GCT 不可用信號(hào)可靠性提升

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）

0 引言

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(shí)，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(shí)出現(xiàn)堆功率與汽輪機(jī)負(fù)荷的不一致。這時(shí)，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(shí)，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(gè)“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(hào)與功率高于40%PN 信號(hào)和汽輪機(jī)停機(jī)C8 信號(hào)相與會(huì)產(chǎn)生停堆信號(hào)，導(dǎo)致反應(yīng)堆停堆。2017 年1 月，某電站2 號(hào)機(jī)組觸發(fā)2GCT545KA（蒸汽排放閥的手動(dòng)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(hào)機(jī)組100%功率平臺(tái)停機(jī)不停堆試驗(yàn)時(shí)，GCT 不可用信號(hào)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(bào)警。GCT 不可用信號(hào)的故障，嚴(yán)重影響了機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。

1 GCT 不可用原因分析

1.1 擺臂設(shè)計(jì)

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(hào)機(jī)組調(diào)試期間，因限位開關(guān)擺臂連接松動(dòng)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(jì)。由于限位開關(guān)驅(qū)動(dòng)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(dòng)，影響限位開關(guān)觸點(diǎn)的正確動(dòng)作，導(dǎo)致反饋信號(hào)不準(zhǔn)確，造成GCT 不可用信號(hào)誤觸發(fā)。

1.2 微動(dòng)開關(guān)

圖1 EL120-60400 擺臂

每個(gè)GCT 旁排閥手動(dòng)隔離閥均有2 個(gè)限位開關(guān)，一個(gè)全開限位和一個(gè)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(hào)的邏輯。因?yàn)榫偷谿CT 隔離閥為手動(dòng)閥，在運(yùn)行過程中，該閥門處于全開位置且手動(dòng)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(dòng)開關(guān)誤動(dòng)作可能性較高，因此需提高限位開關(guān)微動(dòng)開關(guān)的可靠性，以保障信號(hào)的正確。

1.3 邏輯分析

GCT 不可用信號(hào)邏輯圖可知，“GCT 不可用信號(hào)”即GCT 隔離閥未全開信號(hào)由GCT101VV～112VV 和ADG004/006/008VV的每個(gè)閥門上的1 個(gè)全開限位點(diǎn)相與取非后構(gòu)成，即GCT101VV～112VV、ADG004/006/008VV 共15 臺(tái)閥門中，只要其中有1 個(gè)隔離閥的開限位未能正常觸發(fā)，就會(huì)產(chǎn)生GCT 不可用信號(hào)，邏輯信號(hào)容易觸發(fā)（圖2）。

圖2 GCT 不可用信號(hào)邏輯圖

2 GCT 優(yōu)化方案可行性分析

針對(duì)GCT 系統(tǒng)不可用信號(hào)的原因分析，提出改進(jìn)GCT 旁排閥手動(dòng)隔離閥的擺臂類型。同時(shí)采用雙開限位開關(guān)形式，降低GCT 旁排閥手動(dòng)隔離閥開限位的誤動(dòng)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。

2.1 擺臂改進(jìn)

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(hào)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(jì)，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(dòng)情況的出現(xiàn)，確保信號(hào)的正確反饋。新型擺臂與原有型號(hào)在尺寸上保持一致，確?？梢酝耆娲行吞?hào)（圖3）。

2.2 增加全開限位開關(guān)

現(xiàn)場只有1 個(gè)全開限位和1 個(gè)全關(guān)限位，擬增加1 個(gè)全開限位開關(guān)，即每臺(tái)閥門配置2 個(gè)全開限位開關(guān)和1 個(gè)全關(guān)限位開關(guān)，通過2 個(gè)獨(dú)立的開限位開關(guān)就地并聯(lián)的方式，使2 個(gè)限位開關(guān)均參與GCT 不可用信號(hào)的邏輯，可以避免單個(gè)開關(guān)虛假接線導(dǎo)致GCT 不可用，降低GCT旁排閥手動(dòng)隔離閥開限位的誤動(dòng)率，提高GCT 不可用信號(hào)的可靠性（圖4）。

2.3 增加邏輯報(bào)警

在不改變不可用邏輯的基礎(chǔ)上，通過2 個(gè)全開限位全部同時(shí)為0，表示GCT 隔離閥未全開，降低了邏輯信號(hào)觸發(fā)率。為了保證限位開關(guān)整體動(dòng)作后主控能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，增加GCT 閥門未全開報(bào)警，利用新增的2 個(gè)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(shí)觸發(fā)新增報(bào)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(bào)警參照現(xiàn)有同類型報(bào)警進(jìn)行設(shè)計(jì)，無技術(shù)制約。經(jīng)過設(shè)備、維修、運(yùn)行一起討論評(píng)估，同時(shí)經(jīng)技術(shù)委員會(huì)討論，該風(fēng)險(xiǎn)可以接受，并計(jì)劃于大修窗口實(shí)施。

圖3 新舊擺臂的對(duì)比

2 個(gè)參與GCT 不可用信號(hào)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(cè)閥門真實(shí)閥位，只有當(dāng)2個(gè)開限位同時(shí)為0 時(shí)才會(huì)觸發(fā)不可用信號(hào)，提高了系統(tǒng)可靠性。

圖4 現(xiàn)場接線

圖5 邏輯修改

3 實(shí)施與驗(yàn)證

根據(jù)計(jì)劃方案，大修期間對(duì)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。

3.1 擺臂更換

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(duì)每臺(tái)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(shí)，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(gè)動(dòng)作過程中能及時(shí)準(zhǔn)確地觸發(fā)。

3.2 加裝開限位開關(guān)

為保持新增開限位開關(guān)動(dòng)作能和原限位開關(guān)一致，經(jīng)現(xiàn)場對(duì)比，在原閥門防塵罩位置上左右兩側(cè)分別增加1 個(gè)限位支架，以方便新增限位開關(guān)的安裝，同時(shí)對(duì)原限位開關(guān)檔桿進(jìn)行改進(jìn)，以保證閥門動(dòng)作時(shí)限位檔桿能夠同時(shí)觸發(fā)2 個(gè)限位開關(guān)（圖6）。

3.3 邏輯修改

新增報(bào)警參照現(xiàn)有ADG006KA 報(bào)警設(shè)置，在大修窗口下通過KIC 更新完成報(bào)警的增加，新增報(bào)警位號(hào)為GCT730KA，該報(bào)警設(shè)置為紅色，報(bào)警名稱為GCT101VV～112VV 閥門未全開報(bào)警（圖7）。

3.4 施工驗(yàn)證

圖6 優(yōu)化后的限位安裝

圖7 新增GCT730KA 報(bào)警卡

大修間，按照擬定的技術(shù)方案和實(shí)施程序，對(duì)GCT101VV～112VV 及3ADG004/006/008VV 共15 臺(tái)閥門實(shí)施“新型擺臂、增加全開限位開關(guān)和增加邏輯報(bào)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(bào)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(duì)15 臺(tái)閥門逐一進(jìn)行驗(yàn)證，閥門限位均動(dòng)作正常，15 臺(tái)閥門的邏輯報(bào)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(gè)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(hào)的可靠性。

4 結(jié)束語

通過對(duì)GCT 不可用信號(hào)產(chǎn)生的原因分析、針對(duì)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(shí)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(hào)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(huì)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)。