田灣核電站液壓阻尼監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

王振久

（江蘇核電有限公司，江蘇 連云港222042）

0 引言

田灣核電站一期工程每臺(tái)機(jī)組的反應(yīng)堆管道、主泵、穩(wěn)壓器和蒸汽發(fā)生器共裝有46個(gè)抗震液壓阻尼器，它用來(lái)在設(shè)備和管道受到地震和事故動(dòng)載荷時(shí)，限制設(shè)備和管道的位移，液壓阻尼監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過(guò)位置測(cè)量傳感器和液位浮子開關(guān)實(shí)現(xiàn)了液壓阻尼器位移和備用油位的監(jiān)測(cè)，為機(jī)組在冷卻、加熱、正常運(yùn)行和強(qiáng)度水壓試驗(yàn)時(shí)監(jiān)測(cè)反應(yīng)堆管道和設(shè)備的熱位移提供了有效的手段，對(duì)于反應(yīng)堆管道和設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)具有一定的意義。

1 系統(tǒng)功能

液壓阻尼器監(jiān)測(cè)系統(tǒng)用于監(jiān)測(cè)核電站反應(yīng)堆管道和設(shè)備液壓阻尼器的運(yùn)行情況。它實(shí)現(xiàn)以下功能：

1）監(jiān)測(cè)液壓阻尼器備用油箱液位，輸出干接點(diǎn)信號(hào)；

2）監(jiān)測(cè)液壓阻尼器的位移；

3）通過(guò)液壓阻尼監(jiān)測(cè)模件收集液位干接點(diǎn)信號(hào)和位置指示傳感器信號(hào)，并將信號(hào)轉(zhuǎn)成數(shù)字信息通過(guò)RS485總線傳送到反應(yīng)堆廠房外集中顯示；

4）實(shí)現(xiàn)了信息顯示、邏輯處理、設(shè)備故障診斷等功能，并在異常情況下發(fā)出聲光報(bào)警；

5）實(shí)現(xiàn)了歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、查詢和歷史趨勢(shì)查詢等功能。

2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

田灣核電液壓阻尼監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，由位置指示傳感器、液位開關(guān)、液壓阻尼監(jiān)測(cè)模件、傳感供電單元、數(shù)據(jù)采集監(jiān)測(cè)機(jī)柜等組成。位置指示傳感器和液位開關(guān)信號(hào)經(jīng)過(guò)液壓阻尼監(jiān)測(cè)模件的模數(shù)轉(zhuǎn)換和處理,通過(guò)兩路互為主備的RS485串行總線送到數(shù)據(jù)采集監(jiān)測(cè)機(jī)柜,數(shù)據(jù)采集監(jiān)測(cè)機(jī)柜可以顯示液壓阻尼器的位移和液位開關(guān)的狀態(tài)，進(jìn)行邏輯判斷和故障診斷，并發(fā)出聲光報(bào)警，傳感器供電單元為液壓阻尼監(jiān)測(cè)模件提供電源。

2.1 測(cè)量部件

為了測(cè)量液壓阻尼器的位移，每個(gè)液壓阻尼器安裝了一個(gè)位置指示傳感器，位置指示傳感器為互感式傳感器,主要由線圈和鐵心組成,線圈由一次線圈和二次線圈組成,一次線圈接收來(lái)自液壓阻尼監(jiān)測(cè)模件的50±1Hz的11～13V的交流電源,二次線圈連接到液壓阻尼監(jiān)測(cè)模件上作為位置原始信號(hào)的輸入，鐵心的行程為0-100mm,，并標(biāo)有刻度，液壓阻尼器活塞的移動(dòng)帶動(dòng)鐵心移動(dòng)，從而改變一次線圈和二次線圈之間的互感系數(shù)，達(dá)到測(cè)量液壓阻尼器位移的目的，位置指示傳感器產(chǎn)生的信號(hào)經(jīng)過(guò)液壓阻尼監(jiān)測(cè)模件模數(shù)轉(zhuǎn)換后通過(guò)RS485總線送到數(shù)據(jù)采集機(jī)柜進(jìn)行邏輯判斷和顯示。

為了保證液壓阻尼器活塞的潤(rùn)滑，每個(gè)液壓阻尼器配有一個(gè)備用油罐，每個(gè)油罐安裝了一個(gè)浮子液位開關(guān)用來(lái)監(jiān)測(cè)油位，液位開關(guān)帶有一對(duì)節(jié)點(diǎn)，當(dāng)備用油罐中油位低于限值時(shí)，輸出干節(jié)點(diǎn)信號(hào)產(chǎn)生油位低報(bào)警，每個(gè)干結(jié)點(diǎn)信號(hào)分成兩路，一路送入液壓阻尼監(jiān)測(cè)模件，通過(guò)RS485總線送到數(shù)據(jù)采集機(jī)柜進(jìn)行邏輯判斷和顯示，一路與其他干結(jié)點(diǎn)串聯(lián)送到傳感器供電單元，當(dāng)有一個(gè)油位低時(shí)，扁點(diǎn)亮傳感供電單元上的報(bào)警燈。

2.2 液壓阻尼監(jiān)測(cè)模件

液壓阻尼監(jiān)測(cè)模件布置在反應(yīng)堆廠房?jī)?nèi)，是專門設(shè)計(jì)用于液壓阻尼監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的模件，它由微處理器、變壓器、EEPROM存儲(chǔ)器、通道選擇寄存器、電壓整流器、溫度計(jì)、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元等部件組成，主要實(shí)現(xiàn)了以下功能：

1）接收液位指示傳感器的信號(hào)，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成8位二進(jìn)制液壓阻尼器桿位移的監(jiān)測(cè)輸入信號(hào)碼，每個(gè)液壓阻尼器桿的工作行程為從0-100mm，桿行程的絕對(duì)誤差不大于+3mm；

2）接收并處理液位開關(guān)傳來(lái)的液壓阻尼器備用液箱的液位監(jiān)測(cè)離散輸入信號(hào)；

3）測(cè)量液壓阻尼監(jiān)測(cè)模件外的空氣溫度；

4）提供了2個(gè)RS485接口，形成并通過(guò)RS-485通道將信息傳送到數(shù)據(jù)采集監(jiān)測(cè)機(jī)柜，監(jiān)測(cè)點(diǎn)探測(cè)周期不超過(guò)5秒：

2.3 傳感供電單元

傳感供電單元布置在反應(yīng)堆廠房環(huán)廊內(nèi)，為液壓阻尼監(jiān)測(cè)模件提供電源，它由網(wǎng)絡(luò)濾波器、2個(gè)降壓變壓器、顯示燈和接線箱等組成。輸入電壓220V，50±1Hz的交流電壓，經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)濾波和降壓，輸出50±1Hz的交流電壓，通過(guò)液壓阻尼監(jiān)測(cè)模件為位置指示傳感器供電。

布置在傳感器供電單元門上的顯示燈“FAULT”是任一個(gè)液壓阻尼器備用液位箱液位低于規(guī)定液位時(shí)的報(bào)警通道，是更為可靠的備用通道。

2.4 數(shù)據(jù)采集監(jiān)測(cè)機(jī)柜

數(shù)據(jù)采集監(jiān)測(cè)機(jī)柜由中央處理模件、供電模件、操作顯示面板和接線端子等組成，主要實(shí)現(xiàn)以下功能：

1）中央處理模件通過(guò)RS485總線讀取液壓阻尼監(jiān)測(cè)模件內(nèi)的信息，并進(jìn)行邏輯處理、故障診斷，通過(guò)RS232接口與操作顯示面板實(shí)現(xiàn)信息交互，還提供了一個(gè)COM4接口實(shí)現(xiàn)中央處理器內(nèi)程序的上傳、下載等調(diào)試操作。

2）供電電源接收兩路220V電源輸入，并經(jīng)電壓轉(zhuǎn)換成直流5V和24V電源為中央處理器模件提供電源。

3）操作顯示面板通過(guò)RS232接口從中央處理器讀取數(shù)據(jù)，顯示液壓阻尼器的位移、油位狀態(tài)、時(shí)間、歷史記錄、設(shè)置數(shù)據(jù)、地址信息，發(fā)出聲光報(bào)警，并有面板測(cè)試功能。

4）位置指示傳感器參數(shù)設(shè)置和標(biāo)定。

3 系統(tǒng)改造

田灣核電液壓阻尼監(jiān)測(cè)系統(tǒng)原設(shè)計(jì)只能存儲(chǔ)最新的5條歷史報(bào)警記錄、無(wú)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，日常對(duì)液壓阻尼器的位移和備用油位的監(jiān)測(cè)采用定期巡檢記錄的方式，無(wú)法連續(xù)監(jiān)測(cè)液壓阻尼器位移的趨勢(shì)變化，也無(wú)法查詢長(zhǎng)期的歷史報(bào)警記錄，不利于液壓阻尼器位移的監(jiān)測(cè)和異常情況的分析。

圖1 液壓阻尼監(jiān)測(cè)系結(jié)構(gòu)圖

為了增加歷史數(shù)據(jù)和報(bào)警記錄的存儲(chǔ)功能，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了技術(shù)改造，增加了一臺(tái)上位計(jì)算機(jī)，如圖2所示。安裝有專門開發(fā)的軟件的上位計(jì)算機(jī)通過(guò)串口從數(shù)據(jù)采集機(jī)柜的可編程控制器的串口讀取歷史數(shù)據(jù)、報(bào)警記錄、故障診斷信息等進(jìn)行顯示和存儲(chǔ)記錄，上位計(jì)算機(jī)可以進(jìn)行數(shù)據(jù)導(dǎo)出、數(shù)據(jù)查詢、趨勢(shì)生成，實(shí)現(xiàn)了液壓阻尼器位移的連續(xù)在線監(jiān)測(cè)，提高了主設(shè)備的熱位移趨勢(shì)分析的準(zhǔn)確性，為故障的分析查找提供了便利。

圖2 液壓阻尼監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)改造

4 總結(jié)

田灣核電站液壓阻尼監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了液壓阻尼器位移、備用油罐液位的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和設(shè)備故障診斷功能，并通過(guò)技術(shù)改造實(shí)現(xiàn)了歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、趨勢(shì)曲線查詢等功能，為機(jī)組冷卻、加熱、正常運(yùn)行和強(qiáng)度水壓試驗(yàn)期間監(jiān)測(cè)分析主管道、主泵、穩(wěn)壓器和蒸汽發(fā)生器的熱位移提供了便利，對(duì)其他核電站反應(yīng)堆設(shè)備熱位移的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有一定的參考意義。