核電廠18PA 6B型柴油機(jī)燃油輸送泵控制回路研究與優(yōu)化

羅建峰，關(guān)琦

（中廣核核電運(yùn)營有限公司，廣東 深圳 518124）

1 引言

核電廠18PA6B型應(yīng)急柴油機(jī)組的燃油貯存在主儲油罐101BA（安裝在每個柴油機(jī)廠房基礎(chǔ)-8.6m的凹坑內(nèi)，容量為320m3）中，能保證柴油發(fā)電機(jī)組在額定功率下連續(xù)可靠地運(yùn)行7天。日用油箱102BA安裝在柴油機(jī)廠房+3.75m層房間內(nèi)，其高度差以實(shí)現(xiàn)在火災(zāi)情況下能使日用油箱通過自然重力排油至101BA。日用油箱的容量為8m3，能夠供柴油發(fā)電機(jī)組在1.1倍額定功率下運(yùn)行4小時。

當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行時，通過電動燃油輸送泵101/102PO中的一臺從主儲油罐101BA連續(xù)地向日用油箱102BA補(bǔ)油。兩臺燃油輸送泵101/102PO的輸油能力以及邏輯控制回路完全相同，互為冗余備用，當(dāng)運(yùn)行中的燃油輸送泵故障或出力不足時，將會自動切換為另一臺泵運(yùn)行，持續(xù)為日用油箱供油，以提高應(yīng)急柴油機(jī)組的可靠性。

2 燃油輸送泵控制邏輯回路分析

核電廠18PA6B型柴油機(jī)組的邏輯控制回路是以硬接線方式連接，通過繼電器進(jìn)行搭建。102PO控制回路與101PO除使用的繼電器不同外，控制邏輯及接線完全一致。

2.1 燃油輸送泵的啟動邏輯

以101PO為例，使燃油輸送泵101PO啟動的條件如下：

①輔助系統(tǒng)手動模式下，手動啟動；

②輔助系統(tǒng)自動模式下，隨柴油機(jī)啟動自動啟動；

③102PO運(yùn)行故障時切換至101PO自動啟動；

④101PO啟動后的自保持信號。

2.2 燃油輸送泵的停運(yùn)邏輯

以101PO為例，使燃油輸送泵101PO停運(yùn)的條件如下：

①輔助系統(tǒng)自動模式下，跟隨柴油機(jī)停運(yùn)而自動停運(yùn)；

②JDT火警信號使燃油輸送泵停運(yùn)；

③柴油機(jī)運(yùn)行時泵體產(chǎn)生故障或泵出力不足信號導(dǎo)致冗余切換運(yùn)行后，自保持停運(yùn)。

2.3 燃油輸送泵的冗余切換邏輯

同樣以101PO為例，當(dāng)輔助系統(tǒng)在自動模式，燃油輸送泵選擇旋鈕選擇101PO時，101PO將隨著柴油機(jī)啟動而自動啟動，啟動后如果產(chǎn)生泵冗余切換信號，將會使101PO停運(yùn)，102PO啟動，冗余切換情況有2種：

情況一：101PO啟動后，由前延時繼電器開始計時，38s后一對延時節(jié)點(diǎn)閉合，如果這時日用油箱液位低信號存在，邏輯上認(rèn)為此時101PO泵出力不足，將導(dǎo)致燃油供給無法滿足柴油機(jī)運(yùn)行時的消耗，因此產(chǎn)生冗余切泵信號，使101PO停運(yùn)，切換至102PO運(yùn)行。

情況二：101PO正常運(yùn)行時產(chǎn)生101PO泵故障信號，此時直接產(chǎn)生冗余切泵信號，使101PO停運(yùn)，切換至102PO運(yùn)行。

3 邏輯控制回路存在的缺陷

3.1 冗余切換次數(shù)限制

由于101/102PO的控制邏輯完全相同，101/102PO的冗余切換信號控制繼電器具有互鎖功能，當(dāng)101PO因冗余切換至102PO運(yùn)行后，冗余切換信號會進(jìn)行自保持，同時會閉鎖102PO的冗余切換信號。因此101/102PO的冗余切換功能，只能實(shí)現(xiàn)一次。

3.2 JDT火警信號產(chǎn)生后失去冗余

當(dāng)出現(xiàn)JDT系統(tǒng)火警信號，火警信號將會分別送至101/102PO控制回路，使兩臺燃油輸送泵均停運(yùn)。而所有控制繼電器之間的信號傳遞均使用硬接線連接，火警信號會同時送到兩臺泵的停運(yùn)控制回路，現(xiàn)有邏輯接線上將使兩個泵控制回路的冗余切換控制繼電器勵磁，而由于兩個冗余切換繼電器存在互鎖關(guān)系，因此兩個繼電器必然只會有一個繼電器勵磁，將另一個閉鎖。當(dāng)火警信號消失后，已經(jīng)勵磁的冗余切換繼電器將會實(shí)現(xiàn)自保持。假如原始運(yùn)行的是101PO，101PO的冗余切換繼電器先勵磁，則火警信號消失后，重新恢復(fù)啟動的燃油輸送泵是由于切換而啟動的102PO，101PO保持停運(yùn)。而由于前面提到的冗余切換功能只實(shí)現(xiàn)一次，所以火警信號出現(xiàn)并消失后，當(dāng)切換后運(yùn)行的泵出現(xiàn)故障等情況時，燃油輸送泵將可能無法進(jìn)行冗余切換，降低重要應(yīng)急設(shè)備的可靠性。

3.3 燃油輸送泵切換后造成間隔38S啟停一次

假設(shè)一開始101PO保持運(yùn)行，當(dāng)燃油輸送泵因故障或出力不足時，101PO停運(yùn)同時101PO切換繼電器勵磁，產(chǎn)生冗余切換信號使102PO啟動運(yùn)行。102PO運(yùn)行信號的延時繼電器開始計時，達(dá)到38S時，若此時存在日用油箱液位低信號，因101PO切換繼電器已經(jīng)勵磁并閉鎖102PO的切換繼電器，所以，102PO無法再次切換至101PO運(yùn)行，但該信號仍會使102PO停運(yùn)繼電器勵磁。由于燃油輸送泵的停運(yùn)優(yōu)先級高于啟動優(yōu)先級，即102PO會先進(jìn)行停運(yùn)，后因101PO的冗余切換信號一直給102PO啟動命令，因此將使102PO再次啟動。泵停運(yùn)的啟動和停運(yùn)同樣存在互鎖關(guān)系，且停運(yùn)優(yōu)先，因此102PO啟動后會再次因?yàn)槿加鸵何徊桓叩男盘柖＿\(yùn)，由此陷入邏輯上的循環(huán)，在燃油液位不高信號未消失的情況下，使得切換后運(yùn)行的燃油輸送泵102PO將會每隔38S停運(yùn)并再次啟動一次。

4 燃油輸送泵控制邏輯回路優(yōu)化方案

針對當(dāng)前18PA6B型應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組的燃油輸送泵邏輯控制回路存在的缺陷，在不做較大改變控制回路邏輯的情況下，提出以下優(yōu)化方案，如圖1所示：

圖1 燃油輸送泵邏輯優(yōu)化方案

優(yōu)化1：將燃油輸送泵故障冗余切換的條件與泵出力不足的切換條件進(jìn)行隔離分化，使泵故障冗余切換的條件改為不限制，即任何時候任一臺泵產(chǎn)生故障信號時，都可以進(jìn)行冗余切換運(yùn)行，不再受次數(shù)限制影響。

優(yōu)化2：原JDT火警信號控制繼電器設(shè)計中僅使用2對節(jié)點(diǎn)，尚有2對空余。因此在101/102PO控制回路中各引入現(xiàn)有JDT火警信號繼電器一對節(jié)點(diǎn)，將火警信號停運(yùn)泵的邏輯回路與燃油輸送泵切換的控制回路隔離開來，使燃油泵切換信號不再因火警信號影響導(dǎo)致誤觸發(fā)，而失去冗余功能。

優(yōu)化3：如圖1所示，僅通過機(jī)柜內(nèi)的硬接線修改，改變?nèi)哂嗲袚Q控制繼電器相互閉鎖的位置，避免燃油輸送泵切換運(yùn)行后，運(yùn)行38S后液位低信號存在導(dǎo)致泵每隔38S啟停一次，減少了對泵本體設(shè)備的損傷。

5 結(jié)論與總結(jié)

通過上述內(nèi)容可知，優(yōu)化方案可以基本解決現(xiàn)有控制邏輯回路存在的缺陷，同時盡可能的減少對現(xiàn)場設(shè)備的改造工作，最終可以實(shí)現(xiàn)提高核電廠應(yīng)急柴油機(jī)組設(shè)備冗余備用的可靠性，減少對設(shè)備的非必要損傷。