Ovation系統(tǒng)調(diào)試階段常見(jiàn)硬件故障診斷分析

王志偉

摘 要：AP1000核電站控制系統(tǒng)采用Ovation控制系統(tǒng)，文章主要介紹了海陽(yáng)核電1號(hào)機(jī)組在調(diào)試過(guò)程中常見(jiàn)的不同類(lèi)型的硬件故障現(xiàn)象以及及一般的處理措施和注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：Ovation；調(diào)試；硬件；故障

1 概述

山東海陽(yáng)核電一期工程建設(shè)兩臺(tái)單機(jī)1253MW的壓水堆核電機(jī)組，采用美國(guó)西屋公司研發(fā)的最新三代非能動(dòng)壓水堆核電技術(shù)，其電站控制系統(tǒng)采用艾默生的Ovation系統(tǒng)。文章主要對(duì)1號(hào)機(jī)組在Ovation系統(tǒng)調(diào)試階段發(fā)生的硬件故障及處理措施進(jìn)行總結(jié)。

2 Ovation系統(tǒng)特點(diǎn)

Ovation系統(tǒng)是集過(guò)程控制及企業(yè)管理信息技術(shù)為一體的融合了當(dāng)今世界最先進(jìn)的計(jì)算機(jī)與通訊技術(shù)于一身的典范。其采用了高速度、高可靠性、高開(kāi)放性的通訊網(wǎng)絡(luò)，具有多任務(wù)、多數(shù)據(jù)采集的控制能力。Ovation系統(tǒng)利用當(dāng)前最新的分布式、全局型的相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)完成對(duì)系統(tǒng)的組態(tài)。全局分布式數(shù)據(jù)庫(kù)將功能分散到多個(gè)可并行運(yùn)行的獨(dú)立站點(diǎn)，而非集中到一個(gè)中央處理器上，不因其他事件的干擾而影響系統(tǒng)性能。

3 常見(jiàn)硬件故障診斷分析

海陽(yáng)核電1號(hào)機(jī)組Ovation系統(tǒng)共有92臺(tái)機(jī)柜，其中有4個(gè)機(jī)柜為雙DPU機(jī)柜。在機(jī)柜首次上電和調(diào)試運(yùn)行階段，發(fā)生過(guò)不同類(lèi)型的硬件故障，以下介紹了故障現(xiàn)象、原因分析和處理措施。

3.1 DPU控制器故障

對(duì)于處理器模塊P燈為電源指示燈，N1～N4為網(wǎng)絡(luò)端口對(duì)應(yīng)指示燈，每個(gè)端口各有兩個(gè)指示燈，第1個(gè)燈為綠色并閃爍時(shí)，表示此端口已連接，第二個(gè)燈為黃色時(shí)，表示此端口正在傳遞和接收數(shù)據(jù)。

對(duì)于IO模塊，P燈長(zhǎng)亮表示電源正常，Cm燈為長(zhǎng)亮表示通訊已連接，閃爍表示收發(fā)數(shù)據(jù)，Ct燈長(zhǎng)亮表示為主控制器，閃爍表示為輔控制器，A燈長(zhǎng)亮表示控制器正在運(yùn)行，E燈長(zhǎng)亮表示啟動(dòng)時(shí)的自診斷，閃爍表示錯(cuò)誤狀態(tài)。

在工程師站檢查System Status Display中控制器的狀態(tài)顯示，綠色代表正常模式，黃色代表備用模式，紅色代表存在報(bào)警或故障，紫色代表需要操作員關(guān)注，藍(lán)色代表熱備用模式，白色代表離線(xiàn)模式，橘色代表故障模式，灰色代表脫網(wǎng)模式。

當(dāng)發(fā)現(xiàn)控制器狀態(tài)顯示異常時(shí)，首先檢查控制器本身指示燈狀態(tài)。若控制器電源正常，則一般會(huì)重啟控制器。若仍無(wú)法恢復(fù)正常，則更換備件來(lái)確認(rèn)是否為控制器或IO模塊發(fā)生故障。如果是離線(xiàn)或脫網(wǎng)，且重啟后無(wú)效果，則需檢查控制器與DDS交換機(jī)之間的通訊光纖是否正常。

3.2 光電轉(zhuǎn)換器故障

光電轉(zhuǎn)換器上PWR1和PWR2指示燈分別表示兩路電源供電正常。當(dāng)只有1路電源時(shí)，或者通訊存在故障時(shí)，F(xiàn)AULT燈會(huì)亮起。

正常工作時(shí)，指示燈LNK/ACT和100閃爍。當(dāng)通訊故障時(shí)，會(huì)全部熄滅。此時(shí)，首先檢查光電轉(zhuǎn)換器的光纖是否存在故障。一般可以通過(guò)光纖測(cè)試來(lái)判斷，或者可以通過(guò)與旁邊的光電轉(zhuǎn)換器互換光纖來(lái)判斷。

3.3 SOE卡件故障

SOE卡件即數(shù)字量輸入卡件。當(dāng)卡件的P燈、C燈正常，E燈紅亮，則屬于外部故障。此時(shí)，應(yīng)檢查信號(hào)線(xiàn)是否存在接地。

3.4 AI卡件故障

當(dāng)卡件測(cè)點(diǎn)出現(xiàn)壞點(diǎn)時(shí)，首先在Point Information中檢查通道電流值。如果是0mA，且接線(xiàn)正確牢固，則檢查通道保險(xiǎn)是否損壞。對(duì)于卡件供電的通道，直接測(cè)量通道電壓，如果有24V DC則說(shuō)明保險(xiǎn)完好，若為0V DC則說(shuō)明保險(xiǎn)極可能已燒壞，只需拔下保險(xiǎn)測(cè)量電阻值確認(rèn)即可。

3.5 繼電器卡件故障

當(dāng)繼電器卡件的E燈紅亮?xí)r，表示外部故障。此時(shí)需要檢查繼電器底板電源回路保險(xiǎn)，保險(xiǎn)規(guī)格為2A，250V。

當(dāng)DCS指令發(fā)出，但是設(shè)備不動(dòng)作時(shí)，需要檢查繼電器是否存在故障。一般地，可以在DCS發(fā)指令的同時(shí)，聆聽(tīng)繼電器觸點(diǎn)是否存在吸合的聲音。或者，將觸點(diǎn)接線(xiàn)斷開(kāi)，用萬(wàn)用表測(cè)量觸點(diǎn)電阻值是否發(fā)生變化。

3.6 模擬量信號(hào)分配器故障

模擬量分配器將就地送來(lái)的AI信號(hào)一分為四，送到不同的AI卡件。當(dāng)分配器電源指示燈不亮?xí)r，首先檢查分配器電源接線(xiàn)端子是否有24V DC，如果沒(méi)有，則檢查電源回路上的保險(xiǎn)是否燒毀。如果分配器的輸入電源正常，那么可以通過(guò)檢查分配器內(nèi)部電路板上的快速整流二極管（D16）是否存在燒毀痕跡，如有，則需要更換分配器備件。

3.7 分支保險(xiǎn)故障

每個(gè)機(jī)柜均有4列分支，每個(gè)分支均有自己的兩個(gè)個(gè)保險(xiǎn)（5A，250V）。這兩個(gè)保險(xiǎn)負(fù)責(zé)這一列卡件的24V電源。當(dāng)有1個(gè)保險(xiǎn)故障時(shí)，這一列上的所有AI卡件通道電壓為0V，所有的A17/A18接線(xiàn)端子間電壓為0V。

4 注意事項(xiàng)

在處理主控DPU故障時(shí)，需要考慮處理過(guò)程是否會(huì)導(dǎo)致控制器的主備切換，因?yàn)閮蓚€(gè)DPU雖然是冗余的，但是從安全角度來(lái)講，需要考慮切換失敗的情況。此時(shí)，需要與運(yùn)行人員溝通，當(dāng)前控制器下游的設(shè)備狀態(tài)，做好風(fēng)險(xiǎn)防范措施。

當(dāng)由于個(gè)別通道故障需要更換卡件或插拔卡件時(shí)，需分析卡件其他通道信號(hào)的用途，避免引起設(shè)備誤動(dòng)或誤報(bào)警。

AI通道的50mA通道保險(xiǎn)，由于容量很小，極易燒毀。現(xiàn)場(chǎng)工作時(shí)，對(duì)于DCS供電的設(shè)備，就地如有拆線(xiàn)工作，為避免不小心將信號(hào)線(xiàn)接地導(dǎo)致保險(xiǎn)燒毀，可以考慮先從DCS側(cè)斷開(kāi)接線(xiàn)或拔下保險(xiǎn)。

AP1000機(jī)柜內(nèi)卡件和輔助模塊安裝布置緊密，尤其是模擬量信號(hào)分配器和負(fù)責(zé)Profibus通信轉(zhuǎn)換的Profibus OLM。由于布置過(guò)于緊密，在拆解線(xiàn)或更換備件時(shí)，需要特別注意避免誤碰附近其他部件導(dǎo)致不必要的報(bào)警或故障。

5 結(jié)束語(yǔ)

調(diào)試階段，由于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境粉塵較大，因此，對(duì)于DCS機(jī)柜房間，要加強(qiáng)巡檢，封堵房間地面與墻壁的臨時(shí)孔洞，減少粉塵的進(jìn)入。同時(shí)，定期對(duì)OVATION機(jī)柜內(nèi)的部清灰，包括濾網(wǎng)和風(fēng)扇，可以提高柜內(nèi)硬件的使用壽命。另外，在建安敷設(shè)電纜期間，要加強(qiáng)監(jiān)督和管理，防止電纜對(duì)已安裝卡件的碰撞和對(duì)柜門(mén)的擠壓變形。

在對(duì)Ovation控制器或卡件上工作時(shí)，要養(yǎng)成良好的工作習(xí)慣，配帶佩戴防靜電手環(huán)，以防靜電損壞設(shè)備。

調(diào)試階段也應(yīng)加強(qiáng)Ovation系統(tǒng)的巡檢，包括機(jī)柜內(nèi)部電源模塊、IO卡件、通訊模塊以及工程師站的System Status Display畫(huà)面中的各個(gè)DPU的狀態(tài)。總之，及時(shí)發(fā)現(xiàn)硬件故障，及時(shí)處理，可提高系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠性。

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