核電站設(shè)備冷卻水系統(tǒng)新型電動(dòng)調(diào)節(jié)閥調(diào)試研究

李冠君

(中廣核工程有限公司,福建 寧德 355200)

2011年冬季，寧德核電機(jī)組電氣廠房冷凍水系統(tǒng)和核島冷凍水系統(tǒng)制冷機(jī)反復(fù)跳機(jī)，嚴(yán)重影響機(jī)組安全，經(jīng)分析，跳機(jī)原因是設(shè)備冷卻水系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱RRI）冷卻水溫度太低（10℃左右），導(dǎo)致制冷機(jī)循環(huán)壓差低跳機(jī)，根據(jù)制冷機(jī)采購規(guī)格書要求，RRI系統(tǒng)水溫不得低于15℃，設(shè)計(jì)在采購制冷機(jī)時(shí)參考的是廣東大亞灣核電站，沒有考慮冬季海水溫度福建較廣東低的問題，此時(shí)必須要對(duì)RRI系統(tǒng)進(jìn)行改造，提高冷卻水溫度。改造方案是在每臺(tái)RRI換熱器（正常情況下，RRI系統(tǒng)冷卻水經(jīng)換熱器被海水冷卻）上加一條旁路，使部分冷卻水不經(jīng)過換熱器降溫，經(jīng)換熱器冷卻的水和未經(jīng)冷卻的水在出口匯合后可以提高RRI出口水溫，每條旁路上新增一臺(tái)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，通過自動(dòng)調(diào)節(jié)開度來控制出口溫度。這四臺(tái)閥門為同型號(hào)核電機(jī)組首次使用，需要對(duì)調(diào)試方法深入研究并總結(jié)調(diào)試過程中遇到的問題。

1 電動(dòng)調(diào)節(jié)閥調(diào)試方法

1.1 閥門介紹

新增電動(dòng)調(diào)節(jié)閥編號(hào)為RRI097/098/099/100VN，閥門廠家為江蘇神通，電動(dòng)頭廠家為法國伯納德，閥門為蝶閥，通徑為DN350，電動(dòng)頭參數(shù)見表1。

表1 電動(dòng)頭參數(shù)表

電動(dòng)調(diào)節(jié)閥為自動(dòng)控制，當(dāng)海水溫度低于15℃，打開旁路管線上的隔離閥，當(dāng)RRI出口溫度低于15℃，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥自動(dòng)開啟，將RRI水溫控制在15～32℃，如果全開RRI水溫仍低于15℃，閥門保持全開狀態(tài)；當(dāng)手動(dòng)關(guān)閉隔離閥時(shí)，調(diào)節(jié)閥也自動(dòng)關(guān)閉。

1.2 調(diào)試方法

每臺(tái)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥自帶一個(gè)CR控制箱，編號(hào)為RRI097/098/099/100CR，閥門為限位控制，當(dāng)限位開關(guān)觸發(fā)后閥門停止動(dòng)作，閥門控制信號(hào)為4～20mA電流，電流值對(duì)應(yīng)閥門開度見表2。

表2 電流值與閥門開度對(duì)應(yīng)表

電動(dòng)調(diào)節(jié)閥調(diào)試的關(guān)鍵是使閥門在收到上游給出的4mA信號(hào)后，閥門關(guān)閉且關(guān)限位觸發(fā)，主控顯示閥門開度0%；當(dāng)閥門在收到上游給出的20mA信號(hào)后，閥門開啟且開限位觸發(fā)，主控顯示閥門開度100%，通過調(diào)整限位開關(guān)和定位器來達(dá)到上述要求，調(diào)試閥門時(shí)用到的相關(guān)部件如下。

（1）手操器。手操器位于CR箱上，有兩個(gè)旋鈕，紅色旋鈕用來選擇就地或遠(yuǎn)程控制，白色旋鈕用于開啟或關(guān)閉閥門，當(dāng)紅色旋鈕打到遠(yuǎn)程控制時(shí)，閥門處于自動(dòng)控制狀態(tài)，設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)必須打到這個(gè)位置；當(dāng)紅色旋鈕打到就地時(shí)，用于調(diào)試閥門，此時(shí)使用白色旋鈕來操作閥門開啟或關(guān)閉，手操器見圖1。

（2）限位開關(guān)。限位開關(guān)位于電動(dòng)頭里面，是依靠安裝在旋轉(zhuǎn)軸上的一組凸輪來觸發(fā)的，每個(gè)凸輪可以單獨(dú)調(diào)節(jié)，白色和黑色表示開限位和關(guān)限位，其他顏色表示中間某個(gè)位置，調(diào)節(jié)方式是通過螺絲刀插入凸輪的螺釘槽內(nèi)，輕輕下壓并旋轉(zhuǎn)，凸輪會(huì)跟著旋轉(zhuǎn)，直到限位觸發(fā)為止，調(diào)好后松開螺絲，限位開關(guān)見圖2。

圖1 手操器

圖2 限位開關(guān)

（3）0%定位器。0%定位器位于電動(dòng)頭里面，用于閥門關(guān)限位與執(zhí)行器輸出電流信號(hào)匹配調(diào)整，調(diào)節(jié)方式是通過螺絲刀旋轉(zhuǎn)卡槽，0%定位器見圖3。

圖3 0%定位器

（4）100%定位器。100%定位器位于CR控制箱里面的GAM-K面板上（見圖4、圖5），用于閥門開限位與執(zhí)行器輸出電流信號(hào)匹配調(diào)整，調(diào)節(jié)方式是通過螺絲刀旋轉(zhuǎn)卡槽。

本地控制開關(guān)。本地控制開關(guān)位于CR控制箱里面的GAM-K面板上，可以模擬4～20mA電流信號(hào)，用于閥門調(diào)試時(shí)使用，有四個(gè)位置，分別是AUTO、0%、100%、MAN，當(dāng)打到AUTO時(shí)，輸入信號(hào)由上游提供，閥門在正常運(yùn)行情況下必須打到這個(gè)位置，當(dāng)打到0%位置時(shí)，控制柜給閥門輸入一個(gè)4mA信號(hào)用于閥門關(guān)閉，當(dāng)打到100%位置時(shí)，控制柜給閥門輸入一個(gè)20mA信號(hào)用于閥門開啟，當(dāng)打到MAN位置時(shí)，控制柜給閥門輸入一個(gè)4～20mA可調(diào)節(jié)的信號(hào)。

閥門開關(guān)指示LED燈。閥門開關(guān)指示LED燈位于CR控制箱里面的GAM-K面板上，紅燈表示執(zhí)行器向關(guān)閥方向運(yùn)行，當(dāng)燈滅時(shí)，閥門停止動(dòng)作。綠燈表示執(zhí)行器向開閥方向運(yùn)行，當(dāng)燈滅時(shí)，閥門停止動(dòng)作，調(diào)閥時(shí)必須關(guān)注這兩個(gè)燈，只有當(dāng)閥門限位觸發(fā)時(shí)燈正好滅，主控顯示的閥門開度才和現(xiàn)場(chǎng)保持一致，調(diào)閥的過程其實(shí)就是通過調(diào)節(jié)定位器，使這兩個(gè)信號(hào)正好匹配。

圖4 GAM-K面板示意圖

圖5 GAM-K面板圖

閥門調(diào)試步驟如下：①絕緣測(cè)量合格，接線正確后送電；②將手操器上紅色旋鈕打到就地位置，通過白色按鈕關(guān)閉閥門，使用螺絲刀旋轉(zhuǎn)黑色關(guān)限位凸輪，使凸輪觸發(fā)；③將閥門打開，手操器上紅色旋鈕打到遠(yuǎn)程位置，本地開關(guān)打到0%位置，閥門自動(dòng)關(guān)閉，紅色指示燈點(diǎn)亮，接下來會(huì)出現(xiàn)兩種情況：一是在閥門到達(dá)關(guān)限位觸發(fā)前停住動(dòng)作，紅燈熄滅，此時(shí)需要緩慢旋轉(zhuǎn)0%定位器，將紅燈重新點(diǎn)亮，閥門繼續(xù)關(guān)閉，直到關(guān)限位觸發(fā)，最后反向旋轉(zhuǎn)定位器，使紅燈熄滅；二是閥門到達(dá)關(guān)限位觸發(fā)后停住動(dòng)作，紅燈仍然亮著，此時(shí)只需要反向旋轉(zhuǎn)定位器，使紅燈熄滅即可；④將手操器上紅色旋鈕打到就地位置，通過白色按鈕開啟閥門，使用螺絲刀旋轉(zhuǎn)白色開限位凸輪，使凸輪觸發(fā)；⑤將閥門關(guān)閉，手操器上紅色旋鈕打到遠(yuǎn)程位置，本地開關(guān)打到100%位置，閥門自動(dòng)打開，綠色指示燈點(diǎn)亮，接下來會(huì)出現(xiàn)兩種情況：一是在閥門到達(dá)開限位觸發(fā)前停住動(dòng)作，綠燈熄滅，此時(shí)需要緩慢順時(shí)針旋轉(zhuǎn)100%定位器，將綠燈重新點(diǎn)亮，閥門繼續(xù)開啟，直到開限位觸發(fā)，最后反向旋轉(zhuǎn)定位器，使綠燈熄滅；二是閥門到達(dá)開限位觸發(fā)后停住動(dòng)作，綠燈仍然亮著，此時(shí)只需要逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)定位器，使綠燈熄滅即可；⑥將本地開關(guān)打到AUTO位置，模擬RRI水溫低于15℃，主控查看閥門自動(dòng)開啟，全開時(shí)顯示開度100%，模擬RRI水溫高于32℃，主控查看閥門自動(dòng)關(guān)閉，全關(guān)時(shí)顯示開度0%；⑦如主控顯示開度與就地不一致，比如關(guān)閉時(shí)顯示1%或全開時(shí)顯示99%，則重新微調(diào)限位開關(guān)和定位器，直到兩者保持一致，閥門調(diào)試完畢。

2 電動(dòng)調(diào)節(jié)閥調(diào)試過程中遇到的問題

由于是首次設(shè)計(jì)、采購這類閥門，在調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)了很多問題，下面對(duì)典型問題逐一介紹。

2.1 電氣盤選型錯(cuò)誤

在給閥門送電之前，我們首先查看了閥門接線圖，發(fā)現(xiàn)這四個(gè)閥門并沒有設(shè)計(jì)從閥門側(cè)到電氣盤側(cè)的控制電纜，只有3根動(dòng)力電纜，這和以前見過的電動(dòng)閥差別很大，電氣間核實(shí)發(fā)現(xiàn)這些閥門電源和其他電動(dòng)閥一樣，都是CFI-1型配電盤，這種配電盤送電原理是首先接通控制電，然后再接通動(dòng)力電，沒有控制電纜，閥門不可能送上電。發(fā)現(xiàn)異常后，我們立刻聯(lián)系設(shè)計(jì)人員一起到現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)，經(jīng)過細(xì)致的討論，設(shè)計(jì)認(rèn)定電氣盤選型有誤，應(yīng)該選用DL1型電氣盤，這種電氣盤無需控制電纜，可直接將動(dòng)力電經(jīng)CR箱送到閥門，而閥門的控制電纜端接在CR箱里面，由廠家自行提供。兩種電氣盤照片見圖6、圖7。

圖6 CFI-1型配電盤

圖7 DL1型配電盤

2.2 控制電纜設(shè)計(jì)錯(cuò)誤

在對(duì)閥門進(jìn)行調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)，閥門控制接線圖和廠家要求的不一致，現(xiàn)場(chǎng)是按照30/31端子為閥門反饋輸出，31/32端子為主控送下來的輸入指令來接線的，這和廠家要求的正好相反，我們立刻聯(lián)系設(shè)計(jì)人員核實(shí)圖紙來源，經(jīng)查，是伯納德廠家自己提供給設(shè)計(jì)的圖紙有誤，隨后要求廠家修改圖紙。

就地閥門全關(guān)時(shí)，主控始終顯示有一個(gè)開度，使用萬用表測(cè)量發(fā)現(xiàn)KCP側(cè)端子帶電，經(jīng)過分析認(rèn)為正常情況下反饋線是不帶電的，懷疑端子選型有誤，經(jīng)設(shè)計(jì)核實(shí)，接線的供電方式確實(shí)有錯(cuò)，應(yīng)該由DCS供電方式（自帶48V直流電）修改為USER方式（不帶電）。接線圖見圖8。

圖8 接線圖

2.3 邏輯組態(tài)錯(cuò)誤

RRI097-100VN邏輯上要求當(dāng)RRI水溫低于15℃時(shí)，閥門每隔2分鐘開啟10%，直到全開；當(dāng)水溫高于32℃時(shí)，閥門每隔2分鐘關(guān)閉10%，直到全關(guān)。在主控做試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)在閥門全開后，模擬水溫高于32℃，閥門遲遲不關(guān)閉。后查找內(nèi)部組態(tài)發(fā)現(xiàn)，閥門后臺(tái)顯示開度為120%，原因是閥門開度沒有設(shè)置上下限，當(dāng)水溫一直低于15℃時(shí)，閥門開度在后臺(tái)會(huì)一直累加，沒有上限，即使此刻水溫高于32℃，閥門要從當(dāng)前開度慢慢減小，直到小于100%開度，現(xiàn)場(chǎng)閥門才開始動(dòng)作。這和設(shè)計(jì)不符，這冬季，RRI水溫會(huì)長(zhǎng)期低于15℃，這樣這4個(gè)閥門開度在后臺(tái)會(huì)一直累加，后果不可控。設(shè)計(jì)核實(shí)清楚問題后發(fā)起變更，將閥門控制方案中的累積邏輯設(shè)置上下限，閥門才可以正常操作。

2.4 閥門自帶的4～20mA信號(hào)不準(zhǔn)確

閥門在調(diào)試完畢后，主控顯示的開度總是和就地不一致，如果就地關(guān)限位觸發(fā)，主控顯示1%，而如果主控顯示0%，則就地關(guān)限位就觸發(fā)不了。經(jīng)過多次調(diào)試分析后，判定是閥門自帶的4～20mA信號(hào)不準(zhǔn)確，遂決定不用閥門自帶信號(hào)，改用信號(hào)發(fā)生器給閥門輸入指令信號(hào)，用萬用表測(cè)量反饋信號(hào)的方式來重新調(diào)試閥門。方法是拆解31/32接線，連接信號(hào)發(fā)生器，通過信號(hào)發(fā)生器給閥門輸入指令信號(hào)，用萬用表測(cè)量30/31端子反饋信號(hào)，調(diào)整定位器使指令信號(hào)和反饋信號(hào)一致，通過這種方法最終使閥門在主控開度顯示與就地一致。

3 結(jié)語

寧德核電RRI系統(tǒng)低溫改造是同類型機(jī)組中首次實(shí)施，新增的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥也是核電站中首次使用。本文詳細(xì)介紹了閥門的調(diào)試方法，同時(shí)由于是首次設(shè)計(jì)，閥門在電氣盤選型、電纜端接、DCS組態(tài)等各方面均出現(xiàn)了問題，反映了設(shè)計(jì)及設(shè)備的不成熟，通過本文可以為后續(xù)閥門的設(shè)計(jì)采購提供技術(shù)指導(dǎo)。

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