)⑿虑爸闷鬏敵龅恼也ㄞD(zhuǎn)換為高低電平輸出的方波信號，問題就能得以解決。

基于此，項目組對板件進行了試驗與測試。

首先，確認(rèn)Z6C126板件RV1偏置電壓電位器輸出為-2.83V。使用勁儀模擬前置器，當(dāng)輸入從-7V逐漸降到-8V時，Z6C126板件輸出從14.1V逐漸降到-13V。也就是說，目前Z6C板件的偏置電壓在-7V～-8V之間，這與原前置器的輸出（-3.7V和-12V）是對應(yīng)的，能夠有效地將前置器的高低電平輸出轉(zhuǎn)化為+13V信號與-13V信號的輸出電壓信號。

然而對于新的前置器輸出（-11V～-22V），這個偏置電壓顯然不能起到轉(zhuǎn)化作用，因為-7V～-8V之間任何一個值都不在新前置器的輸出范圍內(nèi)。

于是，對Z6C126板件的RV1進行調(diào)整，根據(jù)前置器的輸出-11V～-22V，考慮偏置電壓應(yīng)確定在-16.5V左右，通過不斷地試驗，發(fā)現(xiàn)當(dāng)Z6C126的RV1輸出降到-6.7V，使用勁儀模擬前置器，當(dāng)輸入從-15.7V逐漸降到-16.5V時，Z6C126板件輸出從14.1V逐漸降到-13V，這樣就能將該板件的偏置電壓調(diào)整至-16.5V左右，而按照分析，這個偏置電壓能夠?qū)⑿虑爸闷鬏敵龅恼也ㄞD(zhuǎn)化為+13V與-13V的輸出電壓信號。

將上述調(diào)整好的Z6C126板件更換到GME003MC所在通道，使用FG300模擬轉(zhuǎn)速脈沖信號（頻率0-120Hz，峰值11V，偏置-16V），讀取ID表指示與輸入信號吻合。

5 實施過程及結(jié)果

根據(jù)驗證結(jié)果，在2號機大修中對2GME001～005MC進行了換型替代，在1號機大修對1GME001～005MC進行了替代。將Z6C126板件的RV1輸出調(diào)至-6.7V，確保偏置電壓在-16.5V左右。兩臺機組改造后分別運行了近一個循環(huán)，目前GME轉(zhuǎn)速測量通道穩(wěn)定無異常。另一方面，替代后的前置器已經(jīng)使用在軸振、磨損、偏心通道中，該類型前置器結(jié)構(gòu)簡單，可靠性強，無閾值判斷電路，直接輸出探頭測量的電壓信號，其中閾值判斷功能在下游的Z6C126板件中實現(xiàn)，降低了前置器的故障可能性。

6 結(jié)語

作為汽輪機監(jiān)測的重要通道，該核電站GME轉(zhuǎn)速故障率高的問題一直是機組穩(wěn)定運行的隱患。此次探頭和前置器的整體替代，徹底解決了通道測量故障率高的問題，同時又解決了因廠家備件停產(chǎn)而造成的庫存不足的問題。替代改造后兩臺機組GME轉(zhuǎn)速測量通道均穩(wěn)定無異常，為機組的安全穩(wěn)定運行奠定了基礎(chǔ)。