压缩空气系统仪表控制调试方法分析研究

2016-07-21张媛媛刘钊福建福清核电有限公司福建350318

工业技术创新 2016年2期

关键词：压缩空气调试

张媛媛，刘钊（福建福清核电有限公司，福建，350318）

压缩空气系统仪表控制调试方法分析研究

张媛媛，刘钊
（福建福清核电有限公司，福建，350318）

摘要：本文从仪控角度出发，介绍了压缩空气生产系统在调试期间，针对仪表控制设备所采取的各类调试方法，着重对调试期间发现的各种技术问题进行探讨，梳理出解决方案，为系统调试方案的有效改进提供依据，并为后续机组调试提供经验借鉴。

关键词：压缩空气；仪表控制；调试

引言

压缩空气生产系统为整个核电站提供所需要的压缩空气，且压缩空气生产系统有三大类：一是主压缩空气生产系统，它主要供应核电厂正常运行、停堆维修以及安全壳压力试验时的用气；二是应急空气压缩系统，主要为仪表用压缩空气分配系统提供后备气源；三是常规岛压缩空气生产系统，是在空气压力不足的情况下，通过切断SAT系统的供气，来确保核岛的气源［1］。本文介绍了压缩空气生产系统的仪表控制设备调试方法，对主要技术问题进行了分析，同时针对压缩空气系统软件控制逻辑问题，提出了解决方案。

1 核电站压缩空气生产系统组成

空气压缩机房（Z C子项）属于核电站的“压缩空气生产系统”（SAP）。ZC子项所生产的压缩空气供应给仪表用压缩空气分配系统（SAR）及公用压缩空气分配系统（SAT）。核岛、常规岛和BOP各厂房所用的压缩空气，由ZC厂房直接供应；整个核电站所需的仪表用压缩空气是由ZC子项供气到核岛，经设在核岛连接厂房的应急空气压缩机房内的干燥、净化装置处理后供应至用户设备［2］。核岛应急空气压缩机房是ZC子项的应急用设备。

2 仪表控制功能及调试方法

核电厂压缩空气生产系统SAP由多个部分组成，其中主压缩空气生产系统（以下简写0SAP）所含设备最多、控制最为复杂。下面以0SAP系统为例，介绍压缩空气生产系统的组成、功能及调试方法。

2.1 0SAP的组成

在ZC子项的控制室内设置了一套全自动控制器ACS4000，作为0SAP系统的核心控制设备。ACS4000系统适用于具有多台空压机及相关后处理设备的用户，需要对压缩空气生产系统及相关设备进行实时、安全、可靠的监测与控制、趋势记录、报表生成、实时/历史报警功能、信息化集成。该系统控制柜可控制空压站的全部设备，包括：6台空气压缩机组、6台干燥过滤器、6台干燥器前电动阀、6台冷却水泵、3台冷却塔等设备。ACS4000系统控制器可以按设计要求实现对ZC所有设备的全自动控制，实现无人值守。

2.2 0SAP系统工艺流程

（1）正常运行

空压站内的六台空气压缩机组是并联布置的，生产的压缩空气经干燥净化装置处理后，流经缓冲罐，再通过GB沟输送至各个用户。空气压缩机组由ZC子项设置的独立的冷却水系统进行冷却。SEP系统水为补充用水。当SEP系统水不可用时，用SEA系统水补水。在核电机组正常运行条件下，空气压缩机房内的空气压缩机组和相应的干燥净化装置、冷却水设备将根据系统的压力信号部分投入工作；部分设备处于备用状态［3］。

（2）特殊稳态运行

在某些特殊情况下，例如：另一台核电机组停运并进行安全壳压力试验，其它核电机组正常运行时，ZC子项内的六台压缩机及辅助设备将全部投入运行。如果ZC子项的六台空气压缩机组和相应的辅助设备全部运行，而压空管网的压力仍低于某一设定值时，位于核岛连接厂房内的应急空气压缩机组则启动，向运行的核电机组和BOP厂房供应所需的SAR系统气体。

（3）特殊瞬态运行

当供电不足或失去电源时，ZC子项内的空气压缩机组将卸载并停运以准备再次启动。

2.3 系统控制柜功能

ACS4000系统控制柜的主要功能有：1）每台空压机的运行（启动、加载、卸载、停机）与相应台数的干燥器/冷却水泵/冷却塔/电动阀等辅助设备相连锁；2）空气压缩机组具有顺序控制、定期自动切换的功能；3）空气压缩机组的运行应依照来自空压站排气总管的压力信号来控制，以保障下游用气压力的稳定；4）空压机/干燥机/冷却水泵/冷却塔（风扇）的控制方式有联控和手动控制两种选择方式；5）压缩机组或各辅助设备发生故障后，同型号设备可自动切换；6）系统控制器要输出至电站DCS系统的信号［4］。

2.4 仪控设备调试内容

2.4.1 逻辑控制通道试验

（1）验证安装阶段，模拟量信号以及控制信号接线；验证现场仪表与设计量程；

（2）验证执行机构或接触器动作正确；验证在KIC和BUP上的远程指示和报警正确。

2.4.2 系统部分启动及压缩机试验

（1）验证空压机控制逻辑并启动风机进行检查；验证ACS4000上组态正确；

（2）验证空压机与水泵、冷却塔的连锁控制正常；验证空压机与干燥器的对应次序以及随机次序连锁逻辑控制；验证ACS4000系统控制参数正常。

3 主要问题及解决方案

A C S 4 0 0 0控制柜属于成熟的工业控制设备，其安装、调试较为顺利。调试过程中发现的主要技术问题是DCS二层逻辑与现场控制方式、设备内部设计等不匹配等问题。以下举例进行说明。

3.1 0SAP 400KC的控制逻辑及信号电源问题

图1 0SAP 400KC的控制逻辑FD图

问题描述：A）FD图中，KIC的开/关命令经过RS触发器后输出为电平信号。例如，主控远控设备开，则ON命令的信号将保持；此时，设备切换到就地控制并关闭后切回远控，由于ON命令信号保持，设备将重新启动。B）DCS KIC发出的控制命令无法操作信号0SAP400RC的设备，经分析为DCS LOT1端接报告中，该信号由DCS以48VDC供电；根据厂家设计文件以及与厂家沟通，该设备就地已经供电。

解决方案：A）在400KCON和400KCOFF命令后面的RS触发器加一个2S脉冲，将长信号变成一个短信号，使空压机启动/关停后控制命令消失，避免发生误动作。B）将DCS输出信号改为无源触点，串入就地设备的电源控制回路，解决设备供电的问题。

3.2 1SAP_001DS、1SAP_002DS软件修改

问题描述：在1SAP_001DS和1SAP_002DS的FD图中，将007SP HIGH1处理为允许关信号。这样当001CO FORCED RUNNING SET为0，007SP LOW2为1时，BO01和BO02同时为1，自动开和自动关信号同时送往DCS二层，导致出现报警。

图2 1SAP_001DS、1SAP_002DS控制逻辑FD图

解决方案：当001CO FORCED RUNNING SET为0，007SP LOW2为1时，在软件中将001CO FORCED RUNNING SET非信号与007SP HIGH1信号“与”之后，构成一个自动关信号；将允许关信号默认设置为1。可以避免自动开和自动关同时为1，且空压机在上述状况下可以实现自动关的功能，不影响其他控制逻辑。

3.3 1SAP_203VA、1SAP_204VA软件修改

图3 1SAP_203VA、1SAP_204VA控制逻辑FD图

问题描述：1SAP_203VA的FD图见图3。将007CC_2 CLOSE COMMAND和007SPH I G H 1“与”门后，处理为允许关信号，此时阀门同时允许开和关。若此时将0 0 1 C O FORCED RUNNING SET置为0，007SP LOW2或者007CC_1就地开启为1时，FD图中AUTO OPEN DEMAND自动开和AUTO CLOSED DEMAND自动关信号同时出现并送往DCS二层，导致二层出现报警。DCS二层原设计中没有考虑就地启动与主控强制启动空压机信号同时存在的情况。

解决方案：在软件中将001CO FORCED RUNNING SET非信号与007SP HIGH1信号、007CC_2“与”之后，构成一个自动关信号；将允许关信号默认设置为1。

4 结束语

压缩空气生产系统调试的成功为机组调试做好了空气准备，为机组安全运行做好了空气准备［5］。本文介绍了压缩空气系统仪表控制设备调试的方法和在调试期间发现的问题，以及现场实施的处理方案，有助于系统调试方案的改进，为后续机组调试提供经验借鉴。

参考文献

［1］空压机仪控系统优化改造.邱发春，周艳红，吴向军.

［2］福清核电厂1、2号机组压缩空气生产系统手册.中国核电工程有限公司.

［3］福清核电厂1、2号机组仪用压缩空气分配系统手册.中国核电工程有限公司.

［4］福清核电厂1、2号机组仪用压缩空气分配系统手册.华东电力设计院.

［5］核电机组压缩空气系统调试中的若干问题探讨.林仲.

Analysis Method of Instrument Control Commissioning in Compressed Air Production System

Yuanyuan Zhang， Zhao Liu
（Fujian Fuqing Nuclear Power Co.，Ltd， Fujian， 350318， China）

Abstract：This paper presented kinds of commissioning method in instrument control field，discussed main technical problems that was found during commissioning.The paper presented the solutions of these problems，which provided basis on improved commissioning plan.Its experience and reference are useful for the follow-up units commission.

Key words：Compressed Air； Instrument Control； Commissioning

中图分类号：TH864

文献标识码：A

文章编号：2095-8412 （2016） 02-151-04

DOI：工业技术创新 URL： http//www.china-iti.com 10.14103/j.issn.2095-8412.2016.02.011

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