壓縮空氣系統(tǒng)儀表控制調(diào)試方法分析研究

張媛媛，劉釗（福建福清核電有限公司，福建，350318）

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壓縮空氣系統(tǒng)儀表控制調(diào)試方法分析研究

張媛媛，劉釗
（福建福清核電有限公司，福建，350318）

摘 要：本文從儀控角度出發(fā)，介紹了壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)在調(diào)試期間，針對儀表控制設(shè)備所采取的各類調(diào)試方法，著重對調(diào)試期間發(fā)現(xiàn)的各種技術(shù)問題進行探討，梳理出解決方案，為系統(tǒng)調(diào)試方案的有效改進提供依據(jù)，并為后續(xù)機組調(diào)試提供經(jīng)驗借鑒。

關(guān)鍵詞：壓縮空氣；儀表控制；調(diào)試

引言

壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)為整個核電站提供所需要的壓縮空氣，且壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)有三大類：一是主壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)，它主要供應核電廠正常運行、停堆維修以及安全殼壓力試驗時的用氣；二是應急空氣壓縮系統(tǒng)，主要為儀表用壓縮空氣分配系統(tǒng)提供后備氣源；三是常規(guī)島壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)，是在空氣壓力不足的情況下，通過切斷SAT系統(tǒng)的供氣，來確保核島的氣源［1］。本文介紹了壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)的儀表控制設(shè)備調(diào)試方法，對主要技術(shù)問題進行了分析，同時針對壓縮空氣系統(tǒng)軟件控制邏輯問題，提出了解決方案。

1 核電站壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)組成

空氣壓縮機房（Z C子項）屬于核電站的“壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)”（SAP）。ZC子項所生產(chǎn)的壓縮空氣供應給儀表用壓縮空氣分配系統(tǒng)（SAR）及公用壓縮空氣分配系統(tǒng)（SAT）。核島、常規(guī)島和BOP各廠房所用的壓縮空氣，由ZC廠房直接供應；整個核電站所需的儀表用壓縮空氣是由ZC子項供氣到核島，經(jīng)設(shè)在核島連接廠房的應急空氣壓縮機房內(nèi)的干燥、凈化裝置處理后供應至用戶設(shè)備［2］。核島應急空氣壓縮機房是ZC子項的應急用設(shè)備。

2 儀表控制功能及調(diào)試方法

核電廠壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)SAP由多個部分組成，其中主壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)（以下簡寫0SAP）所含設(shè)備最多、控制最為復雜。下面以0SAP系統(tǒng)為例，介紹壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)的組成、功能及調(diào)試方法。

2.1 0SAP的組成

在ZC子項的控制室內(nèi)設(shè)置了一套全自動控制器ACS4000，作為0SAP系統(tǒng)的核心控制設(shè)備。ACS4000系統(tǒng)適用于具有多臺空壓機及相關(guān)后處理設(shè)備的用戶，需要對壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)及相關(guān)設(shè)備進行實時、安全、可靠的監(jiān)測與控制、趨勢記錄、報表生成、實時/歷史報警功能、信息化集成。該系統(tǒng)控制柜可控制空壓站的全部設(shè)備，包括：6臺空氣壓縮機組、6臺干燥過濾器、6臺干燥器前電動閥、6臺冷卻水泵、3臺冷卻塔等設(shè)備。ACS4000系統(tǒng)控制器可以按設(shè)計要求實現(xiàn)對ZC所有設(shè)備的全自動控制，實現(xiàn)無人值守。

2.2 0SAP系統(tǒng)工藝流程

（1）正常運行

空壓站內(nèi)的六臺空氣壓縮機組是并聯(lián)布置的，生產(chǎn)的壓縮空氣經(jīng)干燥凈化裝置處理后，流經(jīng)緩沖罐，再通過GB溝輸送至各個用戶。空氣壓縮機組由ZC子項設(shè)置的獨立的冷卻水系統(tǒng)進行冷卻。SEP系統(tǒng)水為補充用水。當SEP系統(tǒng)水不可用時，用SEA系統(tǒng)水補水。在核電機組正常運行條件下，空氣壓縮機房內(nèi)的空氣壓縮機組和相應的干燥凈化裝置、冷卻水設(shè)備將根據(jù)系統(tǒng)的壓力信號部分投入工作；部分設(shè)備處于備用狀態(tài)［3］。

（2）特殊穩(wěn)態(tài)運行

在某些特殊情況下，例如：另一臺核電機組停運并進行安全殼壓力試驗，其它核電機組正常運行時，ZC子項內(nèi)的六臺壓縮機及輔助設(shè)備將全部投入運行。如果ZC子項的六臺空氣壓縮機組和相應的輔助設(shè)備全部運行，而壓空管網(wǎng)的壓力仍低于某一設(shè)定值時，位于核島連接廠房內(nèi)的應急空氣壓縮機組則啟動，向運行的核電機組和BOP廠房供應所需的SAR系統(tǒng)氣體。

（3）特殊瞬態(tài)運行

當供電不足或失去電源時，ZC子項內(nèi)的空氣壓縮機組將卸載并停運以準備再次啟動。

2.3 系統(tǒng)控制柜功能

ACS4000系統(tǒng)控制柜的主要功能有：1）每臺空壓機的運行（啟動、加載、卸載、停機）與相應臺數(shù)的干燥器/冷卻水泵/冷卻塔/電動閥等輔助設(shè)備相連鎖；2）空氣壓縮機組具有順序控制、定期自動切換的功能；3）空氣壓縮機組的運行應依照來自空壓站排氣總管的壓力信號來控制，以保障下游用氣壓力的穩(wěn)定；4）空壓機/干燥機/冷卻水泵/冷卻塔（風扇）的控制方式有聯(lián)控和手動控制兩種選擇方式；5）壓縮機組或各輔助設(shè)備發(fā)生故障后，同型號設(shè)備可自動切換；6）系統(tǒng)控制器要輸出至電站DCS系統(tǒng)的信號［4］。

2.4 儀控設(shè)備調(diào)試內(nèi)容

2.4.1 邏輯控制通道試驗

（1）驗證安裝階段，模擬量信號以及控制信號接線；驗證現(xiàn)場儀表與設(shè)計量程；

（2）驗證執(zhí)行機構(gòu)或接觸器動作正確；驗證在KIC和BUP上的遠程指示和報警正確。

2.4.2 系統(tǒng)部分啟動及壓縮機試驗

（1）驗證空壓機控制邏輯并啟動風機進行檢查；驗證ACS4000上組態(tài)正確；

（2）驗證空壓機與水泵、冷卻塔的連鎖控制正常；驗證空壓機與干燥器的對應次序以及隨機次序連鎖邏輯控制；驗證ACS4000系統(tǒng)控制參數(shù)正常。

3 主要問題及解決方案

A C S 4 0 0 0控制柜屬于成熟的工業(yè)控制設(shè)備，其安裝、調(diào)試較為順利。調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)的主要技術(shù)問題是DCS二層邏輯與現(xiàn)場控制方式、設(shè)備內(nèi)部設(shè)計等不匹配等問題。以下舉例進行說明。

3.1 0SAP 400KC的控制邏輯及信號電源問題

圖1 0SAP 400KC的控制邏輯FD圖

問題描述：A）FD圖中，KIC的開/關(guān)命令經(jīng)過RS觸發(fā)器后輸出為電平信號。例如，主控遠控設(shè)備開，則ON命令的信號將保持；此時，設(shè)備切換到就地控制并關(guān)閉后切回遠控，由于ON命令信號保持，設(shè)備將重新啟動。B）DCS KIC發(fā)出的控制命令無法操作信號0SAP400RC的設(shè)備，經(jīng)分析為DCS LOT1端接報告中，該信號由DCS以48VDC供電；根據(jù)廠家設(shè)計文件以及與廠家溝通，該設(shè)備就地已經(jīng)供電。

解決方案：A）在400KCON和400KCOFF命令后面的RS觸發(fā)器加一個2S脈沖，將長信號變成一個短信號，使空壓機啟動/關(guān)停后控制命令消失，避免發(fā)生誤動作。B）將DCS輸出信號改為無源觸點，串入就地設(shè)備的電源控制回路，解決設(shè)備供電的問題。

3.2 1SAP_001DS、1SAP_002DS軟件修改

問題描述：在1SAP_001DS和1SAP_002DS的FD圖中，將007SP HIGH1處理為允許關(guān)信號。這樣當001CO FORCED RUNNING SET為0，007SP LOW2為1時，BO01和BO02同時為1，自動開和自動關(guān)信號同時送往DCS二層，導致出現(xiàn)報警。

圖2 1SAP_001DS、1SAP_002DS控制邏輯FD圖

解決方案：當001CO FORCED RUNNING SET為0，007SP LOW2為1時，在軟件中將001CO FORCED RUNNING SET非信號與007SP HIGH1信號“與”之后，構(gòu)成一個自動關(guān)信號；將允許關(guān)信號默認設(shè)置為1。可以避免自動開和自動關(guān)同時為1，且空壓機在上述狀況下可以實現(xiàn)自動關(guān)的功能，不影響其他控制邏輯。

3.3 1SAP_203VA、1SAP_204VA軟件修改

圖3 1SAP_203VA、1SAP_204VA控制邏輯FD圖

問題描述：1SAP_203VA的FD圖見圖3。將007CC_2 CLOSE COMMAND和007SPH I G H 1“與”門后，處理為允許關(guān)信號，此時閥門同時允許開和關(guān)。若此時將0 0 1 C O FORCED RUNNING SET置為0，007SP LOW2或者007CC_1就地開啟為1時，F(xiàn)D圖中AUTO OPEN DEMAND自動開和AUTO CLOSED DEMAND自動關(guān)信號同時出現(xiàn)并送往DCS二層，導致二層出現(xiàn)報警。DCS二層原設(shè)計中沒有考慮就地啟動與主控強制啟動空壓機信號同時存在的情況。

解決方案：在軟件中將001CO FORCED RUNNING SET非信號與007SP HIGH1信號、007CC_2“與”之后，構(gòu)成一個自動關(guān)信號；將允許關(guān)信號默認設(shè)置為1。

4 結(jié)束語

壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)調(diào)試的成功為機組調(diào)試做好了空氣準備，為機組安全運行做好了空氣準備［5］。本文介紹了壓縮空氣系統(tǒng)儀表控制設(shè)備調(diào)試的方法和在調(diào)試期間發(fā)現(xiàn)的問題，以及現(xiàn)場實施的處理方案，有助于系統(tǒng)調(diào)試方案的改進，為后續(xù)機組調(diào)試提供經(jīng)驗借鑒。

參考文獻

［1］ 空壓機儀控系統(tǒng)優(yōu)化改造.邱發(fā)春，周艷紅，吳向軍.

［2］ 福清核電廠1、2號機組壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)手冊.中國核電工程有限公司.

［3］ 福清核電廠1、2號機組儀用壓縮空氣分配系統(tǒng)手冊.中國核電工程有限公司.

［4］ 福清核電廠1、2號機組儀用壓縮空氣分配系統(tǒng)手冊.華東電力設(shè)計院.

［5］ 核電機組壓縮空氣系統(tǒng)調(diào)試中的若干問題探討.林仲.

Analysis Method of Instrument Control Commissioning in Compressed Air Production System

Yuanyuan Zhang， Zhao Liu
（Fujian Fuqing Nuclear Power Co.，Ltd， Fujian， 350318， China）

Abstract：This paper presented kinds of commissioning method in instrument control field，discussed main technical problems that was found during commissioning.The paper presented the solutions of these problems，which provided basis on improved commissioning plan.Its experience and reference are useful for the follow-up units commission.

Key words：Compressed Air； Instrument Control； Commissioning

中圖分類號：TH864

文獻標識碼：A

文章編號：2095-8412 （2016） 02-151-04

DOI：工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新 URL： http//www.china-iti.com 10.14103/j.issn.2095-8412.2016.02.011

作者簡介：

張媛媛（1986-），女，助理工程師，大學本科，任職：福建福清核電有限公司，從事工作：核電廠儀控調(diào)試、檢修。

E-mail： 119272903@qq.com

劉釗（1986-），男，工程師，大學本科，任職：福建福清核電有限公司，從事工作：核電廠電儀調(diào)試、電力市場研究。