核電站設備冷卻水系統新型電動調節閥調試研究

李冠君

(中廣核工程有限公司,福建 寧德 355200)

2011年冬季，寧德核電機組電氣廠房冷凍水系統和核島冷凍水系統制冷機反復跳機，嚴重影響機組安全，經分析，跳機原因是設備冷卻水系統（簡稱RRI）冷卻水溫度太低（10℃左右），導致制冷機循環壓差低跳機，根據制冷機采購規格書要求，RRI系統水溫不得低于15℃，設計在采購制冷機時參考的是廣東大亞灣核電站，沒有考慮冬季海水溫度福建較廣東低的問題，此時必須要對RRI系統進行改造，提高冷卻水溫度。改造方案是在每臺RRI換熱器（正常情況下，RRI系統冷卻水經換熱器被海水冷卻）上加一條旁路，使部分冷卻水不經過換熱器降溫，經換熱器冷卻的水和未經冷卻的水在出口匯合后可以提高RRI出口水溫，每條旁路上新增一臺電動調節閥，通過自動調節開度來控制出口溫度。這四臺閥門為同型號核電機組首次使用，需要對調試方法深入研究并總結調試過程中遇到的問題。

1 電動調節閥調試方法

1.1 閥門介紹

新增電動調節閥編號為RRI097/098/099/100VN，閥門廠家為江蘇神通，電動頭廠家為法國伯納德，閥門為蝶閥，通徑為DN350，電動頭參數見表1。

表1 電動頭參數表

電動調節閥為自動控制，當海水溫度低于15℃，打開旁路管線上的隔離閥，當RRI出口溫度低于15℃，電動調節閥自動開啟，將RRI水溫控制在15～32℃，如果全開RRI水溫仍低于15℃，閥門保持全開狀態；當手動關閉隔離閥時，調節閥也自動關閉。

1.2 調試方法

每臺電動調節閥自帶一個CR控制箱，編號為RRI097/098/099/100CR，閥門為限位控制，當限位開關觸發后閥門停止動作，閥門控制信號為4～20mA電流，電流值對應閥門開度見表2。

表2 電流值與閥門開度對應表

電動調節閥調試的關鍵是使閥門在收到上游給出的4mA信號后，閥門關閉且關限位觸發，主控顯示閥門開度0%；當閥門在收到上游給出的20mA信號后，閥門開啟且開限位觸發，主控顯示閥門開度100%，通過調整限位開關和定位器來達到上述要求，調試閥門時用到的相關部件如下。

（1）手操器。手操器位于CR箱上，有兩個旋鈕，紅色旋鈕用來選擇就地或遠程控制，白色旋鈕用于開啟或關閉閥門，當紅色旋鈕打到遠程控制時，閥門處于自動控制狀態，設備正常運行時必須打到這個位置；當紅色旋鈕打到就地時，用于調試閥門，此時使用白色旋鈕來操作閥門開啟或關閉，手操器見圖1。

（2）限位開關。限位開關位于電動頭里面，是依靠安裝在旋轉軸上的一組凸輪來觸發的，每個凸輪可以單獨調節，白色和黑色表示開限位和關限位，其他顏色表示中間某個位置，調節方式是通過螺絲刀插入凸輪的螺釘槽內，輕輕下壓并旋轉，凸輪會跟著旋轉，直到限位觸發為止，調好后松開螺絲，限位開關見圖2。

圖1 手操器

圖2 限位開關

（3）0%定位器。0%定位器位于電動頭里面，用于閥門關限位與執行器輸出電流信號匹配調整，調節方式是通過螺絲刀旋轉卡槽，0%定位器見圖3。

圖3 0%定位器

（4）100%定位器。100%定位器位于CR控制箱里面的GAM-K面板上（見圖4、圖5），用于閥門開限位與執行器輸出電流信號匹配調整，調節方式是通過螺絲刀旋轉卡槽。

本地控制開關。本地控制開關位于CR控制箱里面的GAM-K面板上，可以模擬4～20mA電流信號，用于閥門調試時使用，有四個位置，分別是AUTO、0%、100%、MAN，當打到AUTO時，輸入信號由上游提供，閥門在正常運行情況下必須打到這個位置，當打到0%位置時，控制柜給閥門輸入一個4mA信號用于閥門關閉，當打到100%位置時，控制柜給閥門輸入一個20mA信號用于閥門開啟，當打到MAN位置時，控制柜給閥門輸入一個4～20mA可調節的信號。

閥門開關指示LED燈。閥門開關指示LED燈位于CR控制箱里面的GAM-K面板上，紅燈表示執行器向關閥方向運行，當燈滅時，閥門停止動作。綠燈表示執行器向開閥方向運行，當燈滅時，閥門停止動作，調閥時必須關注這兩個燈，只有當閥門限位觸發時燈正好滅，主控顯示的閥門開度才和現場保持一致，調閥的過程其實就是通過調節定位器，使這兩個信號正好匹配。

圖4 GAM-K面板示意圖

圖5 GAM-K面板圖

閥門調試步驟如下：①絕緣測量合格，接線正確后送電；②將手操器上紅色旋鈕打到就地位置，通過白色按鈕關閉閥門，使用螺絲刀旋轉黑色關限位凸輪，使凸輪觸發；③將閥門打開，手操器上紅色旋鈕打到遠程位置，本地開關打到0%位置，閥門自動關閉，紅色指示燈點亮，接下來會出現兩種情況：一是在閥門到達關限位觸發前停住動作，紅燈熄滅，此時需要緩慢旋轉0%定位器，將紅燈重新點亮，閥門繼續關閉，直到關限位觸發，最后反向旋轉定位器，使紅燈熄滅；二是閥門到達關限位觸發后停住動作，紅燈仍然亮著，此時只需要反向旋轉定位器，使紅燈熄滅即可；④將手操器上紅色旋鈕打到就地位置，通過白色按鈕開啟閥門，使用螺絲刀旋轉白色開限位凸輪，使凸輪觸發；⑤將閥門關閉，手操器上紅色旋鈕打到遠程位置，本地開關打到100%位置，閥門自動打開，綠色指示燈點亮，接下來會出現兩種情況：一是在閥門到達開限位觸發前停住動作，綠燈熄滅，此時需要緩慢順時針旋轉100%定位器，將綠燈重新點亮，閥門繼續開啟，直到開限位觸發，最后反向旋轉定位器，使綠燈熄滅；二是閥門到達開限位觸發后停住動作，綠燈仍然亮著，此時只需要逆時針旋轉定位器，使綠燈熄滅即可；⑥將本地開關打到AUTO位置，模擬RRI水溫低于15℃，主控查看閥門自動開啟，全開時顯示開度100%，模擬RRI水溫高于32℃，主控查看閥門自動關閉，全關時顯示開度0%；⑦如主控顯示開度與就地不一致，比如關閉時顯示1%或全開時顯示99%，則重新微調限位開關和定位器，直到兩者保持一致，閥門調試完畢。

2 電動調節閥調試過程中遇到的問題

由于是首次設計、采購這類閥門，在調試過程中發現了很多問題，下面對典型問題逐一介紹。

2.1 電氣盤選型錯誤

在給閥門送電之前，我們首先查看了閥門接線圖，發現這四個閥門并沒有設計從閥門側到電氣盤側的控制電纜，只有3根動力電纜，這和以前見過的電動閥差別很大，電氣間核實發現這些閥門電源和其他電動閥一樣，都是CFI-1型配電盤，這種配電盤送電原理是首先接通控制電，然后再接通動力電，沒有控制電纜，閥門不可能送上電。發現異常后，我們立刻聯系設計人員一起到現場核實，經過細致的討論，設計認定電氣盤選型有誤，應該選用DL1型電氣盤，這種電氣盤無需控制電纜，可直接將動力電經CR箱送到閥門，而閥門的控制電纜端接在CR箱里面，由廠家自行提供。兩種電氣盤照片見圖6、圖7。

圖6 CFI-1型配電盤

圖7 DL1型配電盤

2.2 控制電纜設計錯誤

在對閥門進行調試時發現，閥門控制接線圖和廠家要求的不一致，現場是按照30/31端子為閥門反饋輸出，31/32端子為主控送下來的輸入指令來接線的，這和廠家要求的正好相反，我們立刻聯系設計人員核實圖紙來源，經查，是伯納德廠家自己提供給設計的圖紙有誤，隨后要求廠家修改圖紙。

就地閥門全關時，主控始終顯示有一個開度，使用萬用表測量發現KCP側端子帶電，經過分析認為正常情況下反饋線是不帶電的，懷疑端子選型有誤，經設計核實，接線的供電方式確實有錯，應該由DCS供電方式（自帶48V直流電）修改為USER方式（不帶電）。接線圖見圖8。

圖8 接線圖

2.3 邏輯組態錯誤

RRI097-100VN邏輯上要求當RRI水溫低于15℃時，閥門每隔2分鐘開啟10%，直到全開；當水溫高于32℃時，閥門每隔2分鐘關閉10%，直到全關。在主控做試驗時發現在閥門全開后，模擬水溫高于32℃，閥門遲遲不關閉。后查找內部組態發現，閥門后臺顯示開度為120%，原因是閥門開度沒有設置上下限，當水溫一直低于15℃時，閥門開度在后臺會一直累加，沒有上限，即使此刻水溫高于32℃，閥門要從當前開度慢慢減小，直到小于100%開度，現場閥門才開始動作。這和設計不符，這冬季，RRI水溫會長期低于15℃，這樣這4個閥門開度在后臺會一直累加，后果不可控。設計核實清楚問題后發起變更，將閥門控制方案中的累積邏輯設置上下限，閥門才可以正常操作。

2.4 閥門自帶的4～20mA信號不準確

閥門在調試完畢后，主控顯示的開度總是和就地不一致，如果就地關限位觸發，主控顯示1%，而如果主控顯示0%，則就地關限位就觸發不了。經過多次調試分析后，判定是閥門自帶的4～20mA信號不準確，遂決定不用閥門自帶信號，改用信號發生器給閥門輸入指令信號，用萬用表測量反饋信號的方式來重新調試閥門。方法是拆解31/32接線，連接信號發生器，通過信號發生器給閥門輸入指令信號，用萬用表測量30/31端子反饋信號，調整定位器使指令信號和反饋信號一致，通過這種方法最終使閥門在主控開度顯示與就地一致。

3 結語

寧德核電RRI系統低溫改造是同類型機組中首次實施，新增的電動調節閥也是核電站中首次使用。本文詳細介紹了閥門的調試方法，同時由于是首次設計，閥門在電氣盤選型、電纜端接、DCS組態等各方面均出現了問題，反映了設計及設備的不成熟，通過本文可以為后續閥門的設計采購提供技術指導。

[1]廣東核電培訓中心．900MW壓水堆核電站系統與設備：上、下冊[M]．北京：原子能出版社，2005．

[2]任建英．調試操作手冊[M]．北京：伯納德控制設備（北京）有限公司，2014．

[3]楊海峰，姜燕等．核島蝶式調節閥閥設備運行與維修手冊[M]．南通：江蘇神通閥門股份有限公司，2012．

[4]莫國鈞，錢紀生．調試和啟動[M]．北京：原子能出版社，2000．

[5]中廣核工程有限公司．核電工程常見技術問題預防與處理指導手冊[M]．北京：原子能出版社，2015，196-198．