張殿宇,王全亞
(1.成都海光核電技術(shù)服務(wù)有限公司,四川成都 610041;2.福建福清核電有限公司,福建福清 350318)
反應(yīng)堆功率要跟隨汽輪機(jī)負(fù)荷變化,當(dāng)汽輪機(jī)負(fù)荷銳減(如甩負(fù)荷、汽輪機(jī)脫扣等)時,反應(yīng)堆的功率控制不能像汽輪機(jī)負(fù)荷的變化那樣快,瞬時出現(xiàn)堆功率與汽輪機(jī)負(fù)荷的不一致。這時,汽輪機(jī)旁路排放系統(tǒng)投入,維持一回路和二回路的功率平衡。當(dāng)反應(yīng)堆功率與汽輪機(jī)負(fù)荷不一致時,汽輪機(jī)旁路排放系統(tǒng)通過把多余的蒸汽排向冷凝器、除氧器和大氣為反應(yīng)堆提供一個“人為”的負(fù)荷,從而避免核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)(NSSS)中溫度和壓力超過保護(hù)閾值,確保核電站的安全。
GCT(汽機(jī)旁路系統(tǒng))不可用信號與功率高于40%PN 信號和汽輪機(jī)停機(jī)C8 信號相與會產(chǎn)生停堆信號,導(dǎo)致反應(yīng)堆停堆。2017 年1 月,某電站2 號機(jī)組觸發(fā)2GCT545KA(蒸汽排放閥的手動隔離閥未全開(A 列)),經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)為2GCT106VV 限位開關(guān)接線虛接導(dǎo)致;2017 年8 月,某電站4 號機(jī)組100%功率平臺停機(jī)不停堆試驗(yàn)時,GCT 不可用信號導(dǎo)致機(jī)組停堆;2017 年11月,某電站202 大修期間,2GCT112VV 全開限位未觸發(fā),導(dǎo)致機(jī)組產(chǎn)生2GCT545KA 報警。GCT 不可用信號的故障,嚴(yán)重影響了機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。
現(xiàn)場閥門使用的限位開關(guān)為NAMCO 公司生產(chǎn)的EA770系列限位開關(guān),其配套的擺臂為EL120-60400 可調(diào)節(jié)擺臂(圖1)。某電站4 號機(jī)組調(diào)試期間,因限位開關(guān)擺臂連接松動導(dǎo)致機(jī)組跳堆。經(jīng)現(xiàn)場勘察,發(fā)現(xiàn)擺臂連接處套孔無滾文(花鍵)設(shè)計。由于限位開關(guān)驅(qū)動力矩較大,長期使用過程中出現(xiàn)擺臂連接套孔持續(xù)磨損,造成限位開關(guān)與擺臂松動,影響限位開關(guān)觸點(diǎn)的正確動作,導(dǎo)致反饋信號不準(zhǔn)確,造成GCT 不可用信號誤觸發(fā)。
圖1 EL120-60400 擺臂
每個GCT 旁排閥手動隔離閥均有2 個限位開關(guān),一個全開限位和一個全關(guān)限位,但只有其中的SM3 限位開關(guān)參與了GCT 不可用信號的邏輯。因?yàn)榫偷谿CT 隔離閥為手動閥,在運(yùn)行過程中,該閥門處于全開位置且手動上鎖,因此閥門本體誤關(guān)的概率非常低,SM3 限位開關(guān)微動開關(guān)誤動作可能性較高,因此需提高限位開關(guān)微動開關(guān)的可靠性,以保障信號的正確。
GCT 不可用信號邏輯圖可知,“GCT 不可用信號”即GCT 隔離閥未全開信號由GCT101VV~112VV 和ADG004/006/008VV的每個閥門上的1 個全開限位點(diǎn)相與取非后構(gòu)成,即GCT101VV~112VV、ADG004/006/008VV 共15 臺閥門中,只要其中有1 個隔離閥的開限位未能正常觸發(fā),就會產(chǎn)生GCT 不可用信號,邏輯信號容易觸發(fā)(圖2)。
圖2 GCT 不可用信號邏輯圖
針對GCT 系統(tǒng)不可用信號的原因分析,提出改進(jìn)GCT 旁排閥手動隔離閥的擺臂類型。同時采用雙開限位開關(guān)形式,降低GCT 旁排閥手動隔離閥開限位的誤動率和不可用邏輯觸發(fā)的概率,從而提高機(jī)組運(yùn)行的安全穩(wěn)定性。
在現(xiàn)場調(diào)研的基礎(chǔ)上,根據(jù)現(xiàn)場應(yīng)用的特點(diǎn)及需求,與廠家進(jìn)行技術(shù)溝通交流后提出改進(jìn)型的EL810-10000 擺臂來滿足現(xiàn)場需求。該型號擺臂材料為碳鋼,具有更高的硬度,可以有效避免套孔磨損,并且在擺臂連接套孔處增加了滾紋設(shè)計,提高了限位開關(guān)與擺臂的連接穩(wěn)定性。通過兩處改進(jìn),避免了當(dāng)前限位開關(guān)與擺臂連接松動情況的出現(xiàn),確保信號的正確反饋。新型擺臂與原有型號在尺寸上保持一致,確??梢酝耆娲行吞枺▓D3)。
現(xiàn)場只有1 個全開限位和1 個全關(guān)限位,擬增加1 個全開限位開關(guān),即每臺閥門配置2 個全開限位開關(guān)和1 個全關(guān)限位開關(guān),通過2 個獨(dú)立的開限位開關(guān)就地并聯(lián)的方式,使2 個限位開關(guān)均參與GCT 不可用信號的邏輯,可以避免單個開關(guān)虛假接線導(dǎo)致GCT 不可用,降低GCT旁排閥手動隔離閥開限位的誤動率,提高GCT 不可用信號的可靠性(圖4)。
在不改變不可用邏輯的基礎(chǔ)上,通過2 個全開限位全部同時為0,表示GCT 隔離閥未全開,降低了邏輯信號觸發(fā)率。為了保證限位開關(guān)整體動作后主控能及時發(fā)現(xiàn),增加GCT 閥門未全開報警,利用新增的2 個開限位開關(guān)的的常閉觸點(diǎn),通過并聯(lián)后送入KIC(信息管理層)顯示后,同時觸發(fā)新增報警,提醒主控閥門未全開(圖5)。
由于該方案不修改DCS 側(cè)GCT 不可用邏輯,僅通過就地并聯(lián)方式,不需要修改執(zhí)照文件描述。而且新增報警參照現(xiàn)有同類型報警進(jìn)行設(shè)計,無技術(shù)制約。經(jīng)過設(shè)備、維修、運(yùn)行一起討論評估,同時經(jīng)技術(shù)委員會討論,該風(fēng)險可以接受,并計劃于大修窗口實(shí)施。
圖3 新舊擺臂的對比
2 個參與GCT 不可用信號的開限位,采用獨(dú)立的限位開關(guān),通過“或非”方式共同監(jiān)測閥門真實(shí)閥位,只有當(dāng)2個開限位同時為0 時才會觸發(fā)不可用信號,提高了系統(tǒng)可靠性。
圖4 現(xiàn)場接線
圖5 邏輯修改
根據(jù)計劃方案,大修期間對相關(guān)設(shè)備實(shí)施了技術(shù)改造,由于GCT 部分閥門位于廠房0 m 格柵上,距離下方廠房高度有7.5 m,因此施工中需做好防異物及人員掉落措施,設(shè)置專人監(jiān)護(hù),防止工器具及人員從廠房0 m 經(jīng)格柵掉落到-7.5 m。
新舊兩款擺臂尺寸一致,為保證更換擺臂后的限位開關(guān)能正常觸發(fā),在施工前,工作負(fù)責(zé)人需對每臺限位開關(guān)的安裝位置、擺臂調(diào)整長度和角度做好標(biāo)記,并按照標(biāo)記一一替換。同時,在原基礎(chǔ)上增大限位觸發(fā)行程的裕度,保證了限位開關(guān)在整個動作過程中能及時準(zhǔn)確地觸發(fā)。
為保持新增開限位開關(guān)動作能和原限位開關(guān)一致,經(jīng)現(xiàn)場對比,在原閥門防塵罩位置上左右兩側(cè)分別增加1 個限位支架,以方便新增限位開關(guān)的安裝,同時對原限位開關(guān)檔桿進(jìn)行改進(jìn),以保證閥門動作時限位檔桿能夠同時觸發(fā)2 個限位開關(guān)(圖6)。
新增報警參照現(xiàn)有ADG006KA 報警設(shè)置,在大修窗口下通過KIC 更新完成報警的增加,新增報警位號為GCT730KA,該報警設(shè)置為紅色,報警名稱為GCT101VV~112VV 閥門未全開報警(圖7)。
圖6 優(yōu)化后的限位安裝
圖7 新增GCT730KA 報警卡
大修間,按照擬定的技術(shù)方案和實(shí)施程序,對GCT101VV~112VV 及3ADG004/006/008VV 共15 臺閥門實(shí)施“新型擺臂、增加全開限位開關(guān)和增加邏輯報警”技術(shù)措施變更改造,完成了就地限位開關(guān)接線修改和限位擺臂的更換,同步完成了二層報警邏輯的增加。
現(xiàn)場安裝完成后,根據(jù)《3GCT101VV~112VV、ADG004/006/008VV 閥門限位開關(guān)邏輯變更后試驗(yàn)程序》對15 臺閥門逐一進(jìn)行驗(yàn)證,閥門限位均動作正常,15 臺閥門的邏輯報警及KIC 顯示均正常觸發(fā)、消失,完全到達(dá)預(yù)期效果。經(jīng)過近7 個月的生產(chǎn)運(yùn)行驗(yàn)證,該方案大大提高了GCT 不可用信號的可靠性。
通過對GCT 不可用信號產(chǎn)生的原因分析、針對主要問題提出改進(jìn)技術(shù)措施和技術(shù)論證,形成實(shí)施技術(shù)方案,并運(yùn)用于生產(chǎn)實(shí)踐中,同時根據(jù)現(xiàn)場實(shí)施經(jīng)驗(yàn)不斷分析、總結(jié)、提高和優(yōu)化,形成了“GCT 不可用信號的穩(wěn)定性提升”解決手段,確保機(jī)組的安全穩(wěn)定長周期運(yùn)行,取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益,并為同型機(jī)組或同類閥門的優(yōu)化及可靠性提升改進(jìn)提供參考依據(jù)。