控制室通风系统温度低故障问题分析和处理

方银平

（中核国电漳州能源有限公司，福建漳州 363399）

0 引言

核电厂控制室通风系统（DVC）为控制室和电气设备间的通风系统，执行以下功能：

（1）保持房间内的温度和湿度在所规定的限定值内以满足设备运行和人员长期停留的要求。

（2）保证最小的新风量。

（3）维持室内压力略高于入口区域的压力。

（4）在事故情况下，使新风净化或者使空气全部再循环。

DVC 系统不执行与核安全直接有关的功能，但是在厂区污染情况下本系统必须保证操作人员的安全卫生条件。一旦出现DVC 系统部分/全部不可用的情况下，核电机组需停机并后撤至NS/RRA 模式，严重影响核电厂的经济效应。

某核电厂3 号机组调试期间出现DVC 控制室温度较低报警，约为19 ℃，3DVC030AR 控制柜面板出现故障报警，手动尝试发现3DVC055VD 无法调节冷冻水流量。根据核电厂《运行技术规范要求》，正常空调功能部分或全部不可用，要求14 d 内完成处理，否则机组将后撤；如果同时主控室房间温度异常上升，机组最快需1 h内后撤，严重影响核电厂的安全稳定运行，影响机组正常发电。

1 概述

1.1 3DVC030AR 控制及报警原理

DVC 通风系统共A、B 两列，在同一时间只运行一列。3DVC030AR 为A 列通风系统的控制箱，控制主控室房间的温、湿度在要求的设定值，实际控制对象为加湿器3DVC002HU、电加热器3DVC030RS 以及冷水流量调节阀3DVC055VD（图1）。

图1 3DVC030AR 控制箱原理

（1）通过加湿器3DVC002HU 调节主控室的湿度。

（2）通过电加热器3DVC030RS 和冷水流量调节阀3DVC055VD调节主控室的温度。

当主控室温度、湿度异常以及3DVC030AR 内部开关故障时3DVC030AR 面板上会出现相应的报警指示，主要报警有：空气温度故障报警、电气故障报警、空气流量故障报警，原理如图2 所示。

图2 空气温度报警原理

（1）空气温度故障报警：主控室空气温度异常，超出设定值范围。

（2）电气故障报警：3DVC030AR 箱内电气开关状态异常。

（3）空气流量故障报警：风管内空气流量异常，来自3DVC001AR的报警显示。

1.2 问题描述

某电厂3 号机组调试期间出现DVC 控制室温度较低报警，约为19 ℃左右，3DVC030AR 控制柜面板出现故障报警，运行人员手动尝试发现3DVC055VD 无法调节冷冻水流量。

2 问题分析及处理

根据现场一系列的检查及实验验证，最终确认导致此次故障原因如下：

（1）3DVC055VD 阀门本体卡涩，无法调节冷冻水流量。

（2）3DVC030AR 箱内温度控制器RGT 温度给定值存在偏差，且控制器正反作用开关置位不当，以致温度控制逻辑错误。

（3）3DVC030AR 箱内接触器030JA 因设计问题导致线圈电压较低无法吸合，进而导致加热器无法投入使用。

2.1 3DVC055VD 阀门缺陷

3DVC055VD 冷冻水流量调节阀选用的是西门子公司型号为M3P80FY 的电磁调节阀。该阀门为电磁三通阀，流量与控制信号为正比线性特性，特性曲线如图3 所示，阀门相关电气参数如图4 所示。

图3 流量与控制型号特性曲线

图4 055VD 技术参数

现场采用DC 0～10 V 电压信号作为开阀控制信号，反馈信号也是DC 0～10 V，在正常情况下开阀信号电压值与阀位反馈信号的电压值一致。

现场在3DVC055VD 冷冻水流量调节阀接线端子3 和6 之间接入信号发生器模拟控制信号，在接线端子4 和6 之间接入多用表进行阀门位置状态信号检测。实验模拟控制阀门动作，同时监测阀位反馈信号的电压值，发现当调节信号发生器的输出电压在DC 0～10 V之间变化时，阀门位置状态信号反馈值一直为8.2 V，确定阀门位置不会随着调节信号的变化而变化。

随后将阀门置于手动操作状态，操作过程中发现阀门存在卡涩问题，检查发现阀门手动旋钮旋转操作不当导致阀门卡涩，导致阀门无法根据输入信号自动调节自身开度，以致失去调温功能。

对阀门本体进行转动润滑，消除阀门本体卡涩。手动验证阀门在手动状态下动作良好。自动位置状态下，通过过程校准仪进行阀门开度实验验证了阀门在自动位置能够调节开度，能够起到自动降温的功能。确认阀门状态良好后，恢复控制器到阀门接线，并确认线路良好。

2.2 温度控制部分缺陷

3DVC030AR 内温度控制器002RGT 为北京自仪七厂生产的连续式比例积分调节器，型号：ESRL11。002RGT 输入信号为现场温度传感器002MT 反馈过来的电压信号（电压信号DC 0～10 V对应现场温度0～60 ℃），通过与温度设定值比较，温控器输出相应大小的电压信号改变电加热器的功率和冷冻水调节阀3DVC055VD 的开度，从而实现调节温度的功能。温度控制器RGT 与电压电流转换器CS 相互配合完成对加热器和阀门控制，其逻辑关系如图5 所示。

图5 温度控制器RGT、冷冻水调节阀与加热器的逻辑关系

2.2.1 温控器与传感器不匹配

就地控制箱内检查，温度控制器RGT 可设置的温度定值范围XS 为-20～+40 ℃，现场所采用的温湿度传感器3DVC002MZ/MT为江森HT-9000 系列传感器。该温度传感器型号为HT-9002-URW，工作温度范围为0～60 ℃，输出为0～10 V 的电压信号。温控器温度设定范围与温度传感器工作温度范围不一致，不能直接依据温控器上的滚轮刻度值（图6）进行精确调节，即刻度值对应的温度数值不是现场要控制的实际温度。

图6 温度控制器RGT 的温度设定滚轮

温度传感器反馈电压信号与现场温度值成正比关系，DC 0～10 V电压信号对应温度为0～60 ℃。反馈电压与现场温度值为6 倍关系，即：温度（℃）＝6×电压（V）。温度控制器RGT 设定值范围为-20～40 ℃，输入信号为温度反馈信号。若反馈来的电压信号为0，则相当于判定现场温度为-20 ℃；若为10 V 则相当于反馈的现场温度为40 ℃。温度与电压关系为：温度（℃）＝6×电压（V）-20，其关系如图7 所示。若现场实际温度22 ℃，温度传感器反馈过来约3.7 V 电压信号。对应到温控器上则为2 ℃刻度值处。所以，如果温度定值设置为22 ℃，则应把温度控制器设定值调节到2 刻度值（因控制器、温度传感器本身误差及采样温度非房间内温度，实际会有所偏差）处。其他温度设定值则类似设定。根据主控人员要求，主控温度保持在22 ℃附近即可，调节温控器滚轮至5 刻度值处，主控温度得以保持在22 ℃左右。

图7 温度与电压特性曲线

2.2.2 正反作用开关设置错误

正常运行时，温控器与电压电流转换器正反作用开关分别置于dw 位和uw位。这样，现场温度低于温度给定值时，控制器控制输出到阀门信号减小，阀门开度减小。通过CS控制输出到加热器的信号增加，加热器功率增加，温度上升。相反，控制器控制输出到阀门电压信号增加，输出到加热器的电压信号减小，温度下降。

现场检查发现，温控器与电压电流转换器均置于同一位置dw位。该情况下，若使温度上升，加热器功率增加，同时阀门开度也会增加，相互冲突，起不到调温的作用。需将温控器与电压电流转换器正反作用开关分别置于dw 位和uw 位。

2.3 接触器控制回路问题

检查处理过程中发现在加热器达到投运条件时，加热器却一直不投运，对加热器主回路进行检查，发现箱内控制加热器投运的接触器030JA 在线圈得电的情况下未吸合，导致加热器主回路无法得电，加热器无法正常运行。

接触器030JA 生产厂家为ABB，型号为AF95-30，厂家提供的正常工作电压为48～130 V。为接触器线圈提供工作电源的设备为稳压电源GS，厂家为朝阳电源，型号为4NIC-Q384，输出电源为DC 48 V。

现场测量稳压电源GS 输出电压为48.03 V，满足接触器的工作电源需求，但是当接触器030JA 得电时在接触器线圈两端测量电压为32.35 V。经对030JA 进行单体校验，030JA 动作吸合电压为36.47 V，导致030JA 得电后未吸合的原因为接触器线圈两端电压低于接触器030JA 所需要的工作电压。

经分析030JA 接触器线圈控制回路除受柜内继电器003XR/002XR/001XT、刀闸开关030JS 触点控制外，还受外部004ZV 风机状态信号004SY 控制，004ZV 风机的状态监测信号004SY 串接入030JA 接触器线圈，但是由于040ZV 状态监测信号004SY 来自于配电盘处，004SY 信号导线较长（从电气盘到KCP 机柜，再从KCP 机柜到030AR，电缆总长度近200 m），根据欧姆定律，该部分较长的导线分摊了一部分直流电压，导致030JA 接触器满足吸合条件时线圈两端的电压偏低，不能使其吸合。正常启动时需人为提供一个外力才能使接触器吸合，吸合后撤出外力，吸合状态可以保持（图8）。

图8 修改前030JA 接触器控制原理

现场进行变更：004ZV 状态监测信号004SY 接线不直接接入030JA 接触器的控制回路，增加一个继电器004XR 进行004SY 的监测，004XR 的辅助触点接入030JA 接触器的控制回路，大大减小了030JA 接触器线圈控制回路的线路长度，减小回路电阻及电阻分压，保证030JA 接触器线圈得电时电压足够进行吸合（图9）。

图9 修改后030JA 接触器控制原理

修改后对030JA 进行实验，实验时030JA 吸合正常，测量吸合时030JA 两端的电压为47.84 V。

3 结语

现场完成3DVC055VD 冷水调节阀卡涩问题处理、温度控制部分挡位选择错误问题纠正及030JA 接触器控制回路改造后，就地控制箱可按照预先设定好的温度给定值实现温度调节的功能，同时对其余DVC 控制箱进行检查并完成处理。从调试至今，再未发生3DVC030AR 故障报警，保证了主控室通风系统的可用性，为核电厂的核安全提供了有力的保障。