某核電站盤車系統(tǒng)投運故障原因淺析

陶 滔，張曉光，張 燁，錢 敏

（1.中核核電運行管理有限公司，浙江 嘉興 314300；2.中核（上海）供應(yīng)鏈管理有限公司，上海 200233）

核電站汽輪機(jī)主盤車用于機(jī)組啟停階段持續(xù)驅(qū)動汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，防止停機(jī)后轉(zhuǎn)子受熱不均導(dǎo)致的永久性彎曲，輔助盤車則是在主盤車系統(tǒng)的后備。造成主盤及輔盤無法正常投運的因素很多，例如投運條件不具備（頂軸油壓不滿足條件等）以及信號回路問題（盤車電機(jī)過電流保護(hù)等）。針對主輔盤車均未能正常投運的情況進(jìn)行分析，制定邏輯優(yōu)化方案，提升盤車系統(tǒng)可靠性。

圖1 GGR401ST溫度布置圖Fig.1 GGR401ST Temperature layout

1 故障過程簡述

1.1 主盤車投運后停運

某核電機(jī)組汽輪機(jī)停機(jī)，轉(zhuǎn)速降至1350rpm后，主盤車電機(jī)正常啟動，但運行約7min后跳閘。

主控操縱員發(fā)現(xiàn)電機(jī)電流為0后，立即聯(lián)系維修人員將啟動盤車信號由1強(qiáng)制為0，再下發(fā)盤車投用命令，盤車電流仍為0。現(xiàn)場查看發(fā)現(xiàn)盤車控制柜報“E14”故障，盤車電機(jī)停轉(zhuǎn)。運行人員根據(jù)經(jīng)驗將機(jī)柜電源開關(guān)斷開再重合，“E14”報警消失，報“E01”故障，盤車電機(jī)仍未啟動。

隨后就地運行人員聯(lián)系維修人員將啟動盤車信號由1強(qiáng)制為0，斷開再重合電源開關(guān)后，“E01”消失。儀控人員恢復(fù)主盤車啟動信號，主盤車電機(jī)啟動，盤車功能正常投用。

1.2 主盤車投運未成功后，投用輔助盤車失敗

主盤車電機(jī)停運后，主控室操縱員曾經(jīng)兩次試圖啟動輔助盤車電磁閥來開啟輔助盤車功能，均未成功。

2 原因分析

2.1 主盤車未能正常投用

主盤車投運7min后電機(jī)停運：

根據(jù)主盤車運行維護(hù)手冊[1,2]，“E14”故障報警的定義為液壓聯(lián)軸器溫度高或失速。該報警信號來源為汽機(jī)液壓聯(lián)軸器上的GGR401ST（P4傳感器，其布置圖見圖1），該傳感器主要有兩個功能。

第一個功能：液壓聯(lián)軸器溫度監(jiān)測。P4通過接收液壓聯(lián)軸器上的一個信號發(fā)射器發(fā)射的脈沖信號進(jìn)行溫度監(jiān)測，聯(lián)軸器溫度小于125℃時，該信號發(fā)射器發(fā)射脈沖信號，盤車軸每轉(zhuǎn)一圈，P4接收到一個脈沖信號并送到EOC控制器，EOC在規(guī)定時間內(nèi)將接收到的脈沖數(shù)與控制器內(nèi)設(shè)定的脈沖數(shù)比較，高于設(shè)定脈沖數(shù)則表明溫度正常。一旦聯(lián)軸器溫度高于125℃，該信號發(fā)射器停止發(fā)射信號，此時脈沖數(shù)低于設(shè)定脈沖數(shù)，報警信號通過EOC控制器送GGR001AR的P1卡報“E14”，關(guān)停主盤車電機(jī)。

第二個功能：盤車軸轉(zhuǎn)速監(jiān)測，分為兩種情況：

1）在盤車電機(jī)啟動15s后，如果 P4探測到盤車軸轉(zhuǎn)速達(dá)不到設(shè)定轉(zhuǎn)速，P1卡報“E14”故障代碼，關(guān)停主盤車電機(jī)。

2）在盤車正常運行期間，如果轉(zhuǎn)速低于設(shè)置的最低轉(zhuǎn)速值，現(xiàn)場設(shè)置值為100RPM，即跳盤車電機(jī)。

如上所述，本次盤車E14及E1故障原因分析如下：

2.1.1 E1故障

根據(jù)主盤車運行維護(hù)手冊[1,2]，E1定義為接通小齒輪離合器控制器（即盤車控制器）之前，必須將ETG選擇為“OFF”。由于在第一次E14出現(xiàn)運行人員將控制柜斷電再合閘后投盤車信號一直存在，因而維修人員將信號由1強(qiáng)制為0后（ETG置off），在后續(xù)盤車ETG投用后，再恢復(fù)投盤車信號成功。因此，E1故障原因就是在就地盤車控制柜重啟時盤車投用信號未置0。

2.1.2 E14故障原因可能性分析

1）液壓聯(lián)軸器溫度高

根據(jù)歷史數(shù)據(jù)，報E14故障前和第二次盤車啟動后盤車電機(jī)電流基本穩(wěn)定在34A，該電機(jī)額定電流為91A，故障發(fā)生時電流值遠(yuǎn)低于額定電流，可排除電機(jī)過流造成聯(lián)軸器過熱的可能。同時聯(lián)軸器漏油也會導(dǎo)致溫度的上升，但就地人員查看時未發(fā)現(xiàn)聯(lián)軸器有漏油現(xiàn)象，同時第二次盤車啟動及運行均正常，液壓聯(lián)軸器溫度高導(dǎo)致E14故障的可能性可以排除。

2）P4傳感器偶發(fā)故障

可能存在P4傳感器偶發(fā)故障無法正常向P1卡發(fā)送信號，導(dǎo)致E14故障出現(xiàn)。

3）EOC偶發(fā)故障

EOC在轉(zhuǎn)速低于預(yù)設(shè)值時，會斷開輸出繼電器，使得P1卡跳盤車電機(jī)。

4）EOC輸出回路存在斷線

如果輸出回路斷線，相當(dāng)于EOC輸出繼電器斷開，也會產(chǎn)生同樣的后果。

2）、3）、4）這3種可能的后果相同，均會導(dǎo)致E14故障報警的發(fā)生。由于重啟后E14故障消除，基本可以排除輸出回路斷線的可能。

綜上所述，初步判斷本次盤車首次投運后電機(jī)停止的主要原因為P4傳感器至P1卡之間的信號回路偶發(fā)故障所導(dǎo)致。

2.2 輔助盤車未能正常投用

2.2.1 輔助盤車功能描述

輔盤的控制在DCS實現(xiàn)，主要通過操縱員在二層下發(fā)手動命令打開GGR441VH電磁閥后供油推動棘輪，棘輪推動齒輪從而帶動大軸。根據(jù)GGR441VH動作DCS日志，操縱員曾經(jīng)兩次啟動該閥門的開命令。

圖2 輔助盤車電磁閥手動及自動控制邏輯Fig.2 Manual and automatic control logic of auxiliary disc solenoid valve

2.2.2 原因分析

根據(jù)輔助盤車投用邏輯[3]，操縱員可以手動啟動和關(guān)停GGR441VH。輔助盤車手動命令允許條件為：汽機(jī)轉(zhuǎn)速小于3rph、嚙合開關(guān)001SM為0，002SM為1、頂軸油壓力大于23Mpa。

根據(jù)操縱員投用輔助盤車的時間，調(diào)取了歷史數(shù)據(jù)如下：

汽機(jī)轉(zhuǎn)速為0、001SM為0，002SM為1、頂軸油壓力為27.7Mpa。由此可見，盤車手動命令允許條件具備，指令仍未成功下發(fā)。經(jīng)查詢邏輯圖，輔盤自動停信號來源為主盤車投運命令信號，操縱員先后兩次投用輔盤信號時，維修人員還未到DCS進(jìn)行主盤車命令信號的強(qiáng)制，主盤車命令仍為1，此時主控室操縱員無法在二層將主盤車投用信號強(qiáng)制為0（該命令由二層按鈕，命令下發(fā)同時啟動盤車和頂軸油泵，此時若操縱員關(guān)停該按鈕，會失去頂軸油壓力）。因此，下發(fā)主盤車信號會閉鎖輔助盤車手動投用信號，具體見圖2。

3 初步改進(jìn)方向

3.1 主盤車

針對主盤車未能及時投運的情況，通過在機(jī)組大修停機(jī)階段測試EOC系統(tǒng)輸入及輸出信號是否穩(wěn)定，根據(jù)測試結(jié)果進(jìn)一步精確查找故障點。

針對現(xiàn)場出現(xiàn)的E14及E1故障報警，研究可行方案，在盤車就地控制柜增加按鈕用以閉鎖E14停運電機(jī)信號，同時不影響盤車嚙合過程的邏輯及相關(guān)信號。

3.2 輔助盤車

針對本次操縱員無法投用輔助盤車的情況，通過變更優(yōu)化邏輯，初步考慮將盤車和頂軸油泵的啟停按鈕分開，實現(xiàn)操縱員可以在停運主盤車信號的同時不會關(guān)停頂軸油泵。

4 結(jié)束語

通過本次分析基本明確了故障根本原因，同時本次故障原因的結(jié)論也對優(yōu)化邏輯以及后續(xù)設(shè)備運行維護(hù)提供了積極的指導(dǎo)意義。