秦山第二核電廠1/2#機組JPL纜式報警控制柜改造

吳斌榮

（中核核電運行管理有限公司，浙江 嘉興 314300）

0 引言

秦山第二核電廠1/2#機組原JPL纜式報警控制柜采用武漢中核儀表廠生產(chǎn)的JB-QB-48B型報警控制器。由于該系統(tǒng)控制柜已運行10余年，已經(jīng)出現(xiàn)備件短缺，甚至無可用備件情況。曾采購的兩塊主板備件，經(jīng)現(xiàn)場測試發(fā)現(xiàn)該主板均無法滿足現(xiàn)場控制柜要求，備件主板返廠維修數(shù)次目前仍不滿足現(xiàn)場要求；同時，這套控制柜的原開發(fā)人員均已離職，原始資料丟失，造成現(xiàn)場檢修工作無法正常開展。2014年5月30日，2JPL200CR控制柜出現(xiàn)機柜故障報警，因無可用備件替換，控制柜一度處于停運狀態(tài)，嚴重影響到電氣廠房消防系統(tǒng)的報警控制。因此，考慮對JPL纜式報警控制柜進行換型改造。

1 總體思路及設計

本次改造涉及設備包括：1JPL200CR、1JPL201CR、1J PL202CR、2JPL200CR、2JPL201CR、2JPL202CR共計6臺控制柜及聲光報警器、輸入模塊、輸出模塊、就地溫纜探測器、直啟按鈕等對應的配套設備。由于原控制柜已經(jīng)無法采購到備件，所以決定對1/2#機組JPL纜式報警控制柜進行整體換型改造。

經(jīng)前期調(diào)研，目前秦山第二核電廠3/4#機組JPL系統(tǒng)采用西安核儀器廠生產(chǎn)的JB-QB-9100系列火災報警控制器，目前運行情況良好、故障率低。經(jīng)深入了解發(fā)現(xiàn)，JBQB-9100型火災報警控制器是兼具聯(lián)動功能的大屏幕網(wǎng)絡型控制器，可通過配置配套火災報警模塊，形成靈活的報警、聯(lián)動一體化控制系統(tǒng)，具有：

高速化。主控制器采用低功耗嵌入式工控系統(tǒng)，具有處理速度快、功耗低、內(nèi)存空間大、抗干擾能力強等特點，能夠長期穩(wěn)定工作。15.1寸真彩觸摸顯示屏，鼠標、鍵盤兩種操作方式，提供良好的人機交互系統(tǒng)。

規(guī)模化。滿足“GB4717-2005火災報警控制器通用技術(shù)條件”“GB16806-2006聯(lián)動消防控制系統(tǒng)”國家標準。

智能化。實現(xiàn)4mA～20mA回路的報警聯(lián)動，具有10個可編程控制繼電器。

網(wǎng)絡化。具有RJ45、RS232、CAN總線等多種標準通訊接口，能夠方便地介入樓宇智能控制系統(tǒng)，城市119報警控制網(wǎng)絡，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

靈活化。可分單元、層、區(qū)、組4級進行與、或邏輯組合控制，控制矩陣達1000條，可根據(jù)現(xiàn)場需求進行靈活修改，還可手動啟動本控制器任意一個控制模塊或可編程繼電器，實現(xiàn)對設備的定期檢查。

配套化。控制器自帶CRT報警平面顯示系統(tǒng)，可制作、存儲、顯示60張建筑平面圖，實現(xiàn)報警點與平面圖互動管理，保證發(fā)生報警時，值班人員能夠及時、迅速、準確地判斷事故發(fā)生位置。

人性化。控制器能夠存儲最近發(fā)生的2000條報警事件，可根據(jù)需要進行實時打印或受控打印。可跟蹤每個單元的動態(tài)曲線，并具有完善的自診斷功能，系統(tǒng)維護、維修方便[1,2]。

基于3/4#機組JPL系統(tǒng)的運行情況及JB-QB-9100型火災報警控制器的優(yōu)良性能，1/2#機組決定采用與3/4#機組一致的解決方案。

由于1/2#機組JPL系統(tǒng)6套設備相對獨立，因而計劃先對故障頻發(fā)的2JPL200CR進行更換改造，對改造后的效果進行驗收，符合要求后實施第二步改造計劃，對剩余5臺進行更換。

改造工作以熔斷閥及探測器為界，直接更換包括控制柜、聲光報警器、輸入模塊、輸出模塊、就地溫纜探測器、直啟按鈕等對應的配套設備。消防聯(lián)動功能在控制柜中通過邏輯編程實現(xiàn)。在保證系統(tǒng)功能和可靠性的前提下，盡量不改變原有布線。

2 系統(tǒng)組成及聯(lián)動控制盤工作流程

2.1 系統(tǒng)組成

本套設備由1JPL200CR、1JPL201CR、1JPL202CR、2J PL200CR、2JPL201CR、2JPL202CR共6臺控制柜組成，控制柜由JB-QB-9100火災報警控制器和聯(lián)動控制盤兩部分組成。

火災報警控制器主體包括液晶屏、工控機、音響聲光板、回路板、微型熱敏打印機等，負責接收包括：緊急啟動按鈕、水流指示器、感溫電纜等信號，經(jīng)控制器內(nèi)已組態(tài)的控制邏輯運算后，聯(lián)動控制熔斷閥、聲光警報器。同時，聯(lián)動控制盤上能夠指示報警及閥門動作情況，并在控制器中形成記錄。

2.2 聯(lián)動控制盤的工作流程

2.2.1 火警指示燈工作流程

SM702輸入模塊接收纜式探測器的火警信號，通過報警總線傳送至9100報警控制器，控制器通過控制矩陣控制KM703/S輸出模塊動作，控制輸出DC24V，點亮火警指示燈，同時聲光報警器發(fā)出報警。

2.2.2 緊急啟動按鈕工作流程

當手、自動轉(zhuǎn)換開關(guān)處于“手動”位置時，緊急啟動按鈕TO按下，打開本區(qū)域的熔斷閥，聲光報警器動作。

手、自動轉(zhuǎn)換開關(guān)處于“自動”位置時，當某一水噴霧區(qū)有火警信號時，控制相應區(qū)域熔斷閥打開。自動狀態(tài)下，手動控制依然有效。

2.2.3 水流指示器指示燈工作流程

當水流指示器動作后，現(xiàn)場常開觸點閉合，水流指示器指示燈點亮。

2.2.4 緊急啟動按鈕啟動線工作流程

滅火區(qū)緊急啟停按鈕并接在控制盤內(nèi)緊急啟動按鈕上，某一火警區(qū)域緊急啟停按鈕被按下時，相應區(qū)域的熔斷閥將直接啟動。

2.2.5 故障反饋信號工作流程

當控制器發(fā)生任何故障（含火警、電源主電故障、備電故障）報警時，輸出一組火警或故障無源觸點，送至主控制室。

3 施工、調(diào)試及故障處理

3.1 施工工作氛圍兩個階段進行

第一階段：整體更換已經(jīng)出現(xiàn)故障的2JPL200CR控制柜。

第二階段：整體更換1JPL200/201/202CR、2JPL201/202CR共5臺控制柜。

3.2 調(diào)試工作包括以下內(nèi)容

3.2.1 纜式報警控制柜的檢查及備用電源放電試驗

3.2.2 纜式報警控制柜功能試驗

① 水流指示器動作指示試驗。

② JPL 009 AA/EC通道試驗。

③ “緊急啟動”按鈕聯(lián)動試驗。

④ 故障試驗。

⑤ 總線短路故障試驗。

⑥ 火警及聯(lián)動功能試驗。

⑦ 火警優(yōu)先試驗。

3.2.3 故障處理

1） 2#主控室出現(xiàn)2LCA004/005AA（絕緣）報警

2JPL202CR控制柜換型改造施工接線過程中，2#主控室出現(xiàn)2LCA004/005AA（絕緣）報警，經(jīng)檢查是2JPL系統(tǒng)絕緣低造成報警觸發(fā)。

針對此報警，現(xiàn)場對2JPL202CR機柜進行檢查：

① 隔離機柜外部電源，斷開內(nèi)部電池電源，斷開熔斷閥輸出信號線。

② 依次拆除端子排上接線，并聯(lián)系主控人員觀察2LCA004/005AA報警情況，當拆除8號端子（“火警或故障反饋信號（常開）”）時，報警消失。

③ 將8號端子接線用絕緣膠帶包扎，使用搖表將8號端子對“地”搖絕緣，絕緣電阻為“0”。

④ 查看《機柜安裝及說明手冊》，火警信號對應的繼電器接線端子說明：

JF-C：表示火警繼電器中。

JF-NC：表示火警繼電器閉。

JF-NO：表示火警繼電器開。

⑤ 檢查柜內(nèi)端子排，發(fā)現(xiàn)兩根火警報警接線連接在JR-C，JR-NO上，接線錯誤。

⑥ 拆除JR-C，JR-NO上的火警信號線， 將JR-C對地搖絕緣，阻值為“0”。

⑦ 測量JR-C，JR-NO之間電阻值為384Ω。

⑧ 詢問廠家人員，JR-C，JR-NO對應的是帶有24V電源的復位繼電器。因此，懷疑384Ω為電源內(nèi)阻。當把火警信號線接在JR繼電器上時，由于內(nèi)阻低，引起絕緣低報警。

⑨ 調(diào)整火警線至正確位置，2LCA004/005AA（絕緣）報警未觸發(fā)。

經(jīng)檢查，2#主控室出現(xiàn)2LCA004/005AA（絕緣）報警由2JPL202CR控制柜火警報警繼電器接線錯誤導致，重新接線后，絕緣報警故障消除。

2）2JPL202CR 手動緊急啟動按鈕控制邏輯異常

進行2JPL202CR“自動”狀態(tài)調(diào)試過程中，出現(xiàn)“自動”狀態(tài)下，聯(lián)動控制盤上緊急啟動按鈕（101TO）失效情況，不符合火災控制系統(tǒng)設計標準《消防聯(lián)動控制系統(tǒng)》“4.2.2.10消防聯(lián)動報警控制器在自動狀態(tài)下，手動插入操作優(yōu)先”要求[3]，經(jīng)咨詢廠家設計人員，其給出手/自動切換開關(guān)設計圖，如圖1所示。

圖1 手自動切換開關(guān)原設計圖Fig.1 Hand automatic switch original design diagram

圖2 手自動切換開關(guān)新設計圖Fig.2 New design of hand automatic switch switch

從設計圖中可以明確知曉，原設計中手動、自動選擇開關(guān)使用一路24V電源供電，導致選擇“自動”狀態(tài)時，手動模式無法使用。經(jīng)向廠家設計人員提出后，廠家變更手自動切換開關(guān)設計，如圖2所示。經(jīng)變更后，操作人員可以直接進行手動啟動，即自動狀態(tài)下，手動緊急按鈕依然有效。

4 技術(shù)亮點

1）新火災報警控制器由工控機和彩色顯示屏構(gòu)成，相比與舊設備的PLC+單色顯示屏控制器，新控制器能夠?qū)缶凸收闲畔⑼ㄟ^顏色進行分類顯示，使檢修人員能夠方便地對報警進行分辨。

2）相比與原有控制器的PLC編程形式，新控制器內(nèi)置可視化的火災報警編程軟件，通過簡便的設置輸入/輸出的方式，即可對現(xiàn)場設備進行管理，有效降低了設備維護的門檻。

3）新控制器具有“記錄/查詢”功能，能夠?qū)Τ霈F(xiàn)的火警、故障、聯(lián)動、系統(tǒng)、屏蔽等事件信息進行記錄，方便檢修人員查詢。

4）新機柜內(nèi)置了隔離模塊，將柜外設備與柜內(nèi)設備進行隔離，能夠?qū)ΜF(xiàn)場設備因故障導致的短路進行隔離，有效保護了柜內(nèi)設備的安全。

5）新機柜采用國內(nèi)成熟的技術(shù)，提高了設備可靠性，有效降低了設備故障率；有效地解決了舊機柜備件短缺的問題，提高了設備可用性。