核電站更衣室通風(fēng)系統(tǒng)異常報(bào)警分析

孫明遠(yuǎn)，張世偉

（中廣核核電運(yùn)營(yíng)有限公司，廣東深圳518124）

1 故障描述

主控頻繁閃發(fā)SLT013KA，現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)SLT025LA(SLT001RS停運(yùn))燈亮、SLT115LA燈亮（SLT001RS溫度高或者風(fēng)機(jī)出口空氣溫度高），且無(wú)法通過(guò)SLT001CC復(fù)位。

2 冷更衣間E342溫度控制

為了解釋該報(bào)警產(chǎn)生原因，茲將E342房間溫度控制原理做簡(jiǎn)單介紹：

2.1 基本原理

送風(fēng)的溫度控制是通過(guò)冷卻器001RF和加熱器001RS實(shí)現(xiàn)的，房間溫度高時(shí)，冷卻水出口閥門(mén)開(kāi)大，增加冷卻水流量，溫度偏低時(shí)調(diào)功器輸出增加，提高送風(fēng)溫度。冷卻水閥與加熱器調(diào)功器的控制由001RG實(shí)現(xiàn)，001RG為PLC控制器。

控制回路的幾個(gè)測(cè)量裝置說(shuō)明如下：

001ST：加熱器上的溫度開(kāi)關(guān)，當(dāng)測(cè)得溫度＞70℃時(shí)停運(yùn)加熱器；

002MT：測(cè)量E342環(huán)境溫度。

2.2 PLC控溫實(shí)現(xiàn)

PLC控制邏輯內(nèi)共有兩個(gè)PID算法塊，分別命名為：PD10：0、PD10：1。PID10：0，以 001MT 溫度輸入作為過(guò)程量反饋信號(hào)與預(yù)先寫(xiě)入程序的溫度設(shè)定值做偏差計(jì)算，并以此偏差作為PID的輸入，計(jì)算出控制變量，實(shí)現(xiàn)了對(duì)加熱器輸出功率的調(diào)節(jié)。PID10：1，同樣以001MT作為過(guò)程量反饋，控制過(guò)程與PID10：1基本相同，IO卡輸出的控制信號(hào)控制050VD開(kāi)度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)冷卻水流量的調(diào)節(jié)功能。

兩個(gè)PID模塊的溫度設(shè)定值均為18℃，調(diào)節(jié)死區(qū)為2℃，當(dāng)：

①001MT≤16℃，PID10：0調(diào)高加熱器輸出，050VD 開(kāi)度為0；

②001MT≥20℃，PID10：1調(diào)大 050VD 開(kāi)度；

③16℃＜001MT＜20℃，PID 不調(diào)節(jié)輸出；

④001MT＞23℃，001RS停運(yùn)。

大多數(shù)的人，第一次接觸武俠，都是在很年輕的時(shí)候。這也許是因?yàn)?，年輕的人，甚至有點(diǎn)中二的人，總是血?dú)夥絼偟?，于是就更容易受到武俠小說(shuō)里那種自由、熱血、張揚(yáng)和少年意氣的影響。

3 故障排查過(guò)程

根據(jù)當(dāng)時(shí)系統(tǒng)的報(bào)警狀態(tài)首先判斷故障產(chǎn)生的直接原因是：001ST溫度高，接點(diǎn)動(dòng)作；001MT溫度高，閾值比較器輸出（001XU1）。間接原因是：溫度偏高后050VD未能增大開(kāi)度，冷卻器出力不足。

檢查001ST：現(xiàn)場(chǎng)檢查001ST，發(fā)現(xiàn)其使用常閉接點(diǎn)與接線(xiàn)圖描述一致，但模擬圖上顯示該接點(diǎn)為上升得電動(dòng)作（常開(kāi)點(diǎn)），PLC程序也將其組態(tài)為常開(kāi)點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)斷開(kāi)001ST接點(diǎn)后，使用SLT001CC復(fù)位報(bào)警，報(bào)警狀態(tài)未能消除。

圖1 加熱器功率調(diào)節(jié)量程變換

檢查001MT：現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量001EU①輸出，測(cè)得電壓略高于5.8V，斷開(kāi)此路溫度輸入信號(hào)，旋動(dòng)SLT001CC復(fù)位按鈕,報(bào)警消失。判斷為001MT測(cè)得溫度真實(shí)高，5.8V換算成溫度約為23℃左右，即001MT測(cè)得溫度已達(dá)到停運(yùn)加熱器的定值，恢復(fù)001ST接線(xiàn)，報(bào)警復(fù)現(xiàn)，證明導(dǎo)致報(bào)警出現(xiàn)的兩個(gè)原因是同時(shí)存在的。

根據(jù)PLC輸入信號(hào)的量程變換公式，熱電阻送到PLC的電壓換算成真實(shí)溫度的過(guò)程如下：①電壓輸入信號(hào)范圍：2-10VDC；②對(duì)應(yīng)的溫度范圍：-46～104℃，T≈22.7℃。

檢查050VD：當(dāng)風(fēng)道送風(fēng)口溫度高于20℃時(shí)，冷卻水出口閥050VD將開(kāi)大以提高冷卻水流量降低送風(fēng)溫度，但使用熱風(fēng)槍對(duì)送風(fēng)口溫度進(jìn)行粗測(cè)后發(fā)現(xiàn)其結(jié)果與PLC內(nèi)顯示的溫度值基本一致,均高于20℃，證明冷卻器出力不足。現(xiàn)場(chǎng)檢查050VD開(kāi)度，發(fā)現(xiàn)該閥門(mén)電磁閥線(xiàn)圈發(fā)熱現(xiàn)象明顯，根據(jù)閥桿狀態(tài)判斷閥門(mén)當(dāng)時(shí)在關(guān)閉位置，對(duì)閥桿當(dāng)前位置進(jìn)行錨點(diǎn)標(biāo)記，在PLC上001MT所對(duì)應(yīng)的通道上加電壓信號(hào)并進(jìn)行適度調(diào)整以模擬送風(fēng)口溫度變化，就地閥門(mén)仍未動(dòng)作，懷疑閥門(mén)卡澀。次日再度檢查050VD狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)閥桿上的標(biāo)記已經(jīng)上移且盤(pán)根處外溢的少量冷卻水有銹跡，閥門(mén)已開(kāi)啟，測(cè)量其驅(qū)動(dòng)電壓已經(jīng)達(dá)到10VDC的上限值,現(xiàn)場(chǎng)斷開(kāi)001ST接線(xiàn)，使用SLT001CC復(fù)位報(bào)警，報(bào)警消除，測(cè)量001EU輸出電壓約為5.6V左右,小于之前測(cè)得的5.8VDC，真實(shí)溫度高現(xiàn)象消失。

真實(shí)溫度高產(chǎn)生的原因分析：

①冷更衣間門(mén)始終處于開(kāi)啟狀態(tài)，當(dāng)時(shí)更衣室外的環(huán)境溫度高于20℃，熱對(duì)流使得室溫升高。

②050VD未開(kāi)啟造成加熱器及冷卻器所在房間熱量積聚未能被及時(shí)被帶走，室溫較高，閥門(mén)后續(xù)自動(dòng)開(kāi)啟應(yīng)是在較大電磁力作用下克服造成卡澀的靜摩擦力的結(jié)果。

4 故障處理過(guò)程中的異常項(xiàng)整理

①處理該故障使用的接線(xiàn)圖共兩種，兩種接線(xiàn)圖內(nèi)對(duì)SLT001ST開(kāi)關(guān)接點(diǎn)使用狀態(tài)描述不一致，其他機(jī)組704圖紙內(nèi)標(biāo)注使用NC接點(diǎn)，機(jī)柜接線(xiàn)圖標(biāo)注使用NO接點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用NC，但線(xiàn)號(hào)又標(biāo)為NO。[1]

結(jié)論及影響：結(jié)合模擬圖、本機(jī)組704圖②、SLT001RG梯形圖，確定現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)使用NO接點(diǎn)，使用NC會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)持續(xù)報(bào)警，RS始終無(wú)法投運(yùn)，室溫偏低，空氣濕度偏高。

②當(dāng)001MT測(cè)得溫度>20℃時(shí)，050VD開(kāi)度增大，冷卻水流量變大，同時(shí)加熱器以38%恒定功率輸出。

結(jié)論及影響：從PLC梯形圖來(lái)看其設(shè)計(jì)初衷應(yīng)該是在001MT>20℃時(shí)，加熱器以最小功率輸出，推論依據(jù)如下：（圖1）

對(duì)上述梯形圖解釋如下：

N12：2為加熱器功率調(diào)節(jié)信號(hào)，上述兩行邏輯的含義是將PID輸出的控制變量進(jìn)行量程變換，由原來(lái)的0-16383變換到6240-31200，這樣變換的原因有兩個(gè)：

一是N12：2作為PID輸出的控制變量，其輸出的數(shù)據(jù)格式是一定的，此處就是0-16383；

二是作為PLC的硬件IO,只要選型確定下來(lái)，其輸出端口的數(shù)據(jù)格式也是一定的，此處為：0-31200。

將0-16383變換為6240-31200其實(shí)就是將PID輸出的控制變量轉(zhuǎn)換成4-20mA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，當(dāng)數(shù)據(jù)6240送到D/A轉(zhuǎn)換器時(shí)，硬件端口對(duì)應(yīng)的輸出即是4mA,所以0009行程序?qū)?240這樣一個(gè)特殊的數(shù)據(jù)寫(xiě)進(jìn)N12：2，錯(cuò)誤的可能性比較大，因?yàn)镹12：2的數(shù)據(jù)范圍是0-16383，而不是6240-31200，這樣變換后其輸出的最小電流變?yōu)?0.1mA，影響是：抬高加熱器最小輸出功率，當(dāng)室溫需要下調(diào)時(shí)，050VD需要更大的開(kāi)度才能將溫度降下來(lái)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證，050VD已經(jīng)開(kāi)到最大，調(diào)節(jié)裕度為0。

【注釋】

①EU將熱電阻信號(hào)轉(zhuǎn)換成2-10VDC標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)，并作為PLC模擬量輸入

②對(duì)于001ST 1號(hào)機(jī)接線(xiàn)圖上顯示開(kāi)關(guān)端接常開(kāi)點(diǎn)，與2號(hào)機(jī)不一致。