汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)停機(jī)信號邏輯優(yōu)化的分析與實(shí)施

余 悅

（河鋼股份有限公司承德分公司、河北省釩鈦工程技術(shù)研究中心，河北 承德 067001）

通常來講，汽輪機(jī)和法發(fā)電機(jī)都是核電廠的核心設(shè)備組成，因與常規(guī)島是呈現(xiàn)直接連接的，這也正是突出了汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)在核電中充當(dāng)了心臟的首要位置。所以就需要在設(shè)計(jì)上對其信號進(jìn)行特殊保護(hù)的方式處理。就目前來講，大多數(shù)的汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)停機(jī)信號都是出于保守狀態(tài)[1]。

大多因保守程度過大導(dǎo)致在邏輯設(shè)計(jì)上的停機(jī)現(xiàn)象能夠嚴(yán)重的造成核電廠非常大的經(jīng)濟(jì)損失。針對誤停機(jī)事件來講，國內(nèi)就有一起活生生的案例，某地區(qū)的凌晨一點(diǎn)突發(fā)核電廠冷卻水箱液位低的危險(xiǎn)報(bào)警信號。因SN開關(guān)的問題眾多工作人員都無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)。直至當(dāng)天晚上六點(diǎn)，才觸發(fā)了液位低報(bào)警信號繼而滿足了觸發(fā)汽輪機(jī)停機(jī)保護(hù)動作。案例示意圖如以下圖1所示。

圖1 發(fā)電機(jī)定子冷卻水的安裝示意圖

1 關(guān)于核電站中汽輪機(jī)以及發(fā)電機(jī)的信號問題

如果是百萬機(jī)組，那么其中的汽輪機(jī)以及發(fā)電機(jī)的信號無非就是以下這幾種類型。

（1）因?yàn)槠啓C(jī)標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速異常引發(fā)的故障性停機(jī)狀況是目前一種比較常見的故障狀況。當(dāng)下百萬機(jī)組核電廠較為普遍的就是用一種半轉(zhuǎn)速的設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)是在其額定轉(zhuǎn)速在1500rpr時(shí)為正常標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速，這時(shí)候系統(tǒng)正常運(yùn)行不能觸發(fā)停機(jī)的信號。送汽機(jī)的監(jiān)視系統(tǒng)（GME）擁有3個(gè)轉(zhuǎn)速信號，對于轉(zhuǎn)速進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，轉(zhuǎn)速值到達(dá)1635rpr的時(shí)候觸發(fā)了停機(jī)信號。在經(jīng)過送氣機(jī)監(jiān)控轉(zhuǎn)速值能夠上升至1650rpr就會出現(xiàn)停機(jī)信號的觸發(fā)狀態(tài)[2]。

（2）因潤滑油系統(tǒng)引發(fā)的異常停機(jī)故障現(xiàn)象也是一種出現(xiàn)頻率比較多的一種停機(jī)狀況。潤滑油系統(tǒng)在整個(gè)核電廠的過程中都是至關(guān)重要的，尤其是對汽輪機(jī)更是重中之重。

（3）因發(fā)動機(jī)密封性油氫壓所產(chǎn)生的壓力較低引起的停機(jī)的情況也是常遇到的停機(jī)故障類型。一般發(fā)電機(jī)的氫氣都是高于發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣的壓力值一般發(fā)電機(jī)內(nèi)的氫氣壓力值為標(biāo)準(zhǔn)壓力（50kpa）。然后如果氫氣壓力低于了20kpa這個(gè)值，這時(shí)候就會同事觸發(fā)停機(jī)信號故障。

（4）定子中的冷卻水引發(fā)的漏液故障最終導(dǎo)致停機(jī)狀況的發(fā)生也是一種能發(fā)生的情況。

定子冷卻開口處的溫度呈現(xiàn)出異常高溫狀態(tài)或者此時(shí)都是會出現(xiàn)能夠觸發(fā)停機(jī)信號故障的。當(dāng)然其中導(dǎo)電率過高的情況也是能夠觸發(fā)停機(jī)信號的。

2 解決汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)停機(jī)狀況的分析

就現(xiàn)在汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)的停機(jī)信號上還是會有很多邏輯上的缺陷和不足，而這些邏輯缺陷又是致命的，主要的不足之處體現(xiàn)在以下：

（1）目前的多少停機(jī)信號都是會涉及到關(guān)于發(fā)電機(jī)的漏液高或者是漏液狀況的發(fā)生，再或者就是定子水箱水位低等等呈現(xiàn)出一拖三的浮球狀況，如果出現(xiàn)了浮球狀況的發(fā)生，那么在其設(shè)計(jì)上就會變成故障性停機(jī)，非常容易導(dǎo)致停機(jī)狀況的發(fā)生，并且是處于非正常停機(jī)狀況。

如果磁性液位開關(guān)（3個(gè)同時(shí)）都處于安裝在液位計(jì)的外側(cè)包圍時(shí)，那么金屬浮球就會觸發(fā)開關(guān)，不管是金屬浮球損壞還是沉沒都是可以同事觸發(fā)三個(gè)液位開關(guān)的狀態(tài)為開啟的，這時(shí)候勢必會造成汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)的故障性停機(jī)。

（2）如果設(shè)備出現(xiàn)跳機(jī)類故障報(bào)警狀況可能會讓員工無法察覺，這時(shí)候也會造成設(shè)備損壞引起的停機(jī)故障。

（3）一部分的停機(jī)信號的多余現(xiàn)象以及相同時(shí)間動作作用都是建立在停機(jī)信號的基礎(chǔ)之上上，其這些功能部分都是重復(fù)的且多余的，這也是經(jīng)常出現(xiàn)汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)停機(jī)的重要原因之一[3]。

（4）大多數(shù)汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)的停機(jī)信號都是沒有對單一故障出現(xiàn)的報(bào)警現(xiàn)象設(shè)置的，所以這就會造成處于單一儀表或者通道故障的時(shí)候，工作人員不能很迅速的進(jìn)行故障的查驗(yàn)以至于大大的增加了發(fā)生故障的邏輯性概率。

3 汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)停機(jī)信號邏輯優(yōu)化

汽輪機(jī)汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)的標(biāo)志性停機(jī)信號是需要我們進(jìn)行技術(shù)上的優(yōu)化的，因?yàn)閮?yōu)化后的汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)才能夠進(jìn)行故障的避免從而躲避停機(jī)故障的發(fā)生。針對汽輪機(jī)以及發(fā)電機(jī)停機(jī)信號上的問題國內(nèi)的核電站都做了相應(yīng)的優(yōu)化策略，這些優(yōu)化策略在一定程度上能夠防止發(fā)電機(jī)和汽輪機(jī)出現(xiàn)信號故障，因此要在停機(jī)信號相關(guān)系統(tǒng)上不斷進(jìn)行優(yōu)化，對使用設(shè)備進(jìn)行改造、對機(jī)柜邏輯進(jìn)行不斷改進(jìn)。

修改DCS I/A機(jī)柜側(cè)的邏輯內(nèi)容，修改內(nèi)容關(guān)系到設(shè)備控制方面的問題如下所示：

因溫度過高導(dǎo)致發(fā)電機(jī)停機(jī)信號的邏輯，從根本上解決這一問題，可加裝一個(gè)監(jiān)測溫度信號的報(bào)警裝置，使用過程中若出現(xiàn)單一信號故障報(bào)警情況，此時(shí)要提升邏輯信號等級，對退防情況進(jìn)行有效處理。

對發(fā)電機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)上的優(yōu)化，對磁機(jī)的漏液監(jiān)控以及檢測停機(jī)信號邏輯，添加一個(gè)發(fā)電機(jī)、勵(lì)磁機(jī)漏液的遠(yuǎn)傳功能系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)的功能包括質(zhì)量變化報(bào)警、液位變化的報(bào)警[4]。增設(shè)一個(gè)具有導(dǎo)波功能的液位計(jì)可以提高測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度，在使用導(dǎo)波雷達(dá)進(jìn)行模擬情況下對得到的閾值進(jìn)行對比，最后確定邏輯停機(jī)準(zhǔn)則。

增加報(bào)警的信息以及二層的新增報(bào)警實(shí)時(shí)監(jiān)視畫面系統(tǒng)。針對較為重要的信號需要增加新的報(bào)警模塊，如果出現(xiàn)涉及到跳機(jī)信號的風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，二層的警窗就會出現(xiàn)KA的報(bào)警模擬信號，這時(shí)候報(bào)警系統(tǒng)監(jiān)控畫面就會出現(xiàn)KS的報(bào)警信號。新增加的KA報(bào)警如表1所示。

表1 KA報(bào)警

針對以上發(fā)現(xiàn)的問題以及故障現(xiàn)象需要對現(xiàn)場的設(shè)備進(jìn)行改造：

（1）及時(shí)調(diào)換GRV系統(tǒng)的液位總開關(guān)，并更換新的導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)。如果六臺導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)能夠自主安裝取樣的話可以大概率排除單一故障發(fā)生，真正的做到跳機(jī)信號的邏輯停機(jī)[5]。發(fā)電機(jī)氫氣測量系統(tǒng)模擬邏輯圖如圖2所示。

圖2 實(shí)施邏輯優(yōu)化后發(fā)電機(jī)氫氣測量系統(tǒng)模擬/邏輯圖

（2）更換部分保護(hù)跳機(jī)信號通道（DCS組態(tài)同時(shí)作相應(yīng)修改），使觸發(fā)跳機(jī)信號的條件分布在不同的FBM卡件上，避免因卡件損壞而導(dǎo)致誤觸發(fā)跳機(jī)信號的情況。

以測試信號中有沒有符合射頻信號，在控制面板中添加一個(gè)BNC連接器。BNC連接器并不是做擺設(shè)作用，而是專門用來讀取以及能夠輸送射頻信號，避免了信號的干擾從而降低故障性停機(jī)率，增加BNC連接器如圖3所示。

圖3 BNC連接器

4 結(jié)語

經(jīng)過一些列的針對汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)的停機(jī)故障方案優(yōu)化實(shí)施，其理論性并不能檢驗(yàn)在實(shí)際應(yīng)用上的效果，所以本方案用于在陽江核電站處于大修期間進(jìn)行了各方面的功能性以及全面性的測試。經(jīng)過方案的實(shí)施以及測試結(jié)果得出本方案是可以穩(wěn)定安全可持續(xù)性的讓核電站汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)不出現(xiàn)短暫性停機(jī)故障的。根據(jù)方案的驗(yàn)證也能夠看出本方案可以通過安全運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)以及針對請輪機(jī)、發(fā)電機(jī)停機(jī)故障有效率。