秦山二期扩建工程棒控系统调试浅析

2017-03-28晁博王起涛徐胜峰张建平许少华

中国设备工程 2017年4期

关键词：控制棒机箱线圈

晁博，王起涛，徐胜峰，张建平，许少华

（中核核电运行管理有限公司二厂，浙江嘉兴 3 1 4 3 0 0）

秦山二期扩建工程棒控系统调试浅析

晁博，王起涛，徐胜峰，张建平，许少华

（中核核电运行管理有限公司二厂，浙江嘉兴 3 1 4 3 0 0）

秦山二期扩建工程棒控系统是秦山二期扩建重大国产化项目之一。棒控系统作用是在反应堆正常运行期间调节反应堆功率，在事故状态下完成紧急停堆的功能。整套设备于2 0 1 0年7月正式投入运行，几年来的运行情况表明国产化设备质量优良，设备性能完全达到了设计要求。

控制棒；驱动机构；调试

1 系统概述

控制棒驱动机构及其控制系统是秦山二期扩建重大国产化项目。此系统设计、制造经验都有1、2#机组作参考，但部分电路在1、2#机组运行经验的基础上做了重新设计，包括P L C等关键元器件也进行了相应的升级换代。整套设备于2 0 1 0年7月正式投入运行。6年来的运行情况表明现场调试质量优良，设备性能完全达到了设计要求。

1.1 系统组成

广义的棒控系统包括：控制棒束、控制棒驱动杆、控制棒驱动机构、控制设备，主控操作开关等；狭义的棒控系统主要指电气控制设备、包括：逻辑柜、电源柜、在线监测柜及功率自动调节机柜等。

1.2 电源柜简介

电源柜是C RD M（驱动机构）线圈的电源控制装置。二期扩建工程电源柜采用两联柜结构，而电路上则采用了一带一方式，即一个驱动机构的线圈由一组控制机箱来控制。在其他电站中也使用一种一带四的控制方式，一组机箱控制四束控制棒的驱动机构线圈，相对而言，一带四的方式节省空间和设备费用，一带一则可靠性更高。

电源柜是逻辑柜的执行设备，完成逻辑柜传送的指令。电源柜由一个P L C机架、一个0号机箱和四组控制机箱组成。P L C 接受到逻辑柜的移动指令，并将移动指令转换成响应的动作脉冲指令传送到控制机箱。在控制机箱中完成逻辑指令到大电流信号的输出。

电源机箱接受来自P L C的指令，包括大电流、小电流指令，并且按照一定的时序控制。电源柜接到指令后调整成模拟的电压，波形如下图1所示。

1.3 电源柜故障监测

电源柜是C RD M线圈的电源控制装置，电源柜向控制棒驱动机构送出电流信号。当输出电流过大且时间较长时，会影响C RD M的设备性能，严重时会损坏线圈。而电流变小后可能产生抓力不够而使控制棒滑落。所以对输出到C RD M线圈的电流进行监测是必要的。在电源柜中设置有以下故障检测。提升机箱：提升电流过大报警、电流缺相报警、插件拔出报警、熔断器烧毁报警。传递机箱：传递电流过大报警、电流缺相报警、插件拔出报警、熔断器烧毁报警。保持机箱：保持电流过大报警、电流缺相报警、保传为零、插件拔出报警、熔断器烧毁报警。

图1 C R D M提升电流时序

1.4 电源柜紧急故障的保护

在电源柜紧急故障状态下，为了防止控制棒的意外落棒，在紧急故障的响应中设置双重保持功能。一旦电源柜出现紧急故障，程序自动触发双重保持功能，保持、传递线圈同时通大电流3 0 0 ms，然后同时通小电流，直至紧急故障解除并经过操作人员的确认。

2 调试项目之落棒时间检查

落棒时间测量是根据电磁感应原理进行的。控制棒驱动轴具有磁性，快速运动时棒位探测器各线圈中会产生感应电势，感应电势的大小与驱动轴的运动速度成正比，通过测量线圈中的感应电势就可以得知驱动轴的运动状态，进而得知落棒时间。图2为热态全流量落棒试验波形。

图2 热态全流量落棒试验波形

其中：

T 4=从保持线圈电流降到3 3%额定值到棒束开始降落之间的时间；

T 5=从棒束开始降落到进入缓冲段之间的时间；

T 6=从棒束进入缓冲段到其到达缓冲段底部的时间。

3 调试问题处理

3.1 执行5 0%核功率孤岛运行试验时触发控制逻辑运行故障问题的处理

机组执行5 0%核功率下孤岛运行试验时，主控室触发RG L 0 0 3 A A（控制棒组控制逻辑运行故障）报警，D棒组插棒闭锁。仪控人员立即就地复位，复位后报警消失，D棒组正常插棒。查看在线监测柜波形，D棒组电流波形记录如图3所示。从故障记录波形分析，故障原因为缺相报警，故障点在保持电流波形的下降沿，由此推断是调节卡件下限幅设置存在不合理。重新调整调节卡件下限幅后，功能正常。

3.2 失步校正计数器不能正常工作问题的处理

调试过程中发现主控的停堆棒组失步校正计数器不能正常计数。排除端接错误的假设后，用示波器取计数器的“加/减”端外接电缆进行波形监测。当产生“加”信号时，“减”信号的电缆感应电压达到8.3 7 5 V。由于感应电压过大，导致计数器同时收到“加”、“减”信号，计数器不计数。经过计算和反复试验，我们对该计数器“加/减”端分别加上并联的3 0 k Ω电阻和1 u F电容进行滤波。改造后停堆棒组失步校正计数器“加/减”端的感应电压减小为1 5 7.5 mV，满足工作要求，可以正常计数。

图3 在线监测柜D棒组电流波形记录

3.3 逻辑柜冗余C P U模块不能正常切换问题的处理

为了提高系统可靠性，棒控逻辑柜采用冗余C P U配置。在进行冗余C P U切换试验过程中，发现当将主C P U电源关闭时，主C P U立即停止工作，从C P U接替主C P U继续执行要求程序；但当给主C P U电源重新上电时，从C P U发生了重启的现象。初步分析可能是电源的带载能力出现了问题。我们采取使用两个相互独立的电源并联共同给C P U模块供电的方式，这样增加了电源的带载能力，主从C P U模块能够准确无误的实现自由切换。