李秀臣

（遼寧紅沿河核電有限公司，遼寧 大連 116000）

1 存在的問題

某電站在進(jìn)行3號機(jī)組大修后沖轉(zhuǎn)時，由于三通閥響應(yīng)異常，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)主密封油泵出口油壓低于觸發(fā)值（600 kPa），從而引發(fā)交流應(yīng)急油泵和直流應(yīng)急油泵啟動。直流應(yīng)急油泵301PO兩次啟停后，按正常邏輯需再次啟動，但直流應(yīng)急油泵未自動啟動，并且主控手動無法再次啟動。調(diào)整102VH后，系統(tǒng)壓力恢復(fù)正常，主控強(qiáng)制停運信號后，直流應(yīng)急油泵正常啟動。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，功率運行期間，發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)緊急情況下直流應(yīng)急油泵301PO也有可能因無法自動或手動啟動而失去作用，存在發(fā)電機(jī)氫氣泄露風(fēng)險。故障時，油氫壓差短時低于跳機(jī)值（20 kPa），由于未超過5 s延時，因此未造成較大后果。

2 發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)直流應(yīng)急油泵功能介紹

發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)直流應(yīng)急油泵主要功能有以下3點。一是當(dāng)油氫壓差低于30 kPa（報警）或20 kPa（跳機(jī)）時，為防止發(fā)電機(jī)漏氫，直流應(yīng)急油泵301PO可作為密封油系統(tǒng)的最后一道動力屏障。二是當(dāng)主密封油泵101PO和交流應(yīng)急油泵201PO發(fā)生故障或出力不足時，作為應(yīng)急備用回路保障油氫壓差在跳機(jī)值以上。三是當(dāng)密封油系統(tǒng)失去抽真空功能時，直流應(yīng)急油泵301PO和交流應(yīng)急油泵201PO一起為發(fā)電機(jī)從GGR抽取未真空處理過的油提供密封功能[1]。

3 缺陷原因分析

3.1 事件過程邏輯分析

滿功率運行模式下直流應(yīng)急油泵的功能都可能用到，其在啟停過程中都有可能產(chǎn)生應(yīng)急狀態(tài)下無法啟動的缺陷，導(dǎo)致直流應(yīng)急油泵301PO不可用，自動或主控手動均無法進(jìn)行正常的啟停，失去應(yīng)急作用[2]。當(dāng)101PO和201PO故障和出力不足時，都有可能發(fā)生301PO無法自動或手動啟動的故障，緊急情況時不能維持油氫壓差在跳機(jī)值以上功能，也不能保障發(fā)電機(jī)氫氣應(yīng)急密封功能[3]。

經(jīng)調(diào)取事件過程分析，本次事件過程符合原設(shè)計邏輯預(yù)期，但由于上下游邏輯配合存在問題，因此導(dǎo)致故障發(fā)生。201、301PO動作過程如圖1所示。

圖1 201、301PO動作過程圖

GHE301PO停運10 s內(nèi)再次接收啟動命令從而進(jìn)入死循環(huán)而無法啟動，其主要原因可能在于直流應(yīng)急油泵301PO上游電源為LAB003TB。直流應(yīng)急油泵上游盤柜接線如圖2所示。

圖2 直流應(yīng)急油泵上游盤柜接線圖

從圖2的虛框部分開始，當(dāng)邏輯判斷出需停運301PO后，301PO合閘命令繼電器101XD斷電，105XT斷電失磁，停運命令繼電器101XE得電，盤柜內(nèi)接觸器分閘線圈102XR隨即得電，開關(guān)分閘，此時102XR輔助接點也勵磁閉合。由于合閘繼電器105XT的輔助節(jié)點是一個延時斷（定值10 s）的節(jié)點，當(dāng)分閘命令發(fā)出后，分閘線圈回路102XR在10 s內(nèi)自保持，直流電機(jī)在此過程內(nèi)減速停運（正常在10 s后105XT斷開，電機(jī)停運結(jié)束）[4]。但間隔停運命令發(fā)出僅7 s左右，101SP再次觸發(fā)，此時根據(jù)邏輯要再次啟動直流應(yīng)急油泵，DCS便發(fā)出合閘指令，105XT再次得電，其輔助節(jié)點原本10 s后要斷開，但由于線圈的再次勵磁，便繼續(xù)保持合狀態(tài)，使得分閘線圈102XR保持得電[5]。對于接觸器內(nèi)的機(jī)械控制，只要分閘線圈得電，接觸器便保持分閘且無法合閘。所以只要105XT斷電不超過10 s，主控手動或自動在10 s內(nèi)發(fā)啟動指令都會讓105XT得電，分閘線圈102XR就持續(xù)得電，接觸器也就無法合閘，從而導(dǎo)致直流應(yīng)急油泵無法自動啟動[6]。此時，直流應(yīng)急油泵不能啟動將導(dǎo)致301PO無法反饋運行信號，根據(jù)邏輯，啟動命令會一直存在，這使得分閘回路持續(xù)自保持，自動和手動均無法啟動直流應(yīng)急油泵[7]。

3.2 動作時序邏輯分析

查看KIC記錄，動作時序邏輯如圖3所示。

圖3 動作時序邏輯圖

對系統(tǒng)動作時序邏輯進(jìn)行分析如下。一是初始主密封油泵101PO正常運行，交流應(yīng)急油泵201PO和直流應(yīng)急油泵301PO正常備用。二是在18:54:09時刻，汽機(jī)沖轉(zhuǎn)至1 136 rpm時，主密封油泵101PO出口壓力低于101SP觸發(fā)值（600 kPa），201PO和301PO按照邏輯自動啟動，壓力立即恢復(fù)正常，101SP復(fù)歸，此時101PO保持運行。而正常主密封油泵101PO故障的情況下，101SP壓力低觸發(fā)，5 s后泵會自動停運。但這次故障由于泵無異常，僅是出口三通閥的異常，因此101SP壓力低觸發(fā)后，根據(jù)邏輯備用泵立即啟動，啟動后壓力立即恢復(fù)，101SP動作立即復(fù)歸，101PO未觸發(fā)停運命令，主密封油泵101PO保持運行。三是在18:56:09時刻，根據(jù)動作邏輯，交流應(yīng)急密封油泵201PO和直流應(yīng)急密封油泵301PO在主密封油泵101PO出口壓力恢復(fù)正常后2 min自動停運（現(xiàn)場實際確實2 min后自動停運）。四是在18:56:21時刻，由于201PO和301PO停運，且102VH調(diào)節(jié)異常仍然存在，101PO出口壓力再次降低，101SP再次觸發(fā)，201和301PO再次接收啟動命令，電機(jī)正常啟動。此時，需要201PO和301PO再次啟動，如果102VH異常一直存在，按照正常設(shè)計理念，301PO的上述這種啟停應(yīng)該跟201PO一樣，一直重復(fù)下去[8]。正常情況下，如果101PO故障停運而非只是出口壓力低，101SP會持續(xù)觸發(fā)，201PO和301PO會自動啟動，2 min后，301PO判斷201PO運行正常而停運，201PO保持運行。在18:58:21時刻，距離201、301PO啟動2 min后，同18:56:09時刻一樣，由于201、301PO的啟動，101PO又恢復(fù)正常，電機(jī)再次停運。在18:56:28時刻，距離18:56:21（301PO停運）7 s，交流應(yīng)急油泵201PO再次啟動，但此時直流應(yīng)急油泵301PO由于停運未超過10 s內(nèi)再次接收啟動命令，導(dǎo)致3LAB003TB分閘回路自保持，從而使得301PO手動或自動均無法啟動。之后儀控通過強(qiáng)制啟動指令，使得105XT失磁10 s以上，重新啟動301PO，電機(jī)正常啟動。

查詢KIC歷史趨勢，發(fā)生異常時，301PO啟動指令一直在DCS內(nèi)觸發(fā)并發(fā)出，傳遞到下游抽屜H3LAB003TB。電機(jī)設(shè)置分閘回路自保持10 s是直流電機(jī)的特性要求，該10 s不可取消，主要原因為直流電機(jī)結(jié)構(gòu)上是通過碳刷給電樞通電，而直流電機(jī)由于其直阻和感抗都比較小，啟動電流一般為15In～20In，容易導(dǎo)致碳刷打火或超速機(jī)械損壞等。當(dāng)電機(jī)停運惰轉(zhuǎn)時，機(jī)端產(chǎn)生感應(yīng)電壓，在未完成停運的情況下再次合閘容易導(dǎo)致過流，加重上述危害。

4 故障處理措施及解決方案

綜上分析認(rèn)為事件過程符合原設(shè)計邏輯預(yù)期，但由于DCS控制邏輯與下游開關(guān)的配合設(shè)計不合理，使得直流應(yīng)急油泵301PO在未完成停運（10 s內(nèi)）前再次啟動電機(jī)時電機(jī)上游接觸器分閘線圈持續(xù)自保持，導(dǎo)致電機(jī)手動或自動都無法再次啟動，因此采取如下措施和解決方案[9]。

一是取消LAB003TB跳閘自保持回路中的105XT輔助節(jié)點和102XR輔助節(jié)點，對停運指令101XE輔助節(jié)點增加10 s短延時。修改后電氣圖如圖4所示，取消上游電氣盤柜內(nèi)分閘回路通過合閘繼電器105XT的自保持，對分閘繼電器101XE輔助節(jié)點增加10 s延時。這樣可以保留原有功能，同時斷開合閘指令對分閘回路的關(guān)聯(lián)，從而解決問題。此方案需更換合閘繼電器并重新接線改造，同時整體更換上游抽屜。

圖4 修改后電氣圖

二是在DCS邏輯中對停運指令增加10 s后延時，同時取消電氣盤柜內(nèi)102XR輔助節(jié)點的自保持回路。在DCS邏輯中，將直流應(yīng)急油泵301PO的停運指令增加10 s后延時，同時取消電氣盤柜內(nèi)的自保持回路。這樣可以保留原有功能，同時斷開合閘指令對分閘回路的關(guān)聯(lián)，從而解決問題。此方案需修改DCS邏輯，同時在電氣抽屜內(nèi)取消部分接線[10]。

5 結(jié) 論

功率運行模式下直流應(yīng)急油泵功能都可能用到，其在啟停過程中都有可能產(chǎn)生應(yīng)激狀態(tài)下無法啟動的缺陷，將導(dǎo)致直流應(yīng)急油泵301PO不可用，自動無法進(jìn)行正常的啟停，失去應(yīng)急作用。經(jīng)查詢KIC歷史趨勢調(diào)取事件過程和DCS邏輯分析，本次事件過程符合原設(shè)計邏輯預(yù)期，但由于上下游邏輯配合存在問題，因此導(dǎo)致故障發(fā)生。通過更換合閘繼電器并重新接線改造，同時修改DCS邏輯，以解決故障缺陷問題，及時挽回?fù)p失。