劉立華

摘 要 基于對(duì)某電廠(chǎng)主蒸汽系統(tǒng)隔離閥VVP001/002/003VV繼電器控制線(xiàn)路的深入解讀，分析繼電器回路自動(dòng)停堆關(guān)鍵敏感設(shè)備（CCM1）失效模式，并提出優(yōu)化方案，消除CCM1設(shè)備，提高主蒸汽隔離閥繼電器控制回路可靠性。

關(guān)鍵詞 主蒸汽系統(tǒng)（VVP）;電磁閥（EL）;錯(cuò)油閥（DR）;限位開(kāi)關(guān)（SM）;繼電器（UM）;主蒸汽隔離閥;自動(dòng)停堆關(guān)鍵敏感設(shè)備（CCM1）

主蒸汽系統(tǒng)（VVP）隔離閥VVP001/002/003VV承擔(dān)著重要安全功能，當(dāng)反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)（RPR）發(fā)出蒸汽隔離信號(hào)時(shí)，須在5 s內(nèi)快速關(guān)閉。其控制設(shè)備主要包括：繼電器回路、電磁閥、錯(cuò)油閥、遠(yuǎn)控操作開(kāi)關(guān)和閥位開(kāi)關(guān)等，分A、B兩列，實(shí)現(xiàn)快關(guān)、慢關(guān)、部分關(guān)和開(kāi)閥4種運(yùn)行模式。

主蒸汽隔離閥（MSIV）的安全重要性、運(yùn)行模式復(fù)雜性及高可靠性要求，導(dǎo)致其邏輯繼電器回路設(shè)計(jì)復(fù)雜，每個(gè)MSIV涉及8個(gè)自動(dòng)停堆關(guān)鍵敏感設(shè)備（CCM1），繼電器7個(gè)，限位開(kāi)關(guān)1個(gè)。本文以VVP001VV為例，對(duì)主蒸汽隔離閥繼電器回路進(jìn)行深入分析。

1控制邏輯簡(jiǎn)介

VVP001/002/003VV通過(guò)A、B兩列液力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)閥門(mén)控制，以VVP001VV為例，其液力系統(tǒng)包括：1個(gè)快關(guān)電磁閥（A列：VVP251EL;B列：VVP271EL）和1個(gè)快關(guān)錯(cuò)油閥（A列：VVP251DR;B列：VVP271DR），用于閥門(mén)快速關(guān)閉控制;1個(gè)電磁閥（A列：VVP261EL;B列：VVP281EL）和1個(gè)試驗(yàn)錯(cuò)油閥（A列：VVP261DR;B列：VVP281DR），用于閥門(mén)慢速關(guān)閉控制和閥門(mén)試驗(yàn)控制。主蒸汽隔離閥液力系統(tǒng)構(gòu)成見(jiàn)圖1[1]。

1.1 MSIV快速關(guān)閉

快速關(guān)閉具體動(dòng)作過(guò)程：①VVP251EL（VVP271EL）勵(lì)磁，使VVP251DR（VVP271DR）錯(cuò)油閥打開(kāi)泄油;②VVP261EL（VVP281EL）失磁，確保VVP261DR（VVP281DR）處于開(kāi)啟狀態(tài);③VVP211EL失磁，切斷氣動(dòng)泵供氣，停止液力回路供壓。

兩路泄壓管線(xiàn)完全冗余，任何一路管線(xiàn)都能保證5 s內(nèi)閥門(mén)快速關(guān)閉。

1.2 MSIV慢速關(guān)閉

慢速關(guān)閉動(dòng)作過(guò)程：①VVP261EL（VVP281EL）勵(lì)磁，使VVP261DR（VVP281DR）處于試驗(yàn)狀態(tài)（控制緩慢泄油）;②VVP211EL失磁，切斷氣動(dòng)泵供氣，停止液力回路供壓;③短暫延時(shí)后，VVP251EL（VVP271EL）勵(lì)磁，使VVP251DR（VVP271DR）錯(cuò)油閥打開(kāi)泄壓。

1.3 MSIV開(kāi)啟

閥門(mén)開(kāi)啟動(dòng)作過(guò)程：①VVP251EL（271EL）失磁，VVP251DR（271DR）錯(cuò)油閥保持關(guān)閉狀態(tài)，泄壓回路關(guān)閉;②VVP261EL（281EL）失磁，VVP261DR（281DR）保持在開(kāi)啟狀態(tài);③VVP211EL勵(lì)磁，氣動(dòng)泵供氣運(yùn)轉(zhuǎn)充壓，液力回路逐步加壓，MSIV閥門(mén)開(kāi)啟。

1.4 MSIV部分關(guān)閉試驗(yàn)

閥門(mén)部分關(guān)閉試驗(yàn)通過(guò)試驗(yàn)選擇開(kāi)關(guān)（A列：VVP001CC，B列：VVP002CC）觸發(fā)，驗(yàn)證電磁閥、錯(cuò)油閥在關(guān)閥過(guò)程動(dòng)作正常，驗(yàn)證閥門(mén)部分關(guān)閉后再開(kāi)啟過(guò)程動(dòng)作正常。

2控制邏輯線(xiàn)路分析

分析各信號(hào)回路發(fā)現(xiàn)，以下幾個(gè)環(huán)節(jié)存在單一故障誤關(guān)MSIV的風(fēng)險(xiǎn)。

（1）147UM1送156UM4延時(shí)繼電器回路

147UM1是閥門(mén)A列開(kāi)啟信號(hào)CH1通道自保持回路的其中一個(gè)繼電器，功率運(yùn)行期間，處于勵(lì)磁狀態(tài)。如147UM1常勵(lì)磁繼電器出現(xiàn)線(xiàn)圈異常或其送156UM4延時(shí)繼電器的常閉觸點(diǎn)異常，將導(dǎo)致156UM4延時(shí)繼電器勵(lì)磁，7 s延時(shí)后觸發(fā)251EL勵(lì)磁，VVP001VV將快速關(guān)閉。

（2）111UM4和112UM3繼電器回路

反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)主蒸汽隔離信號(hào)通過(guò)A列111UM4（B列：112UM3）傳遞關(guān)閉MSIV，功率運(yùn)行期間處于勵(lì)磁狀態(tài)，該繼電器的兩副常開(kāi)接點(diǎn)分別送CH1、CH2自保持回路。111UM4或112UM3任一繼電器異常，將導(dǎo)致MSIV閥門(mén)異常關(guān)閉。

（3）SM5及106UM4繼電器回路

SM5是MSIV閥門(mén)關(guān)閉位置開(kāi)關(guān)，功率運(yùn)行期間，如SM5誤觸發(fā)閥門(mén)關(guān)閉信號(hào)（如人員誤碰），106UM4將勵(lì)磁，復(fù)位CH1、CH2自保持線(xiàn)路，使251EL（271EL）勵(lì)磁，251DR（271DR）打開(kāi)泄壓，VVP001VV關(guān)閉。

（4）522UM2送522UM4延時(shí)繼電器回路

522UM2是閥門(mén)B列開(kāi)啟自保持回路CH1通道的其中一個(gè)繼電器，功率運(yùn)行期間，處于勵(lì)磁狀態(tài)。如522UM2出現(xiàn)線(xiàn)圈異常、A列105UM1繼電器或?qū)?yīng)觸點(diǎn)異常、522UM2送522UM4延時(shí)繼電器的常閉觸點(diǎn)異常等單一故障，將導(dǎo)致522UM4勵(lì)磁，7 s延時(shí)后觸發(fā)271EL勵(lì)磁，使271DR打開(kāi)，VVP001VV將快速關(guān)閉。

（5）108UM1繼電器回路

108UM1是操作員手動(dòng)操作慢關(guān)閥門(mén)的傳遞繼電器，通常處于失磁狀態(tài)，其兩副常閉接點(diǎn)分別送閥門(mén)開(kāi)啟自保持CH1、CH2回路。如108UM1送A列CH1通道的常閉接點(diǎn)接觸不良，將導(dǎo)致A列CH1自保持回路復(fù)位，使A列CH1通道的3個(gè)繼電器均失磁。A列CH1通道中的147UM1失磁，將觸發(fā)156UM4延時(shí)7 s動(dòng)作，導(dǎo)致A列251EL勵(lì)磁，251DR打開(kāi)。A列CH1通道中的105UM1失磁（A、B列傳遞繼電器），將導(dǎo)致B列CH1通道的2個(gè)繼電器失磁，觸發(fā)522UM4延時(shí)7 s動(dòng)作，使B列271EL勵(lì)磁，271DR打開(kāi)。A、B列的251/271DR任何1個(gè)錯(cuò)油閥打開(kāi)，都將導(dǎo)致MSIV關(guān)閉。

3控制邏輯線(xiàn)路優(yōu)化

（1）147UM1送156UM4延時(shí)繼電器回路優(yōu)化方案

A列延時(shí)繼電器受控于CH1通道的147UM1，可從CH2通道110UM2引一接點(diǎn)與147UM1接點(diǎn)串聯(lián)連接（實(shí)現(xiàn)邏輯“與”）后控制156UM4延時(shí)繼電器，實(shí)現(xiàn)CH1/CH2與門(mén)邏輯，避免單一故障導(dǎo)致156UM4延時(shí)繼電器動(dòng)作。

（2）111UM4和112UM3繼電器回路優(yōu)化方案

分析111UM4/112UM3線(xiàn)路邏輯，原設(shè)計(jì)107UM2和UM3的常閉接點(diǎn)并聯(lián)連接控制111UM4，可更改為107UM2和UM3的常開(kāi)接點(diǎn)串聯(lián)連接控制111UM4，111UM4送下游信號(hào)的常開(kāi)接點(diǎn)改為常閉接點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)與原設(shè)計(jì)相同的邏輯功能。同理，原505UM2和UM3的常閉接點(diǎn)并聯(lián)連接控制112UM3，更改為505UM2和UM3的常開(kāi)接點(diǎn)串聯(lián)連接控制112UM3，112UM3送下游信號(hào)的常開(kāi)接點(diǎn)改為常閉接點(diǎn)。優(yōu)化后，111UM4和112UM3在功率運(yùn)行期間由常勵(lì)磁改變?yōu)槌ＪТ艩顟B(tài)，可避免常勵(lì)磁設(shè)備單一故障導(dǎo)致閥門(mén)關(guān)閉風(fēng)險(xiǎn)。

（3）SM5及106UM4繼電器回路

可將106UM4繼電器直接改為前延時(shí)繼電器（延時(shí)值可設(shè)為5s），通過(guò)延時(shí)屏蔽誤發(fā)信號(hào)。閥門(mén)由開(kāi)至關(guān)時(shí)，SM5釋放至壓緊，邏輯信號(hào)0至1，前延時(shí)生效;閥門(mén)由關(guān)至開(kāi)啟時(shí)，SM5壓緊至釋放，邏輯信號(hào)1至0，無(wú)延時(shí)。因此，106UM4改為延時(shí)繼電器，不會(huì)影響操作員手動(dòng)正常開(kāi)啟VVP001VV閥門(mén)。

VVP001VV關(guān)閉后，SM5觸發(fā)信號(hào)，通過(guò)106UM4延時(shí)5 s復(fù)位CH1/CH2開(kāi)啟自保持回路。功率運(yùn)行期間，106UM4處于常失磁狀態(tài)，并且由兩副不同接點(diǎn)分別送CH1/CH2線(xiàn)路，不存在106UM4單一故障導(dǎo)致閥門(mén)關(guān)閉風(fēng)險(xiǎn)。

（4）522UM2送522UM4延時(shí)繼電器回路

B列的522UM4延時(shí)繼電器線(xiàn)路與A列的156UM4線(xiàn)路類(lèi)似，從CH2通道522UM1引一接點(diǎn)與522UM2接點(diǎn)串聯(lián)連接（實(shí)現(xiàn)邏輯“與”）后控制522UM4，實(shí)現(xiàn)雙通道與門(mén)邏輯，避免單一故障導(dǎo)致522UM4延時(shí)繼電器動(dòng)作。

（5）108UM1繼電器回路

根據(jù)分析，108UM1接點(diǎn)異常導(dǎo)致MSIV關(guān)閉是因?yàn)橛|發(fā)CH1通道的147UM1（B列位522UM2）失磁。通過(guò)（1）和（2）優(yōu)化改進(jìn)后，A列需147UM1和110UM2繼電器同時(shí)失磁，方能觸發(fā)156UM4延時(shí)動(dòng)作，B列需522UM2和522UM1繼電器同時(shí)失磁，方能觸發(fā)522UM4延時(shí)動(dòng)作，消除了108UM1單一故障導(dǎo)致MSIV關(guān)閉風(fēng)險(xiǎn)。

4安全影響分析

（1）156UM4和522UM4延時(shí)邏輯優(yōu)化

根據(jù)優(yōu)化方案，由CH1通道147UM1（B列：522UM2）信號(hào)改為147UM1和110UM2信號(hào)（B列：522UM2和522UM1）二取二送156UM4（B列：522UM4）7s延時(shí)，拒動(dòng)概率有所提高。優(yōu)化后，出現(xiàn)7s延時(shí)MSIV閥門(mén)快關(guān)拒動(dòng)需同時(shí)滿(mǎn)足4個(gè)條件：①A列147UM1或110UM2送156UM4信號(hào)異常;②A(yíng)列261EL或261DR異常導(dǎo)致261DR無(wú)法置限流位置;③B列281EL或281DR異常導(dǎo)致281DR無(wú)法置限流位置;④B列522UM2或522UM1送522UM4信號(hào)異常。4個(gè)條件，任一條件不滿(mǎn)足，MSIV閥門(mén)都將正常慢關(guān)或快關(guān)。因此，拒動(dòng)概率極低，且MSIV慢關(guān)功能不屬安全功能，優(yōu)化影響有限。

（2）111UM4和112UM3繼電器回路優(yōu)化

111UM4和112UM3繼電器線(xiàn)路優(yōu)化實(shí)質(zhì)是進(jìn)行了“非”、“或”、“與”邏輯符合調(diào)整，邏輯功能沒(méi)有改變。111UM4和112UM3繼電器由常勵(lì)磁變成常失磁狀態(tài)，提高了111UM4和112UM3的可靠性。

（3）SM5及106UM4繼電器邏輯優(yōu)化

SM5邏輯回路設(shè)計(jì)目的：當(dāng)手動(dòng)觸發(fā)快關(guān)信號(hào)或閥門(mén)液力回路機(jī)械故障導(dǎo)致MSIV關(guān)閉后，通過(guò)SM5閥門(mén)關(guān)閉狀態(tài)信號(hào)復(fù)位開(kāi)啟自保持邏輯，以免手動(dòng)快關(guān)信號(hào)或機(jī)械故障消失后閥門(mén)重新自動(dòng)開(kāi)啟。

（4）MSIV閥門(mén)開(kāi)啟緩慢（約需1分鐘），優(yōu)化增加的復(fù)位延時(shí)，沒(méi)有實(shí)質(zhì)影響。

5結(jié)論

本文優(yōu)化方案對(duì)于VVP001VV閥門(mén)，只需增加1個(gè)繼電器、1個(gè)繼電器更換為延時(shí)繼電器及少量的接點(diǎn)和線(xiàn)路修改，方案實(shí)施簡(jiǎn)單。VVP002/003VV邏輯線(xiàn)路與VVP001VV完全相同，優(yōu)化方案完全適用。

參考文獻(xiàn)

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[2] 大亞灣核電站VVP系統(tǒng)接線(xiàn)圖：PGXNI023039FI3043DD[Z].深圳：廣東核電合營(yíng)公司，2015：2-7，40-42.