田灣核電站電動調節閥跳自動故障分析

摘 要：介紹了田灣核電站電動調節閥在運行中跳出自動運行的各種形式，以及出現的原因，并提出了解決調節閥跳自動的處理方法。

關鍵詞：核電 電動調節閥 跳自動

中圖分類號：U664 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）10（a）-0116-01

1 名詞解釋

（1）跳自動：電動調節閥在自動運行時，如果出現報警，會直接跳到手動操作的位置，需要消除報警或者操作員手動恢復到自動狀態。

（2）Protect./status disc.：狀態保護。

（3）Controller fault：控制器故障。

（4）St.dsc.open after.cls：關閉后開狀態偏差，一般稱為狀態偏差。

（5）力矩控制：又稱03控制，是指關閉時關限位發送信號，關力矩觸發斷電信號；開啟時，開限位觸發斷電信號，開力矩起保護作用。

（6）限位控制：又稱02控制，是指關閉時關限位觸發斷電信號，關力矩起保護作用；開啟時，開限位觸發斷電信號，開力矩起保護作用。

2 目前存在問題

現以某電動調節閥為例，討論跳自動的表現形式和原因。該閥跳自動主要分為四種方式。

閥門開啟時，剛剛離開關限位，閥門離開關限位后，由于關限位開關抖動，觸發關限位信號。因為此時閥門正在開啟，控制邏輯認為就地狀態與發出的命令不一致，所以同時觸發狀態偏差、控制器故障和狀態保護報警，調節閥退出自動運行。

此類報警屬于設備本身故障，可以通過調整或者更換關限位開關來消除故障。

（1）閥門離開關限位后，就地沒有發出任何報警，但是控制器發出狀態偏差、控制器故障和狀態保護報警，調節閥退出自動運行。

（2）閥門在中間位置自動運行。

在這種狀態下，電動調節閥自動執行開、關調節，控制器發出狀態偏差、控制器故障和狀態保護報警，調節閥退出自動運行。

（3）閥門關閉時，剛剛到達關限位。

在這種狀態下，電動調節閥由開向關自動運行，當關限位剛剛到達，控制器發出狀態偏差、控制器故障和狀態保護報警，調節閥退出自動運行。

上述三種方式中，除第一種為設備本身的故障外，其他3種就地都沒有發出任何報警，都可以排除閥門和電動頭的故障。

根據統計，第二種類型發生的概率最大，占到了總故障率的50%，而真正閥門電動頭本體的故障率只有12.5%。

3 采取措施

目前現場跳自動故障頻發的還有8個閥門。這些閥門有一個共同點：都是長時間運行在關位附近，或者是調節時經過關閉位置。為此，維修以及儀控主要進行了以下工作。

（1）調整閥門的限位開關：對于日常出現的故障，閥門調自動，只能對限位開關和力矩開關進行檢查，緊固，并重新調整。這些工作并不能完全消除故障。

（2）修改閥門的控制方式：閥門有點為力矩控制（03），有點為限位控制（02）。從現場統計來看，力矩控制的閥門跳自動的故障率要遠遠大于限位控制的閥門，且跳自動全部發生在關閉位置附近，即屬于上面提到的第二種類型。根據系統的重要性，首先對某閥門進行了技術改造，將控制方式由原來的力矩控制（03）修改為限位控制（02）。該改造在2009年4月22日的第五次工藝、儀控專業技改審查會上得到批準。上述改造執行后，該閥門的故障率有一定的降低，但是并未完全消除。

（3）優化閥門操作：還有部分閥門的跳自動，經與儀控和運行人員共同調查發現如下問題。

①系統調節閥自動運行時要求閥門關閉到5%開度，允許誤差正負2.5%，目的是為了使閥門有一定得漏流，保持閥后管道溫度。目前閥門均關閉在7%左右，而主控要求在自動關閉后保持沒有流量，從原理上無法實現。

②操作員在閥門關閉到7%的時候，因為系統存在流量，所以會手動操作關閉閥門，直到沒有流量顯示，這就與自動運行時要求的5%開度相背離。

③為了保持閥門在主控顯示在7%時，沒有流量，我們將閥門的關閉位置（實際的零位）調整到4%左右，這樣就可以保證閥門自動運行關閉到7%的開度時，閥門沒有漏流。但是當操作員手動關閉閥門時，主控顯示的開度不正確，可能顯示為4%～6%之間。

④當操作員手動關閉閥門后，等到下一個循環周期，直接將閥門投入自動運行。這樣因為手動操作時，閥門已經關閉到位，如果直接投入自動運行，會在小開度時出現狀態偏差報警而跳出自動。

為了解決上述問題，經維修處組織儀控室和運行處討論，形成了會議決定：維修處將閥門閥位開度在關位調整到4%，操作員維持閥門自動運行，不再手動操作關閉閥門。

2009年10月10日開始執行該決定，閥門的故障率大幅度降低，但是仍然會出現，故障類型為第二種。

優化閥門控制參數：針對閥門經常在關閉位置開啟時出現狀態偏差報警（第二種類型），維修處、運行處和儀控室形成了技術決定，修改的控制偏差參數xdo。

該技術決定執行后，到目前為止在關位開啟時的故障（第二種類型）已經消失，但是在中間位置（第三種）和關閉到位時（第四種）跳自動的故障依然存在，主要是第四種。儀控認為是執行上述變更造成的，實際上第四種故障在此前已經出現，所以可以排除這個原因。

儀控建議引入閥位開度作為XDO限值，但是因為在小開度時也需要自動調節，所以該方案實施有一定的難度。

（4）解體大修：在日常期間，解體了閥門和電動頭。在大修期間，對閥門和電動頭進行全面解體，全部更換了控制機構并重新潤滑，以便徹底消除設備本體故障。

4 后記

目前電動調節閥跳出自動原因就是控制器出現狀態偏差、控制器故障，但是大部分都不是電動頭和閥門本身發出的故障，儀控專業人員的解釋為：可能就地發出了報警，只是控制系統沒有捕捉到。既然控制系統無法捕捉到的信號，為什么還要發出報警呢？田灣核電站使用的控制系統為西門子最先進的數字化控制，而使用的調節閥大部分為20世紀80年代的產品，其實根本原因在于控制設備與控制系統不匹配。今后的工作重點將是逐步對電動調節閥的電動頭進行替代，使其與控制系統相匹配。