核電站設(shè)備冷卻水系統(tǒng)新型電動調(diào)節(jié)閥調(diào)試研究

李冠君

(中廣核工程有限公司,福建 寧德 355200)

2011年冬季，寧德核電機(jī)組電氣廠房冷凍水系統(tǒng)和核島冷凍水系統(tǒng)制冷機(jī)反復(fù)跳機(jī)，嚴(yán)重影響機(jī)組安全，經(jīng)分析，跳機(jī)原因是設(shè)備冷卻水系統(tǒng)（簡稱RRI）冷卻水溫度太低（10℃左右），導(dǎo)致制冷機(jī)循環(huán)壓差低跳機(jī)，根據(jù)制冷機(jī)采購規(guī)格書要求，RRI系統(tǒng)水溫不得低于15℃，設(shè)計在采購制冷機(jī)時參考的是廣東大亞灣核電站，沒有考慮冬季海水溫度福建較廣東低的問題，此時必須要對RRI系統(tǒng)進(jìn)行改造，提高冷卻水溫度。改造方案是在每臺RRI換熱器（正常情況下，RRI系統(tǒng)冷卻水經(jīng)換熱器被海水冷卻）上加一條旁路，使部分冷卻水不經(jīng)過換熱器降溫，經(jīng)換熱器冷卻的水和未經(jīng)冷卻的水在出口匯合后可以提高RRI出口水溫，每條旁路上新增一臺電動調(diào)節(jié)閥，通過自動調(diào)節(jié)開度來控制出口溫度。這四臺閥門為同型號核電機(jī)組首次使用，需要對調(diào)試方法深入研究并總結(jié)調(diào)試過程中遇到的問題。

1 電動調(diào)節(jié)閥調(diào)試方法

1.1 閥門介紹

新增電動調(diào)節(jié)閥編號為RRI097/098/099/100VN，閥門廠家為江蘇神通，電動頭廠家為法國伯納德，閥門為蝶閥，通徑為DN350，電動頭參數(shù)見表1。

表1 電動頭參數(shù)表

電動調(diào)節(jié)閥為自動控制，當(dāng)海水溫度低于15℃，打開旁路管線上的隔離閥，當(dāng)RRI出口溫度低于15℃，電動調(diào)節(jié)閥自動開啟，將RRI水溫控制在15～32℃，如果全開RRI水溫仍低于15℃，閥門保持全開狀態(tài)；當(dāng)手動關(guān)閉隔離閥時，調(diào)節(jié)閥也自動關(guān)閉。

1.2 調(diào)試方法

每臺電動調(diào)節(jié)閥自帶一個CR控制箱，編號為RRI097/098/099/100CR，閥門為限位控制，當(dāng)限位開關(guān)觸發(fā)后閥門停止動作，閥門控制信號為4～20mA電流，電流值對應(yīng)閥門開度見表2。

表2 電流值與閥門開度對應(yīng)表

電動調(diào)節(jié)閥調(diào)試的關(guān)鍵是使閥門在收到上游給出的4mA信號后，閥門關(guān)閉且關(guān)限位觸發(fā)，主控顯示閥門開度0%；當(dāng)閥門在收到上游給出的20mA信號后，閥門開啟且開限位觸發(fā)，主控顯示閥門開度100%，通過調(diào)整限位開關(guān)和定位器來達(dá)到上述要求，調(diào)試閥門時用到的相關(guān)部件如下。

（1）手操器。手操器位于CR箱上，有兩個旋鈕，紅色旋鈕用來選擇就地或遠(yuǎn)程控制，白色旋鈕用于開啟或關(guān)閉閥門，當(dāng)紅色旋鈕打到遠(yuǎn)程控制時，閥門處于自動控制狀態(tài)，設(shè)備正常運行時必須打到這個位置；當(dāng)紅色旋鈕打到就地時，用于調(diào)試閥門，此時使用白色旋鈕來操作閥門開啟或關(guān)閉，手操器見圖1。

（2）限位開關(guān)。限位開關(guān)位于電動頭里面，是依靠安裝在旋轉(zhuǎn)軸上的一組凸輪來觸發(fā)的，每個凸輪可以單獨調(diào)節(jié)，白色和黑色表示開限位和關(guān)限位，其他顏色表示中間某個位置，調(diào)節(jié)方式是通過螺絲刀插入凸輪的螺釘槽內(nèi)，輕輕下壓并旋轉(zhuǎn)，凸輪會跟著旋轉(zhuǎn)，直到限位觸發(fā)為止，調(diào)好后松開螺絲，限位開關(guān)見圖2。

圖1 手操器

圖2 限位開關(guān)

（3）0%定位器。0%定位器位于電動頭里面，用于閥門關(guān)限位與執(zhí)行器輸出電流信號匹配調(diào)整，調(diào)節(jié)方式是通過螺絲刀旋轉(zhuǎn)卡槽，0%定位器見圖3。

圖3 0%定位器

（4）100%定位器。100%定位器位于CR控制箱里面的GAM-K面板上（見圖4、圖5），用于閥門開限位與執(zhí)行器輸出電流信號匹配調(diào)整，調(diào)節(jié)方式是通過螺絲刀旋轉(zhuǎn)卡槽。

本地控制開關(guān)。本地控制開關(guān)位于CR控制箱里面的GAM-K面板上，可以模擬4～20mA電流信號，用于閥門調(diào)試時使用，有四個位置，分別是AUTO、0%、100%、MAN，當(dāng)打到AUTO時，輸入信號由上游提供，閥門在正常運行情況下必須打到這個位置，當(dāng)打到0%位置時，控制柜給閥門輸入一個4mA信號用于閥門關(guān)閉，當(dāng)打到100%位置時，控制柜給閥門輸入一個20mA信號用于閥門開啟，當(dāng)打到MAN位置時，控制柜給閥門輸入一個4～20mA可調(diào)節(jié)的信號。

閥門開關(guān)指示LED燈。閥門開關(guān)指示LED燈位于CR控制箱里面的GAM-K面板上，紅燈表示執(zhí)行器向關(guān)閥方向運行，當(dāng)燈滅時，閥門停止動作。綠燈表示執(zhí)行器向開閥方向運行，當(dāng)燈滅時，閥門停止動作，調(diào)閥時必須關(guān)注這兩個燈，只有當(dāng)閥門限位觸發(fā)時燈正好滅，主控顯示的閥門開度才和現(xiàn)場保持一致，調(diào)閥的過程其實就是通過調(diào)節(jié)定位器，使這兩個信號正好匹配。

圖4 GAM-K面板示意圖

圖5 GAM-K面板圖

閥門調(diào)試步驟如下：①絕緣測量合格，接線正確后送電；②將手操器上紅色旋鈕打到就地位置，通過白色按鈕關(guān)閉閥門，使用螺絲刀旋轉(zhuǎn)黑色關(guān)限位凸輪，使凸輪觸發(fā)；③將閥門打開，手操器上紅色旋鈕打到遠(yuǎn)程位置，本地開關(guān)打到0%位置，閥門自動關(guān)閉，紅色指示燈點亮，接下來會出現(xiàn)兩種情況：一是在閥門到達(dá)關(guān)限位觸發(fā)前停住動作，紅燈熄滅，此時需要緩慢旋轉(zhuǎn)0%定位器，將紅燈重新點亮，閥門繼續(xù)關(guān)閉，直到關(guān)限位觸發(fā)，最后反向旋轉(zhuǎn)定位器，使紅燈熄滅；二是閥門到達(dá)關(guān)限位觸發(fā)后停住動作，紅燈仍然亮著，此時只需要反向旋轉(zhuǎn)定位器，使紅燈熄滅即可；④將手操器上紅色旋鈕打到就地位置，通過白色按鈕開啟閥門，使用螺絲刀旋轉(zhuǎn)白色開限位凸輪，使凸輪觸發(fā)；⑤將閥門關(guān)閉，手操器上紅色旋鈕打到遠(yuǎn)程位置，本地開關(guān)打到100%位置，閥門自動打開，綠色指示燈點亮，接下來會出現(xiàn)兩種情況：一是在閥門到達(dá)開限位觸發(fā)前停住動作，綠燈熄滅，此時需要緩慢順時針旋轉(zhuǎn)100%定位器，將綠燈重新點亮，閥門繼續(xù)開啟，直到開限位觸發(fā)，最后反向旋轉(zhuǎn)定位器，使綠燈熄滅；二是閥門到達(dá)開限位觸發(fā)后停住動作，綠燈仍然亮著，此時只需要逆時針旋轉(zhuǎn)定位器，使綠燈熄滅即可；⑥將本地開關(guān)打到AUTO位置，模擬RRI水溫低于15℃，主控查看閥門自動開啟，全開時顯示開度100%，模擬RRI水溫高于32℃，主控查看閥門自動關(guān)閉，全關(guān)時顯示開度0%；⑦如主控顯示開度與就地不一致，比如關(guān)閉時顯示1%或全開時顯示99%，則重新微調(diào)限位開關(guān)和定位器，直到兩者保持一致，閥門調(diào)試完畢。

2 電動調(diào)節(jié)閥調(diào)試過程中遇到的問題

由于是首次設(shè)計、采購這類閥門，在調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)了很多問題，下面對典型問題逐一介紹。

2.1 電氣盤選型錯誤

在給閥門送電之前，我們首先查看了閥門接線圖，發(fā)現(xiàn)這四個閥門并沒有設(shè)計從閥門側(cè)到電氣盤側(cè)的控制電纜，只有3根動力電纜，這和以前見過的電動閥差別很大，電氣間核實發(fā)現(xiàn)這些閥門電源和其他電動閥一樣，都是CFI-1型配電盤，這種配電盤送電原理是首先接通控制電，然后再接通動力電，沒有控制電纜，閥門不可能送上電。發(fā)現(xiàn)異常后，我們立刻聯(lián)系設(shè)計人員一起到現(xiàn)場核實，經(jīng)過細(xì)致的討論，設(shè)計認(rèn)定電氣盤選型有誤，應(yīng)該選用DL1型電氣盤，這種電氣盤無需控制電纜，可直接將動力電經(jīng)CR箱送到閥門，而閥門的控制電纜端接在CR箱里面，由廠家自行提供。兩種電氣盤照片見圖6、圖7。

圖6 CFI-1型配電盤

圖7 DL1型配電盤

2.2 控制電纜設(shè)計錯誤

在對閥門進(jìn)行調(diào)試時發(fā)現(xiàn)，閥門控制接線圖和廠家要求的不一致，現(xiàn)場是按照30/31端子為閥門反饋輸出，31/32端子為主控送下來的輸入指令來接線的，這和廠家要求的正好相反，我們立刻聯(lián)系設(shè)計人員核實圖紙來源，經(jīng)查，是伯納德廠家自己提供給設(shè)計的圖紙有誤，隨后要求廠家修改圖紙。

就地閥門全關(guān)時，主控始終顯示有一個開度，使用萬用表測量發(fā)現(xiàn)KCP側(cè)端子帶電，經(jīng)過分析認(rèn)為正常情況下反饋線是不帶電的，懷疑端子選型有誤，經(jīng)設(shè)計核實，接線的供電方式確實有錯，應(yīng)該由DCS供電方式（自帶48V直流電）修改為USER方式（不帶電）。接線圖見圖8。

圖8 接線圖

2.3 邏輯組態(tài)錯誤

RRI097-100VN邏輯上要求當(dāng)RRI水溫低于15℃時，閥門每隔2分鐘開啟10%，直到全開；當(dāng)水溫高于32℃時，閥門每隔2分鐘關(guān)閉10%，直到全關(guān)。在主控做試驗時發(fā)現(xiàn)在閥門全開后，模擬水溫高于32℃，閥門遲遲不關(guān)閉。后查找內(nèi)部組態(tài)發(fā)現(xiàn)，閥門后臺顯示開度為120%，原因是閥門開度沒有設(shè)置上下限，當(dāng)水溫一直低于15℃時，閥門開度在后臺會一直累加，沒有上限，即使此刻水溫高于32℃，閥門要從當(dāng)前開度慢慢減小，直到小于100%開度，現(xiàn)場閥門才開始動作。這和設(shè)計不符，這冬季，RRI水溫會長期低于15℃，這樣這4個閥門開度在后臺會一直累加，后果不可控。設(shè)計核實清楚問題后發(fā)起變更，將閥門控制方案中的累積邏輯設(shè)置上下限，閥門才可以正常操作。

2.4 閥門自帶的4～20mA信號不準(zhǔn)確

閥門在調(diào)試完畢后，主控顯示的開度總是和就地不一致，如果就地關(guān)限位觸發(fā)，主控顯示1%，而如果主控顯示0%，則就地關(guān)限位就觸發(fā)不了。經(jīng)過多次調(diào)試分析后，判定是閥門自帶的4～20mA信號不準(zhǔn)確，遂決定不用閥門自帶信號，改用信號發(fā)生器給閥門輸入指令信號，用萬用表測量反饋信號的方式來重新調(diào)試閥門。方法是拆解31/32接線，連接信號發(fā)生器，通過信號發(fā)生器給閥門輸入指令信號，用萬用表測量30/31端子反饋信號，調(diào)整定位器使指令信號和反饋信號一致，通過這種方法最終使閥門在主控開度顯示與就地一致。

3 結(jié)語

寧德核電RRI系統(tǒng)低溫改造是同類型機(jī)組中首次實施，新增的電動調(diào)節(jié)閥也是核電站中首次使用。本文詳細(xì)介紹了閥門的調(diào)試方法，同時由于是首次設(shè)計，閥門在電氣盤選型、電纜端接、DCS組態(tài)等各方面均出現(xiàn)了問題，反映了設(shè)計及設(shè)備的不成熟，通過本文可以為后續(xù)閥門的設(shè)計采購提供技術(shù)指導(dǎo)。

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