核電廠冷源撈污耙邏輯優化及限位開關改造

劉坤亮，劉洋

（大亞灣核電運營管理有限責任公司，廣東 深圳 518124）

1 引言

嶺澳二期自調試以來，CFI耙子L3/4CFI011-014DG的限位開關故障頻發，給日常工作帶來很大困擾。2011-2012年期間，L3/4C FI011-014DG故障率更是高居不下，其中L3CFI014DG在非嚙合情況下提升到高限位時，未正常觸發高限位信號，導致耙斗繼續上升，致使雜物推板和推板臂被拉彎，翻轉電機支座被拉壞。嶺澳二期耙子限位開關主要有3種，機械擺臂式開關(安全高限位)、機械齒輪式開關(高，高高，低，低低限位)、光電感應式(嚙合，非嚙合，松繩限位)。嶺澳二期耙子的運行方式有手動運行、定時啟動以及差壓高自動啟動三種模式。耙子的啟停、嚙合主要靠這幾個限位開關來控制。

嶺澳二期CFI系統是核安全相關系統，CFI耙子的故障率高影響到電站的核安全，針對該問題，本項目對嶺澳二期CFI耙子的故障原因進行了詳細的分析并進行了優化改造，提高了嶺澳二期CFI系統的可靠性。

2 問題研究與改進

2.1 現象描述

2011-2012 年期間，L3/4CFI011-014DG故障率更是高居不下，其中L3CFI014DG在非嚙合情況下提升到高限位時，未正常觸發高限位信號，導致耙斗繼續上升，致使雜物推板和推板臂被拉彎，翻轉電機支座被拉壞。

2.2 問題研究

嶺澳二期 CFI耙子的控制方式有三種："AUTO”、“FORCE”、“STOP”，分別由各自“TL”來選擇其方式。

①AUTO模式：正常運行方式，此時耙子可由定時器控制每8小時啟動一次撈渣；或者由高壓差信號（壓差大于0.10m時），觸發啟動撈渣，直至壓差降低才停止。自動啟動循環撈渣結束后，耙子應停運在上部正常（高）位置。②FORCE模式：耙子將不停進行“撈渣循環”，此時應監視運行，根據需要及時切換狀態，以防止設備的頻繁運行而損壞。③STOP模式：耙子由就地控制箱手動控制，通常用于故障狀態下及執行試驗時。

嶺澳二期CFI耙子限位開關主要有3種：①機械擺臂式開關(安全高限位)，其主要功能是確保CFI耙子在高限位故障時能將耙子停止運行不再上升，并發出報警，提醒運行維修人員需要檢查耙子的可用性。②機械齒輪式開關(高，高高，低，低低限位)：其主要功能是在耙子上下運行的時候在高低位置時停止提升或者下降，保證耙子正常運行。③光電感應式(嚙合，非嚙合，松繩限位)：嚙合和非嚙合限位開關的功能是觸發翻耙和豎耙動作，松繩限位開關功能是當耙子落到底下而低和低低限位開關故障時停運耙子。

正常情況下，嶺澳二期CFI耙子的撈污循環過程如下圖所示：

嶺澳二期CFI耙子的撈污循環過程示意圖

以L3CFI014DG為例，故障發生后，現場檢查CFI814CR中844UM、845UM繼電器都已經動作，繼電器與開關信號的對應關系如下：

844UM——CFI214SM1（捏合限位）

845UM——CFI214SM2（非捏合限位）

由于844UM帶的是常閉觸點，845UM帶的是常開觸點，因此開關信號的對應狀態如下：

CFI214SM1為0 CFI214SM2為1

因為捏合限位CFI214SM1信號為0是CFI014DG提升的一個必要條件，當CFI214SM1信號為1的時候，CFI014DG無法提升，而從現場狀態看，CFI014DG已經提升起來，所以當時CFI214SM1信號為0，而耙斗并未正常捏合，此時CFI214SM1信號為0是不正常的，這也是造成耙子運行異常的直接原因。

根據限位開關的安裝以及結構分析，造成CFI214SM1信號異常的故障點存在以下兩種可能：①844UM故障，限位開關已經動作，使得844UM動作，但是844UM的常閉觸點未斷開，造成CFI214SM1信號常為1；②CFI214SM1限位開關故障，限位開關的接點接觸不良，在耙子運行開始階段，限位開關未能正常動作，長時間保持在這個位置后動作正常了。

根據現場測量信號的檢查，可以確定故障的根本原因是CFI214SM1信號不正常。

3 優化與改進

3.1 產品換型

嶺澳二期高低限位開關為機械式，型號為G 50-025-Z22/22Y-M20-1600-1，它通過傳動機構將耙子的上下運動轉化為凸輪的角運動,凸輪觸碰限位開關發出信號。

該限位開關底座為塑料，凸輪為金屬，傳動齒輪為塑料，存在以下缺陷：

①螺釘沒有螺帽。該限位開關由兩個螺釘將底座固定在鐵板上，螺釘直接上在鐵板上沒有螺帽，也沒有防滑墊片，并且底座為塑料，上螺釘的時候不能用太大力，因此容易產生松動。②塑料底座易變性。該限位開關底座為塑料，并且由于該限位開關裝在室外高空，經曝曬溫度升高會變軟，變軟后會有彈性形變，從而導致凸輪和限位開關觸點間的距離產生輕微變化。③該限位開關由塑料傳動齒輪傳動，耙子的整個行程（15米左右）對應凸輪轉動的角度僅為225o左右，因此，凸輪和限位開關之間一個細微的變化就會引起耙子相當大的行程變化，而耙子的設計高限位與安全高限位之間的行程差很小，因此，耙子容易觸發安全高限位。

嶺澳二期的耙子推板設計要求推到耙子最邊緣而又不脫出耙子，若推不到最邊緣則推不掉垃圾，若脫出邊緣則會掛住耙子影響其下次下降，這種推板的設計使我們限位開關的定位很困難。同時高限位開關的靈敏性及底座易松動變形增大了我們調整限位開關的難度和頻度[1-2]。

因此，我們將其替代為二核限位開關XR2-AA02K20 20TURNS，該開關為精密金屬結構，可靠性好。

3.2 邏輯優化

優化的方案如下：①增加非嚙合限位開關和嚙合限位開關雙“1”時停運垃圾耙斗并送主控報警的邏輯。此邏輯修改可避免嚙合限位誤報為“1”時，垃圾耙斗上升而造成的設備損壞。②增加非嚙合限位開關和嚙合限位開關雙“0”時延時10s停運垃圾耙斗并送主控報警的邏輯。雙“0”情況在垃圾耙斗翻耙過程中會出現，而翻耙時間在7-8s，因此延時10s邏輯設計合理，停運垃圾耙斗的保護邏輯主要避免垃圾耙斗翻耙后，非嚙合限位開關和嚙合限位開關未正常動作，翻轉電機持續動作而導致設備損壞。

4 總結

用限位開關XR2-AA02K20 20TURNS替代目前使用的型號為G50-025-Z22/22Y-M20-1600-1開關后，目前運行情況良好，限位開關故障率得到大大降低，很大程度上提高了嶺澳二期CFI系統的可靠性，提高二回路冷源相關系統的穩定性。其次，耙子邏輯的優化，加強了異常情況下對垃圾耙斗的保護，降低了設備損壞的風險。