某核电站盘车系统投运故障原因浅析

2019-04-09张晓光

仪器仪表用户 2019年4期

陶滔，张晓光，张烨，钱敏

（1.中核核电运行管理有限公司，浙江嘉兴 314300；2.中核（上海）供应链管理有限公司，上海 200233）

核电站汽轮机主盘车用于机组启停阶段持续驱动汽轮机转子转动，防止停机后转子受热不均导致的永久性弯曲，辅助盘车则是在主盘车系统的后备。造成主盘及辅盘无法正常投运的因素很多，例如投运条件不具备（顶轴油压不满足条件等）以及信号回路问题（盘车电机过电流保护等）。针对主辅盘车均未能正常投运的情况进行分析，制定逻辑优化方案，提升盘车系统可靠性。

图1 GGR401ST温度布置图Fig.1 GGR401ST Temperature layout

1 故障过程简述

1.1 主盘车投运后停运

某核电机组汽轮机停机，转速降至1350rpm后，主盘车电机正常启动，但运行约7min后跳闸。

主控操纵员发现电机电流为0后，立即联系维修人员将启动盘车信号由1强制为0，再下发盘车投用命令，盘车电流仍为0。现场查看发现盘车控制柜报“E14”故障，盘车电机停转。运行人员根据经验将机柜电源开关断开再重合，“E14”报警消失，报“E01”故障，盘车电机仍未启动。

随后就地运行人员联系维修人员将启动盘车信号由1强制为0，断开再重合电源开关后，“E01”消失。仪控人员恢复主盘车启动信号，主盘车电机启动，盘车功能正常投用。

1.2 主盘车投运未成功后，投用辅助盘车失败

主盘车电机停运后，主控室操纵员曾经两次试图启动辅助盘车电磁阀来开启辅助盘车功能，均未成功。

2 原因分析

2.1 主盘车未能正常投用

主盘车投运7min后电机停运：

根据主盘车运行维护手册[1,2]，“E14”故障报警的定义为液压联轴器温度高或失速。该报警信号来源为汽机液压联轴器上的GGR401ST（P4传感器，其布置图见图1），该传感器主要有两个功能。

第一个功能：液压联轴器温度监测。P4通过接收液压联轴器上的一个信号发射器发射的脉冲信号进行温度监测，联轴器温度小于125℃时，该信号发射器发射脉冲信号，盘车轴每转一圈，P4接收到一个脉冲信号并送到EOC控制器，EOC在规定时间内将接收到的脉冲数与控制器内设定的脉冲数比较，高于设定脉冲数则表明温度正常。一旦联轴器温度高于125℃，该信号发射器停止发射信号，此时脉冲数低于设定脉冲数，报警信号通过EOC控制器送GGR001AR的P1卡报“E14”，关停主盘车电机。

第二个功能：盘车轴转速监测，分为两种情况：

1）在盘车电机启动15s后，如果 P4探测到盘车轴转速达不到设定转速，P1卡报“E14”故障代码，关停主盘车电机。

2）在盘车正常运行期间，如果转速低于设置的最低转速值，现场设置值为100RPM，即跳盘车电机。

如上所述，本次盘车E14及E1故障原因分析如下：

2.1.1 E1故障

根据主盘车运行维护手册[1,2]，E1定义为接通小齿轮离合器控制器（即盘车控制器）之前，必须将ETG选择为“OFF”。由于在第一次E14出现运行人员将控制柜断电再合闸后投盘车信号一直存在，因而维修人员将信号由1强制为0后（ETG置off），在后续盘车ETG投用后，再恢复投盘车信号成功。因此，E1故障原因就是在就地盘车控制柜重启时盘车投用信号未置0。

2.1.2 E14故障原因可能性分析

1）液压联轴器温度高

根据历史数据，报E14故障前和第二次盘车启动后盘车电机电流基本稳定在34A，该电机额定电流为91A，故障发生时电流值远低于额定电流，可排除电机过流造成联轴器过热的可能。同时联轴器漏油也会导致温度的上升，但就地人员查看时未发现联轴器有漏油现象，同时第二次盘车启动及运行均正常，液压联轴器温度高导致E14故障的可能性可以排除。

2）P4传感器偶发故障

可能存在P4传感器偶发故障无法正常向P1卡发送信号，导致E14故障出现。

3）EOC偶发故障

EOC在转速低于预设值时，会断开输出继电器，使得P1卡跳盘车电机。

4）EOC输出回路存在断线

如果输出回路断线，相当于EOC输出继电器断开，也会产生同样的后果。

2）、3）、4）这3种可能的后果相同，均会导致E14故障报警的发生。由于重启后E14故障消除，基本可以排除输出回路断线的可能。

综上所述，初步判断本次盘车首次投运后电机停止的主要原因为P4传感器至P1卡之间的信号回路偶发故障所导致。

2.2 辅助盘车未能正常投用

2.2.1 辅助盘车功能描述

辅盘的控制在DCS实现，主要通过操纵员在二层下发手动命令打开GGR441VH电磁阀后供油推动棘轮，棘轮推动齿轮从而带动大轴。根据GGR441VH动作DCS日志，操纵员曾经两次启动该阀门的开命令。

图2 辅助盘车电磁阀手动及自动控制逻辑Fig.2 Manual and automatic control logic of auxiliary disc solenoid valve

2.2.2 原因分析

根据辅助盘车投用逻辑[3]，操纵员可以手动启动和关停GGR441VH。辅助盘车手动命令允许条件为：汽机转速小于3rph、啮合开关001SM为0，002SM为1、顶轴油压力大于23Mpa。

根据操纵员投用辅助盘车的时间，调取了历史数据如下：

汽机转速为0、001SM为0，002SM为1、顶轴油压力为27.7Mpa。由此可见，盘车手动命令允许条件具备，指令仍未成功下发。经查询逻辑图，辅盘自动停信号来源为主盘车投运命令信号，操纵员先后两次投用辅盘信号时，维修人员还未到DCS进行主盘车命令信号的强制，主盘车命令仍为1，此时主控室操纵员无法在二层将主盘车投用信号强制为0（该命令由二层按钮，命令下发同时启动盘车和顶轴油泵，此时若操纵员关停该按钮，会失去顶轴油压力）。因此，下发主盘车信号会闭锁辅助盘车手动投用信号，具体见图2。