孫萌

【摘 要】蒸汽發(fā)生器是核電廠的重要設(shè)備，核電廠正常運行時蒸汽發(fā)生器必須保持正常的水位，盡量避免蒸汽發(fā)生器水位波動的情況。本文對核電廠一種蒸汽發(fā)生器水位波動故障現(xiàn)象進行了分析，通過理論分析和現(xiàn)場測試定位到了故障設(shè)備為“蒸汽發(fā)生器水位控制選擇開關(guān)”，又通過實驗數(shù)據(jù)找到了根本原因是開關(guān)觸點偶發(fā)閉合不良，最后提出了整改措施。本文的整改措施可以有效地避免這種蒸汽發(fā)生器水位波動故障再次發(fā)生，為同類型的核電廠提供了寶貴的經(jīng)驗。

【關(guān)鍵詞】核電廠;主控開關(guān);開關(guān)切換;T1試驗

中圖分類號： TM623 文獻標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）04-0255-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.04.100

0 引言

核電廠蒸汽發(fā)生器水位是核電廠的重要參數(shù)，關(guān)系到機組的安全穩(wěn)定運行，如果蒸汽發(fā)生器水位產(chǎn)生大幅度的波動，可能會導(dǎo)致停堆。為保證蒸汽發(fā)生器水位測量控制的準(zhǔn)確性，每2個月會對相關(guān)通道進行定期試驗，但是在試驗過程中，出現(xiàn)過蒸汽發(fā)生器水位異常的情況。

1 故障背景

某核電廠主控室操縱員某次執(zhí)行“蒸汽發(fā)生器水位兩月周期試驗”（以下簡稱T1試驗）時，將主控的“蒸汽發(fā)生器水位控制選擇開關(guān)”切換后開始試驗，卻發(fā)現(xiàn)蒸汽發(fā)生器水位主調(diào)節(jié)閥迅速全開，蒸汽發(fā)生器水位大幅波動，并觸發(fā)蒸汽發(fā)生器水位不正常報警。 操縱員立刻停止T1試驗，并手動控制蒸汽發(fā)生器水位主調(diào)節(jié)閥，使蒸汽發(fā)生器水位穩(wěn)定，然后恢復(fù)“蒸汽發(fā)生器水位控制選擇開關(guān)”的初始位置。

該故障導(dǎo)致了蒸汽發(fā)生器水位主調(diào)節(jié)閥異常開度，引起了蒸汽發(fā)生器水位大幅波動，如果干預(yù)不及時，蒸汽發(fā)生器水位可能達到停堆值而觸發(fā)停堆。

1.1 T1試驗原理分析

T1試驗為“蒸汽發(fā)生器水位兩月周期試驗”，是過程控制系統(tǒng)（KRG系統(tǒng)）的一個重要試驗。KRG系統(tǒng)是過程控制系統(tǒng)，它接收來自現(xiàn)場過程測量儀表的模擬信號（包括電流信號、熱電阻信號、熱電偶信號、頻率信號等），同時給現(xiàn)場二線制變送器配電，然后系統(tǒng)根據(jù)設(shè)計要求對現(xiàn)場模擬信號進行處理，再送到相關(guān)系統(tǒng)和設(shè)備進行顯示、記錄、處理，對核電廠起著控制和保護作用。

T1試驗臺是T1試驗專門的裝置，它提供盡可能接近實際的模擬信號送入需試驗的測量回路，通過檢查信號的轉(zhuǎn)換誤差、閾值繼電器是否動作、動作閾值誤差是否滿足設(shè)計要求等，來判斷KRG系統(tǒng)保護測量通道是否發(fā)生故障。

T1試驗相關(guān)開關(guān)有“正常”和“試驗”2種位置。正常運行時，開關(guān)在“正?！蔽恢?，即通道的信號來自現(xiàn)場變送器，該信號經(jīng)過一系列運算處理后，輸出開關(guān)量信號，送往反應(yīng)堆保護系統(tǒng);進行T1試驗時，開關(guān)位置由“正常”位置轉(zhuǎn)換到“試驗”位置，現(xiàn)場變送器信號被切除，送往反應(yīng)堆保護系統(tǒng)的信號通路被切斷。T1試驗臺注入試驗信號，該信號同樣經(jīng)過通道中各模塊的運算處理，但此時的信號只是引起試驗燈亮、滅的狀態(tài)變化，實際的開關(guān)信號并沒有送到反應(yīng)堆保護系統(tǒng)。

1.2 開關(guān)動作原理分析

“蒸汽發(fā)生器水位控制選擇開關(guān)”使用的是機械式轉(zhuǎn)動開關(guān)，靠轉(zhuǎn)動凸輪使觸點閉合或斷開，原理如圖1、圖2所示：

當(dāng)帶彈簧的擋塊沒有進入凸輪的凹槽時，觸點A和B分離，接線端子1、2不通;

2 故障原因分析

2.1 故障點定位

正常運行時“蒸汽發(fā)生器水位控制選擇開關(guān)”置于“正?！蔽恢?，現(xiàn)場變送器送來的實際信號進行一系列的計算比較后，形成控制指令來控制蒸汽發(fā)生器水位主調(diào)節(jié)閥;在進行T1試驗時“蒸汽發(fā)生器水位控制選擇開關(guān)”置于“試驗”位置，切除來自T1試驗臺的測試信號，使T1試驗臺發(fā)出的測試信號不參與到通道回路中，即測試信號不會真正產(chǎn)生控制指令到反應(yīng)堆保護系統(tǒng)。

故障時蒸汽發(fā)生器水位異常波動，蒸汽發(fā)生器水位主調(diào)節(jié)閥迅速全開，懷疑回路實際使用了T1試驗臺發(fā)出的試驗信號控制蒸汽發(fā)生器水位主調(diào)節(jié)閥，推測故障原因為“蒸汽發(fā)生器水位控制選擇開關(guān)”切換不成功。

在現(xiàn)場對“蒸汽發(fā)生器水位控制選擇開關(guān)”進行測量，具體的測試數(shù)據(jù)見表1。共測試2次，第一次測試結(jié)果正常，第二次測試結(jié)果異常，故障再現(xiàn)，可以判斷故障的直接原因為“蒸汽發(fā)生器水位控制選擇開關(guān)”切換不成功。

2.2 故障設(shè)備分析

在實驗室對故障開關(guān)進行測試，首先對開關(guān)觸點的材料進行了金相分析，分析數(shù)據(jù)表明，開關(guān)的接線端子和觸點表面為合金渡層含金量為18%，符合標(biāo)注，目視檢查觸點表面光潔，無明顯氧化現(xiàn)象。然后測量開關(guān)在“試驗”位置的電阻值，共進行100次測試，電阻均為0.3-0.2Ω，小于10Ω標(biāo)準(zhǔn)，測試合格，故障未再現(xiàn)。模擬現(xiàn)場對開關(guān)進行了電纜接線，并對開關(guān)進行可靠性測試，對開關(guān)進行了10000次切換操作，測試觸點閉合時阻值均為0.2Ω，小于10Ω標(biāo)準(zhǔn)，測試合格，故障未再現(xiàn)。

該開關(guān)在每個大修都有預(yù)防性維修，大修時對開關(guān)在不同位置時的觸點阻值進行測試、對開關(guān)的操作性能進行檢查，如發(fā)現(xiàn)切換不成功則進行更換，該開關(guān)的預(yù)防性維修項目已較完善。十年來該開關(guān)從未出現(xiàn)過故障，排除重復(fù)故障的可能。

2.3 開關(guān)端子接不同線鼻子測試

現(xiàn)場電纜使用的是針型線鼻子，行業(yè)中常用的線鼻子有針型、U型、O型3種。為了測試不同線鼻子對開關(guān)切換的影響，在同一開關(guān)上接了3種線鼻子，使用伏安法對電阻進行測試，測試數(shù)據(jù)如表2。從測試結(jié)果來看，三種接線方式對觸點阻值沒有明顯影響，但從接觸面積來看，O型鼻子接觸面積最大。

2.4 開關(guān)接線/尾部電纜綁扎情況

參與控制T1試驗的同類開關(guān)共有12個，檢查現(xiàn)場的這些開關(guān)，電纜并線不受擠壓，尾部電纜全部與開關(guān)尾部角鐵綁扎一起，電纜無擠壓情況。排除電纜連接問題導(dǎo)致開關(guān)切換不成功。

繼續(xù)檢查這12個開關(guān)的端子接線情況，發(fā)現(xiàn)1個開關(guān)的接線端子有一根并線脫落，1個開關(guān)的端子松動，其它開關(guān)未發(fā)現(xiàn)異常。但是這種開關(guān)切換不成功故障不會是由于電纜接線松動導(dǎo)致，因為如開關(guān)電纜接線松動，那么開關(guān)在切換后，觸點電阻應(yīng)保持不變，比如保持在1.7MΩ，而實際情況是觸點電阻緩慢變化，從1.7MΩ緩慢降至300KΩ左右穩(wěn)定。

綜上所述，故障的直接原因是開關(guān)切換不成功，根本原因是開關(guān)觸點偶發(fā)閉合不良。

3 整改措施及效果

針對開關(guān)觸點偶發(fā)閉合不良的根本原因，開發(fā)整改措施。

1）在報警系統(tǒng)中增加T1試驗相關(guān)的12個開關(guān)是否切換到位的報警，在試驗時，操縱員在主控室可以通過該報警來判斷是否切換成功否;

2）將相關(guān)開關(guān)的線鼻子由針型換成O型，雖然試驗得出結(jié)論接線方式對觸點阻值沒有明顯影響，但O型線鼻子從理論上來說是接觸面積最大的，試驗數(shù)據(jù)也測得是阻值最小的，是三種接線方式中的最優(yōu)選擇。

整改措施實施2年來，共進行T1試驗約50次，這12個開關(guān)都沒有出現(xiàn)切換不成功的故障，整改措施是切實有效的。

4 結(jié)束語

從本文的分析可以看出，核電廠對T1試驗相關(guān)開關(guān)的維修保養(yǎng)政策是可行的，但也會出現(xiàn)偶然故障導(dǎo)致蒸汽發(fā)生器水位波動的情況。本文分析了一種蒸汽發(fā)生器水位波動故障，找出根本原因是開關(guān)觸點偶發(fā)閉合不良。并提出在報警系統(tǒng)中增加開關(guān)是否切換到位的報警;將開關(guān)的線鼻子由針型換成O型2項整改措施。到目前為止，T1試驗相關(guān)開關(guān)未出現(xiàn)類似切換故障，說明了分析和整改措施取得了良好的效果。本文為本電廠及同型電廠的同類開關(guān)避免出現(xiàn)類似故障提供了借鑒，具有推廣意義。

【參考文獻】

[1]《儀控培訓(xùn)之系統(tǒng)功能篇》，秦山核電聯(lián)營有限公司，2007.

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