核电厂冷源捞污耙逻辑优化及限位开关改造

刘坤亮，刘洋

（大亚湾核电运营管理有限责任公司，广东 深圳 518124）

1 引言

岭澳二期自调试以来，CFI耙子L3/4CFI011-014DG的限位开关故障频发，给日常工作带来很大困扰。2011-2012年期间，L3/4C FI011-014DG故障率更是高居不下，其中L3CFI014DG在非啮合情况下提升到高限位时，未正常触发高限位信号，导致耙斗继续上升，致使杂物推板和推板臂被拉弯，翻转电机支座被拉坏。岭澳二期耙子限位开关主要有3种，机械摆臂式开关(安全高限位)、机械齿轮式开关(高，高高，低，低低限位)、光电感应式(啮合，非啮合，松绳限位)。岭澳二期耙子的运行方式有手动运行、定时启动以及差压高自动启动三种模式。耙子的启停、啮合主要靠这几个限位开关来控制。

岭澳二期CFI系统是核安全相关系统，CFI耙子的故障率高影响到电站的核安全，针对该问题，本项目对岭澳二期CFI耙子的故障原因进行了详细的分析并进行了优化改造，提高了岭澳二期CFI系统的可靠性。

2 问题研究与改进

2.1 现象描述

2011-2012 年期间，L3/4CFI011-014DG故障率更是高居不下，其中L3CFI014DG在非啮合情况下提升到高限位时，未正常触发高限位信号，导致耙斗继续上升，致使杂物推板和推板臂被拉弯，翻转电机支座被拉坏。

2.2 问题研究

岭澳二期 CFI耙子的控制方式有三种："AUTO”、“FORCE”、“STOP”，分别由各自“TL”来选择其方式。

①AUTO模式：正常运行方式，此时耙子可由定时器控制每8小时启动一次捞渣；或者由高压差信号（压差大于0.10m时），触发启动捞渣，直至压差降低才停止。自动启动循环捞渣结束后，耙子应停运在上部正常（高）位置。②FORCE模式：耙子将不停进行“捞渣循环”，此时应监视运行，根据需要及时切换状态，以防止设备的频繁运行而损坏。③STOP模式：耙子由就地控制箱手动控制，通常用于故障状态下及执行试验时。

岭澳二期CFI耙子限位开关主要有3种：①机械摆臂式开关(安全高限位)，其主要功能是确保CFI耙子在高限位故障时能将耙子停止运行不再上升，并发出报警，提醒运行维修人员需要检查耙子的可用性。②机械齿轮式开关(高，高高，低，低低限位)：其主要功能是在耙子上下运行的时候在高低位置时停止提升或者下降，保证耙子正常运行。③光电感应式(啮合，非啮合，松绳限位)：啮合和非啮合限位开关的功能是触发翻耙和竖耙动作，松绳限位开关功能是当耙子落到底下而低和低低限位开关故障时停运耙子。

正常情况下，岭澳二期CFI耙子的捞污循环过程如下图所示：

岭澳二期CFI耙子的捞污循环过程示意图

以L3CFI014DG为例，故障发生后，现场检查CFI814CR中844UM、845UM继电器都已经动作，继电器与开关信号的对应关系如下：

844UM——CFI214SM1（捏合限位）

845UM——CFI214SM2（非捏合限位）

由于844UM带的是常闭触点，845UM带的是常开触点，因此开关信号的对应状态如下：

CFI214SM1为0 CFI214SM2为1

因为捏合限位CFI214SM1信号为0是CFI014DG提升的一个必要条件，当CFI214SM1信号为1的时候，CFI014DG无法提升，而从现场状态看，CFI014DG已经提升起来，所以当时CFI214SM1信号为0，而耙斗并未正常捏合，此时CFI214SM1信号为0是不正常的，这也是造成耙子运行异常的直接原因。

根据限位开关的安装以及结构分析，造成CFI214SM1信号异常的故障点存在以下两种可能：①844UM故障，限位开关已经动作，使得844UM动作，但是844UM的常闭触点未断开，造成CFI214SM1信号常为1；②CFI214SM1限位开关故障，限位开关的接点接触不良，在耙子运行开始阶段，限位开关未能正常动作，长时间保持在这个位置后动作正常了。

根据现场测量信号的检查，可以确定故障的根本原因是CFI214SM1信号不正常。

3 优化与改进

3.1 产品换型

岭澳二期高低限位开关为机械式，型号为G 50-025-Z22/22Y-M20-1600-1，它通过传动机构将耙子的上下运动转化为凸轮的角运动,凸轮触碰限位开关发出信号。

该限位开关底座为塑料，凸轮为金属，传动齿轮为塑料，存在以下缺陷：

①螺钉没有螺帽。该限位开关由两个螺钉将底座固定在铁板上，螺钉直接上在铁板上没有螺帽，也没有防滑垫片，并且底座为塑料，上螺钉的时候不能用太大力，因此容易产生松动。②塑料底座易变性。该限位开关底座为塑料，并且由于该限位开关装在室外高空，经曝晒温度升高会变软，变软后会有弹性形变，从而导致凸轮和限位开关触点间的距离产生轻微变化。③该限位开关由塑料传动齿轮传动，耙子的整个行程（15米左右）对应凸轮转动的角度仅为225o左右，因此，凸轮和限位开关之间一个细微的变化就会引起耙子相当大的行程变化，而耙子的设计高限位与安全高限位之间的行程差很小，因此，耙子容易触发安全高限位。

岭澳二期的耙子推板设计要求推到耙子最边缘而又不脱出耙子，若推不到最边缘则推不掉垃圾，若脱出边缘则会挂住耙子影响其下次下降，这种推板的设计使我们限位开关的定位很困难。同时高限位开关的灵敏性及底座易松动变形增大了我们调整限位开关的难度和频度[1-2]。

因此，我们将其替代为二核限位开关XR2-AA02K20 20TURNS，该开关为精密金属结构，可靠性好。

3.2 逻辑优化

优化的方案如下：①增加非啮合限位开关和啮合限位开关双“1”时停运垃圾耙斗并送主控报警的逻辑。此逻辑修改可避免啮合限位误报为“1”时，垃圾耙斗上升而造成的设备损坏。②增加非啮合限位开关和啮合限位开关双“0”时延时10s停运垃圾耙斗并送主控报警的逻辑。双“0”情况在垃圾耙斗翻耙过程中会出现，而翻耙时间在7-8s，因此延时10s逻辑设计合理，停运垃圾耙斗的保护逻辑主要避免垃圾耙斗翻耙后，非啮合限位开关和啮合限位开关未正常动作，翻转电机持续动作而导致设备损坏。

4 总结

用限位开关XR2-AA02K20 20TURNS替代目前使用的型号为G50-025-Z22/22Y-M20-1600-1开关后，目前运行情况良好，限位开关故障率得到大大降低，很大程度上提高了岭澳二期CFI系统的可靠性，提高二回路冷源相关系统的稳定性。其次，耙子逻辑的优化，加强了异常情况下对垃圾耙斗的保护，降低了设备损坏的风险。