核電廠冷源撈污耙邏輯優(yōu)化及限位開關(guān)改造

劉坤亮，劉洋

（大亞灣核電運(yùn)營(yíng)管理有限責(zé)任公司，廣東 深圳 518124）

1 引言

嶺澳二期自調(diào)試以來，CFI耙子L3/4CFI011-014DG的限位開關(guān)故障頻發(fā)，給日常工作帶來很大困擾。2011-2012年期間，L3/4C FI011-014DG故障率更是高居不下，其中L3CFI014DG在非嚙合情況下提升到高限位時(shí)，未正常觸發(fā)高限位信號(hào)，導(dǎo)致耙斗繼續(xù)上升，致使雜物推板和推板臂被拉彎，翻轉(zhuǎn)電機(jī)支座被拉壞。嶺澳二期耙子限位開關(guān)主要有3種，機(jī)械擺臂式開關(guān)(安全高限位)、機(jī)械齒輪式開關(guān)(高，高高，低，低低限位)、光電感應(yīng)式(嚙合，非嚙合，松繩限位)。嶺澳二期耙子的運(yùn)行方式有手動(dòng)運(yùn)行、定時(shí)啟動(dòng)以及差壓高自動(dòng)啟動(dòng)三種模式。耙子的啟停、嚙合主要靠這幾個(gè)限位開關(guān)來控制。

嶺澳二期CFI系統(tǒng)是核安全相關(guān)系統(tǒng)，CFI耙子的故障率高影響到電站的核安全，針對(duì)該問題，本項(xiàng)目對(duì)嶺澳二期CFI耙子的故障原因進(jìn)行了詳細(xì)的分析并進(jìn)行了優(yōu)化改造，提高了嶺澳二期CFI系統(tǒng)的可靠性。

2 問題研究與改進(jìn)

2.1 現(xiàn)象描述

2011-2012 年期間，L3/4CFI011-014DG故障率更是高居不下，其中L3CFI014DG在非嚙合情況下提升到高限位時(shí)，未正常觸發(fā)高限位信號(hào)，導(dǎo)致耙斗繼續(xù)上升，致使雜物推板和推板臂被拉彎，翻轉(zhuǎn)電機(jī)支座被拉壞。

2.2 問題研究

嶺澳二期 CFI耙子的控制方式有三種："AUTO”、“FORCE”、“STOP”，分別由各自“TL”來選擇其方式。

①AUTO模式：正常運(yùn)行方式，此時(shí)耙子可由定時(shí)器控制每8小時(shí)啟動(dòng)一次撈渣；或者由高壓差信號(hào)（壓差大于0.10m時(shí)），觸發(fā)啟動(dòng)撈渣，直至壓差降低才停止。自動(dòng)啟動(dòng)循環(huán)撈渣結(jié)束后，耙子應(yīng)停運(yùn)在上部正常（高）位置。②FORCE模式：耙子將不停進(jìn)行“撈渣循環(huán)”，此時(shí)應(yīng)監(jiān)視運(yùn)行，根據(jù)需要及時(shí)切換狀態(tài)，以防止設(shè)備的頻繁運(yùn)行而損壞。③STOP模式：耙子由就地控制箱手動(dòng)控制，通常用于故障狀態(tài)下及執(zhí)行試驗(yàn)時(shí)。

嶺澳二期CFI耙子限位開關(guān)主要有3種：①機(jī)械擺臂式開關(guān)(安全高限位)，其主要功能是確保CFI耙子在高限位故障時(shí)能將耙子停止運(yùn)行不再上升，并發(fā)出報(bào)警，提醒運(yùn)行維修人員需要檢查耙子的可用性。②機(jī)械齒輪式開關(guān)(高，高高，低，低低限位)：其主要功能是在耙子上下運(yùn)行的時(shí)候在高低位置時(shí)停止提升或者下降，保證耙子正常運(yùn)行。③光電感應(yīng)式(嚙合，非嚙合，松繩限位)：嚙合和非嚙合限位開關(guān)的功能是觸發(fā)翻耙和豎耙動(dòng)作，松繩限位開關(guān)功能是當(dāng)耙子落到底下而低和低低限位開關(guān)故障時(shí)停運(yùn)耙子。

正常情況下，嶺澳二期CFI耙子的撈污循環(huán)過程如下圖所示：

嶺澳二期CFI耙子的撈污循環(huán)過程示意圖

以L3CFI014DG為例，故障發(fā)生后，現(xiàn)場(chǎng)檢查CFI814CR中844UM、845UM繼電器都已經(jīng)動(dòng)作，繼電器與開關(guān)信號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下：

844UM——CFI214SM1（捏合限位）

845UM——CFI214SM2（非捏合限位）

由于844UM帶的是常閉觸點(diǎn)，845UM帶的是常開觸點(diǎn)，因此開關(guān)信號(hào)的對(duì)應(yīng)狀態(tài)如下：

CFI214SM1為0 CFI214SM2為1

因?yàn)槟蠛舷尬籆FI214SM1信號(hào)為0是CFI014DG提升的一個(gè)必要條件，當(dāng)CFI214SM1信號(hào)為1的時(shí)候，CFI014DG無法提升，而從現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)看，CFI014DG已經(jīng)提升起來，所以當(dāng)時(shí)CFI214SM1信號(hào)為0，而耙斗并未正常捏合，此時(shí)CFI214SM1信號(hào)為0是不正常的，這也是造成耙子運(yùn)行異常的直接原因。

根據(jù)限位開關(guān)的安裝以及結(jié)構(gòu)分析，造成CFI214SM1信號(hào)異常的故障點(diǎn)存在以下兩種可能：①844UM故障，限位開關(guān)已經(jīng)動(dòng)作，使得844UM動(dòng)作，但是844UM的常閉觸點(diǎn)未斷開，造成CFI214SM1信號(hào)常為1；②CFI214SM1限位開關(guān)故障，限位開關(guān)的接點(diǎn)接觸不良，在耙子運(yùn)行開始階段，限位開關(guān)未能正常動(dòng)作，長(zhǎng)時(shí)間保持在這個(gè)位置后動(dòng)作正常了。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量信號(hào)的檢查，可以確定故障的根本原因是CFI214SM1信號(hào)不正常。

3 優(yōu)化與改進(jìn)

3.1 產(chǎn)品換型

嶺澳二期高低限位開關(guān)為機(jī)械式，型號(hào)為G 50-025-Z22/22Y-M20-1600-1，它通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將耙子的上下運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為凸輪的角運(yùn)動(dòng),凸輪觸碰限位開關(guān)發(fā)出信號(hào)。

該限位開關(guān)底座為塑料，凸輪為金屬，傳動(dòng)齒輪為塑料，存在以下缺陷：

①螺釘沒有螺帽。該限位開關(guān)由兩個(gè)螺釘將底座固定在鐵板上，螺釘直接上在鐵板上沒有螺帽，也沒有防滑墊片，并且底座為塑料，上螺釘?shù)臅r(shí)候不能用太大力，因此容易產(chǎn)生松動(dòng)。②塑料底座易變性。該限位開關(guān)底座為塑料，并且由于該限位開關(guān)裝在室外高空，經(jīng)曝曬溫度升高會(huì)變軟，變軟后會(huì)有彈性形變，從而導(dǎo)致凸輪和限位開關(guān)觸點(diǎn)間的距離產(chǎn)生輕微變化。③該限位開關(guān)由塑料傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)，耙子的整個(gè)行程（15米左右）對(duì)應(yīng)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角度僅為225o左右，因此，凸輪和限位開關(guān)之間一個(gè)細(xì)微的變化就會(huì)引起耙子相當(dāng)大的行程變化，而耙子的設(shè)計(jì)高限位與安全高限位之間的行程差很小，因此，耙子容易觸發(fā)安全高限位。

嶺澳二期的耙子推板設(shè)計(jì)要求推到耙子最邊緣而又不脫出耙子，若推不到最邊緣則推不掉垃圾，若脫出邊緣則會(huì)掛住耙子影響其下次下降，這種推板的設(shè)計(jì)使我們限位開關(guān)的定位很困難。同時(shí)高限位開關(guān)的靈敏性及底座易松動(dòng)變形增大了我們調(diào)整限位開關(guān)的難度和頻度[1-2]。

因此，我們將其替代為二核限位開關(guān)XR2-AA02K20 20TURNS，該開關(guān)為精密金屬結(jié)構(gòu)，可靠性好。

3.2 邏輯優(yōu)化

優(yōu)化的方案如下：①增加非嚙合限位開關(guān)和嚙合限位開關(guān)雙“1”時(shí)停運(yùn)垃圾耙斗并送主控報(bào)警的邏輯。此邏輯修改可避免嚙合限位誤報(bào)為“1”時(shí)，垃圾耙斗上升而造成的設(shè)備損壞。②增加非嚙合限位開關(guān)和嚙合限位開關(guān)雙“0”時(shí)延時(shí)10s停運(yùn)垃圾耙斗并送主控報(bào)警的邏輯。雙“0”情況在垃圾耙斗翻耙過程中會(huì)出現(xiàn)，而翻耙時(shí)間在7-8s，因此延時(shí)10s邏輯設(shè)計(jì)合理，停運(yùn)垃圾耙斗的保護(hù)邏輯主要避免垃圾耙斗翻耙后，非嚙合限位開關(guān)和嚙合限位開關(guān)未正常動(dòng)作，翻轉(zhuǎn)電機(jī)持續(xù)動(dòng)作而導(dǎo)致設(shè)備損壞。

4 總結(jié)

用限位開關(guān)XR2-AA02K20 20TURNS替代目前使用的型號(hào)為G50-025-Z22/22Y-M20-1600-1開關(guān)后，目前運(yùn)行情況良好，限位開關(guān)故障率得到大大降低，很大程度上提高了嶺澳二期CFI系統(tǒng)的可靠性，提高二回路冷源相關(guān)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。其次，耙子邏輯的優(yōu)化，加強(qiáng)了異常情況下對(duì)垃圾耙斗的保護(hù)，降低了設(shè)備損壞的風(fēng)險(xiǎn)。