□夏 浩 謝 鵬

中子通量測量系統(tǒng)是用于測量反應(yīng)堆堆芯三維功率分布的系統(tǒng)，該系統(tǒng)設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，機(jī)械部件繁多，易發(fā)故障點(diǎn)多，難以定位，維護(hù)難度較大。海南核電1,2號(hào)機(jī)組首次大修前，4個(gè)探頭每月進(jìn)行中子通量測繪時(shí)有時(shí)會(huì)出現(xiàn)卡澀，其中有些探頭卡澀頻繁，有卡在通道中無法拔出的風(fēng)險(xiǎn)。經(jīng)過了解其他M310機(jī)組功率運(yùn)行期間中子通量測繪時(shí)也存在經(jīng)常性卡澀問題。由于中子通量測量系統(tǒng)設(shè)備絕大部分布置在反應(yīng)堆廠房內(nèi)，機(jī)組功率運(yùn)行期間輻射風(fēng)險(xiǎn)高，只能在大修期間實(shí)施維修活動(dòng)，這就要求維修活動(dòng)必須迅速、準(zhǔn)確，工作難度很高。本文旨在結(jié)合海南核電大修對(duì)探頭卡澀故障的分析及處理，總結(jié)出一套工作流程，以快速處理卡澀故障，提高系統(tǒng)可靠性。

一、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

該系統(tǒng)主要由4個(gè)移動(dòng)式中子探測器、4個(gè)驅(qū)動(dòng)通道和2個(gè)控制柜組成。探測器將中子注量率轉(zhuǎn)換成電流，驅(qū)動(dòng)通道用于驅(qū)動(dòng)探測器進(jìn)入堆芯通路(共38個(gè))，控制柜完成探測器電流的采集及輸入輸出控制。中子探測器使用涂鈾235微型裂變電離室[1]，利用其吸收中子后產(chǎn)生裂變的特性實(shí)現(xiàn)中子通量測量。每個(gè)驅(qū)動(dòng)通道由下列部件組成：1個(gè)驅(qū)動(dòng)單元、1個(gè)組選擇器、1個(gè)路選擇器、10個(gè)電動(dòng)隔離閥(第4通道為8個(gè))及相關(guān)儀表管。

二、卡澀故障原因分析與處理

分析探頭卡澀故障，需了解探測器是如何獲得動(dòng)力完成插入堆芯、返回存儲(chǔ)通道動(dòng)作。通過對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的介紹，可以看出探測器的驅(qū)動(dòng)力傳遞路徑如下：齒輪電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力(帶剎車裝置制動(dòng))，通過齒輪箱變速、耦合，傳遞到力矩限制器，力矩限制器進(jìn)行力矩限制后，輸出到驅(qū)動(dòng)輪，由鏈條將驅(qū)動(dòng)電纜與驅(qū)動(dòng)輪的鋸齒吻合、壓緊后將驅(qū)動(dòng)力傳遞給驅(qū)動(dòng)電纜，驅(qū)動(dòng)電纜驅(qū)動(dòng)探測器克服導(dǎo)向管、指套管內(nèi)壁的摩擦力，克服與組/路選擇器微動(dòng)開關(guān)的摩擦力而產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。

(一)101大修4號(hào)探頭卡澀處理。

1.故障描述。101大修前，在繪制中子通量圖時(shí)4號(hào)中子探頭卡澀嚴(yán)重，在多個(gè)通道，不同位置卡澀，查看上位機(jī)系統(tǒng)各部件狀態(tài)正常，系統(tǒng)僅發(fā)“Jam”報(bào)警，導(dǎo)致多個(gè)通路數(shù)據(jù)無法測量，且存在卡死在通道無法拔出風(fēng)險(xiǎn)，若卡死在堆芯內(nèi)部，將加快中子探測器損耗。

2.故障分析。上位機(jī)信息表明，各系統(tǒng)部件包括組選擇器、路選擇器、限位開關(guān)以及電動(dòng)閥等部件工作狀態(tài)正常，僅4號(hào)驅(qū)動(dòng)單元“Jam”警報(bào)，導(dǎo)致探頭卡澀，無法移動(dòng)。通過探測器插入堆芯通路的驅(qū)動(dòng)力傳遞路徑分析來看：一是探頭在導(dǎo)向管中有可能遇到阻力，或大于力矩限制器所給予的最大力矩，直接卡死，或阻力雖小但對(duì)其速度影響較大，最終因磁開關(guān)信號(hào)頻率異常，切斷電機(jī)電源失去動(dòng)力；二是驅(qū)動(dòng)單元故障，驅(qū)動(dòng)力無法給予探頭，探頭失去位移。若驅(qū)動(dòng)單元故障，則故障點(diǎn)繁多，需一一檢查各部件。

3.故障處理。因該探頭在多個(gè)通道不同位置卡澀，對(duì)卡澀通道導(dǎo)向管檢查，發(fā)現(xiàn)部分通道導(dǎo)向管接口處有切割管道時(shí)留下的突起、毛刺，給螺旋狀驅(qū)動(dòng)電纜通過時(shí)帶來阻力，導(dǎo)致探頭卡澀，根據(jù)驅(qū)動(dòng)力傳遞路徑分析，驅(qū)動(dòng)單元仍有故障。按照驅(qū)動(dòng)力傳遞路徑，從后往前依次對(duì)各部件檢查，拆卸驅(qū)動(dòng)電機(jī)檢查電機(jī)剎車力矩以及剎車間隙。剎車力矩滿足要求，剎車間隙不滿足要求(標(biāo)準(zhǔn)0.5～0.7mm)，值偏小，在0.3～0.4mm之間不等。

經(jīng)過儀表管倒角，電機(jī)剎車間隙調(diào)整后，進(jìn)行路由測試(101大修末期)，反復(fù)測試?yán)L制通量圖確認(rèn)4號(hào)探頭故障消除。

(二)201大修1、3號(hào)探頭卡澀處理。

1.故障描述。201大修前，1、3號(hào)探測器嚴(yán)重卡澀，只能用2、4號(hào)探測器完成各自正常通道以及緊急通道中子通量測量，但path 3始終無法完成測量。再次使用1號(hào)探頭測量path 3，仍卡澀，而且無法返回儲(chǔ)存通道，嚴(yán)重卡死。3號(hào)探頭在不同通道不同位置均有卡澀情況。

2.故障分析。3號(hào)探頭卡澀情況同1號(hào)機(jī)4號(hào)探頭情況類似，同一通道不同位置、多個(gè)通道卡澀，按照驅(qū)動(dòng)力傳遞路徑，需對(duì)導(dǎo)向管、驅(qū)動(dòng)單元依次檢查。1號(hào)探頭在儲(chǔ)存通道直接卡死，上位機(jī)僅報(bào)“Jam”故障，其他設(shè)備狀態(tài)正常，則極有可能是導(dǎo)向管直接卡死探頭使其無法移動(dòng)。

3.故障處理。3號(hào)探頭卡澀處理情況：通過對(duì)各個(gè)卡澀通道導(dǎo)向管檢查，存在導(dǎo)向管切割毛刺情況，進(jìn)行倒角處理使其光滑。對(duì)驅(qū)動(dòng)單元各個(gè)部件檢查發(fā)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)剎車片嚴(yán)重磨損，說明電機(jī)剎車間隙過小。更換電機(jī)，回裝其他部件。

1號(hào)探頭卡澀處理情況：因探頭放射性高，仍需將其送至儲(chǔ)存通道。手動(dòng)回插電纜時(shí)明顯感覺到驅(qū)動(dòng)電纜與導(dǎo)向管的摩擦力很大。回插后檢查導(dǎo)向管，毛刺嚴(yán)重。此外，發(fā)現(xiàn)力矩限制器力矩偏小，只有20N(m，且力矩限制器與齒輪箱連接螺母掉落一顆。最后檢查驅(qū)動(dòng)電機(jī)，測量發(fā)現(xiàn)剎車力矩偏大，即彈簧壓縮彈力過大。調(diào)整彈簧長度后，消除故障。

(三)其他卡澀原因分析。通過對(duì)海核首次大修中子通量測量系統(tǒng)探頭卡澀故障分析與處理的過程發(fā)現(xiàn)，引起探頭卡澀的主要因素有：導(dǎo)向管毛刺、力矩限制器故障、驅(qū)動(dòng)電機(jī)故障等。此外，通過對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)力傳遞路徑以及上位機(jī)監(jiān)測界面信息分析，引起卡澀還有以下原因：一是組/路選擇器故障，選擇器無法動(dòng)作；二是組選、路選入口位置開關(guān)故障，導(dǎo)致探頭位置信息錯(cuò)誤；三是電動(dòng)閥故障，通道無法打開，探頭無法移動(dòng)；四是機(jī)柜卡件故障，通訊異常；五是驅(qū)動(dòng)輪鋸齒破損過多，鋸齒破損過多會(huì)導(dǎo)致無法傳遞驅(qū)動(dòng)力。若驅(qū)動(dòng)輪鋸齒相鄰損壞5個(gè)齒，需更換；六是儀表管彎曲過大，儀表管內(nèi)污垢多，這會(huì)增加通路摩擦力；當(dāng)超過力矩限制器限值時(shí)就出現(xiàn)制動(dòng)；七是驅(qū)動(dòng)電纜潤滑不夠，驅(qū)動(dòng)電纜很長(約20m)，若潤滑不夠會(huì)產(chǎn)生很大的通路摩擦；八是存儲(chǔ)卷盤磁開關(guān)損壞，此時(shí)系統(tǒng)認(rèn)為存儲(chǔ)卷盤未動(dòng)作，從而產(chǎn)生制動(dòng)；九是38根連接管墊片安裝不到位，擠壓變形，堵塞通道。

三、探頭卡澀處理流程

通過對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)力傳遞路徑分析，結(jié)合海核101、201大修處理經(jīng)驗(yàn)，分析探頭卡澀時(shí)上位機(jī)相關(guān)信息，本文提出如下處理流程，用以快速處理卡澀故障。第一，查看上位機(jī)監(jiān)測畫面、報(bào)警信息：確認(rèn)卡澀時(shí)系統(tǒng)各部件工作狀態(tài)是否異常，如限位開關(guān)、組選擇器、路選擇器、電動(dòng)閥等，報(bào)警信息如：GS inlet switch fault等。若上位機(jī)顯示部件狀態(tài)異常，顏色洋紅，且報(bào)警信息出現(xiàn)相應(yīng)報(bào)警，則判定卡澀故障因該部故障件引起，處理后測試確認(rèn)故障是否消除。第二，明確卡澀情況：一是同一位置頻繁卡澀，二是不同位置頻繁卡澀。第三，若上位機(jī)各部件狀態(tài)顯示正常，探頭不同位置頻繁卡澀，則需對(duì)導(dǎo)向管、驅(qū)動(dòng)單元做全面檢查，定位故障點(diǎn)。

四、結(jié)語

本文所述的故障現(xiàn)象、故障分析及故障處理措施都是在實(shí)踐中經(jīng)歷大量故障出現(xiàn)、故障分析及故障消除后積累下來的。結(jié)合海南核電101大修、201大修檢修經(jīng)驗(yàn)，本文所提出來的探頭卡澀處理流程較為全面，能夠快速有效地定位故障點(diǎn)，有助于快速消除故障，對(duì)今后中子通量系統(tǒng)系統(tǒng)維護(hù)有很大幫助，同時(shí)也為機(jī)組安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供保障。