秦山第二核電廠1#與2#環吊控制系統改造

詹俊夫 劉江 李福才 吳斌榮 馮慧玲

摘 要：秦山第二核電廠1#與2#環吊自機組投運以來，已經使用了近10年。電控設備老化嚴重，并且由于部分設備型號陳舊，生產廠家已經不再生產，備品備件采購不到。導致設備的故障率逐年升高，檢修時間逐年增加。通過對環吊控制系統進行升級改造，環吊的故障率明顯降低。環吊控制系統改造的順利實施對秦山第二核電廠其他系統的改造有一定的指導意義，所獲得的經驗也可供其它核電廠參考。

關鍵詞：環吊 控制系統 改造 核電廠

中圖分類號：TL752 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）03（a）-0233-01

反應堆廠房的環吊在電廠機組換料大修期間，擔負著RX廠房20 m平臺上的大型設備及各種工器具的吊裝任務。環吊的可用性好壞直接影響著機組換料大修的主線計劃。環吊的故障率升高、修復時間增加，嚴重影響了環吊的正常使用及大修的正常進行，直接影響著電廠的經濟效益。

1 環吊控制系統改造前概況

秦山第二核電廠1#與2#機組的環吊是由西班牙BWE公司生產的190T/190T/10T/5T環形起重機。由司機室、旋轉大車、運行小車、安裝小車、服務小車、190 T主鉤、安裝190 T鉤、10 T輔鉤、5 T鉤，這9部分組成，能夠滿足反應堆廠房所有設備吊裝的需求。該環吊控制系統采用TELEMECANIQUE公司產品，具有多重控制和保護系統。

3 設計原理

3.1 硬件設計

3.1.1 配電系統

環吊電源從RX 20 m平臺取電，到達環吊進線處按兩路分配。一路為工作回路，設總斷路器、1#AFE接觸器、2#AFE接觸器、制動器接觸器組成的動力回路、220 V控制回路、24 V控制回路等。

另一路為照明輔助回路，包括照明、風機、空調等。

3.1.2 190 T主起升機構

190 T主起升機構由190 T起升控制屏、變頻電動機、編碼器、工作及緊急制動器、安全制動器、旋轉限位、重錘限位等組成。

主起升機構采用閉環控制變頻調速系統；逆變器采用西門子6SE7逆變器；其它電器組件采用西門子公司產品。編碼器采用MELER公司產品。電動機、制動器、限位等仍采用原設備。

起升機構設置絕對值型編碼器4套，其中3套用于斷軸檢測及安全制動器控制，1套用于高度指示及并車調整。

3.1.3 10 T副起升機構

10 T副起升機構由10 T起升控制屏、變頻電動機、編碼器、工作及緊急制動器、安全制動器、旋轉限位、重錘限位等組成。

起升機構設置絕對值型編碼器2套，用于斷軸檢測及安全制動器控制。

3.1.4 運行小車機構

小車運行機構由小車控制控制屏、變頻電動機、工作制動器、限位等組成。

小車運行機構采用開環控制變頻調速；使用1臺逆變器控制1臺電機的方式。逆變器采用西門子6SE7逆變器。

3.1.5 190 T安裝起升機構

190 T安裝起升機構由190 T起升控制屏、變頻電動機、編碼器、工作及緊急制動器、安全制動器、旋轉限位、重錘限位等組成。

190 T安裝起升機構設置絕對值型編碼器1套，用于高度指示及并車調整。

3.1.6 安裝小車

190 T安裝起升機構小車2臺機組公用。該小車裝置沒有電動機和逆變器，由運行小車拖動。

3.1.7 旋轉大車

大車運行機構由大車控制屏、變頻電動機、工作制動器、對中限位、編碼器等組成。

大車運行機構采用開環控制變頻調速；使用2臺逆變器控制4臺電機的方式，每個端梁采用1臺逆變器控制2臺電機。并且采用大車糾偏方式，消除大車運行時走偏現象。逆變器采用西門子6SE7逆變器。

3.1.8 5 T起升機構

5 T起升機構由5 T起升控制屏、變頻電動機、編碼器、工作制動器、安全制動器、旋轉限位、重錘限位等組成。

3.1.9 服務小車X運行機構

服務小車X運行機構由控制屏、變頻電動機、工作制動器、限位等組成。

服務小車X運行機構采用開環控制變頻調速；使用1臺逆變器控制2臺電機的方式。逆變器采用西門子6SE7變頻器并且帶通訊板。

3.1.10 服務小車Y運行機構

服務小車Y運行機構由控制屏、變頻電動機、工作制動器、限位等組成。

服務小車Y運行機構采用開環控制變頻調速；使用1臺逆變器控制1臺電機的方式。逆變器采用西門子6SE7變頻器。

3.1.11 操作方式

環吊設有司機室操作與遙控操作兩種操作模式，兩種模式可在司機室進行選擇切換，并且之間互為連鎖。

3.2 軟件設計

3.2.1 PLC控制系統

PLC系統包括兩套，選用西門子S7-300系列產品，CPU為315-2DP型。一套PLC負責整車的邏輯控制、采集控制器信號，控制變頻器輸出，簡稱工作PLC；另一套PLC簡稱監控PLC，用于安全制動器的控制，處理超速、超程、起升機構傳動鏈監測保護，冗余控制各機構制動器、緊急停車等。

工作PLC的組成包括主站及各機構的從站，主站位于PLC屏上，從站為各機構逆變器、各機構ET200、司機室ET200、編碼器、遙控接收器、稱重屏幕等。主站與各從站之間采用ProfiBus-Dp通訊。

監控PLC位于PLC屏A02上，它主要由帶CPU的主站與監測傳動鏈的編碼器從站組成。

監控PLC的主要作用為收集整車的緊急信號，如盤車曲柄信號、超程、超速、斷軸監測、起升機構傳動鏈斷裂等信號，并快速反應，控制安全制動器迅速動作。

3.2.2 上位機監控系統

環吊監控系統由兩臺帶監控軟件的工控機組成，電氣室、司機室各放置1臺。

監控系統主要由通訊模塊CP343—1、工控機、TCP/IP Hub組成，工業以太網相通訊。

監控畫面由主畫面、總屏及大車畫面、190 T起升機構畫面、運行及副起升畫面、服務機構畫面、參數設定畫面、故障報警畫面等組成。每個機構畫面包括各個機構的元件狀態、限位指示、逆變器給定、運行電流、速度等信息。參數設定畫面需要輸密碼進入，包括承重系統標定、編碼器標定信息。故障報警畫面包括故障產生的時間、故障產生的原因等信息。

參考文獻

[1] 1、2#機組環吊改造技術規格書[S].海鹽：核電秦山聯營有限公司，2006.

[2] 杜建民.1、2#環吊控制系統改造竣工資料[Z].海鹽：核電秦山聯營有限公司，2007.