核電站更衣室通風系統異常報警分析

孫明遠 張世偉

【摘 要】更衣間通風系統溫度控制是通過一組可編程控制器（PLC）實現的，PLC通過調控加熱器啟停及冷卻水閥門開度調節溫度，控制系統中溫度開關或冷卻水閥門的異常將導致溫度控制異常，影響房間舒適度，產生溫度報警。

【Abstract】The temperature control of ventilation system in changing room is realized by a set of programmable logic controller （PLC）. PLC adjusts the temperature by regulating start and stop of the heater and opening of the cooling water valve .The abnormal temperature switch or cooling water valve of the control system will cause abnormal temperature control， thus affect the comfort of the room， and produce temperature alarm.

【關鍵詞】溫度；PLC；報警；冷卻水；調節；異常

【Keywords】 temperatrue；PLC；alrm；cooling water；adjust；abnormal

【中圖分類號】TP277 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2018）05-0144-02

1 故障描述

主控頻繁閃發SLT013KA，現場檢查發現SLT025LA（SLT001RS停運）燈亮、SLT115LA燈亮（SLT001RS溫度高或者風機出口空氣溫度高），且無法通過SLT001CC復位。

2 冷更衣間E342溫度控制

為了解釋該報警產生原因，茲將E342房間溫度控制原理做簡單介紹：

2.1 基本原理

送風的溫度控制是通過冷卻器001RF和加熱器001RS實現的，房間溫度高時，冷卻水出口閥門開大，增加冷卻水流量，溫度偏低時調功器輸出增加，提高送風溫度。冷卻水閥與加熱器調功器的控制由001RG實現，001RG為PLC控制器。

控制回路的幾個測量裝置說明如下：

001ST：加熱器上的溫度開關，當測得溫度>70℃時停運加熱器；

001MT：測量送風口溫度；

002MT：測量E342環境溫度。

2.2 PLC控溫實現

PLC控制邏輯內共有兩個PID算法塊，分別命名為：PD10：0、PD10：1。PID10：0，以001MT溫度輸入作為過程量反饋信號與預先寫入程序的溫度設定值做偏差計算，并以此偏差作為PID的輸入，計算出控制變量，實現了對加熱器輸出功率的調節。PID10：1，同樣以001MT作為過程量反饋，控制過程與PID10：1基本相同，IO卡輸出的控制信號控制050VD開度，進而實現對冷卻水流量的調節功能。

兩個PID模塊的溫度設定值均為18℃，調節死區為2℃，當：

①001MT≤16℃，PID10：0調高加熱器輸出，050VD開度為0；

②001MT≥20℃，PID10：1調大050VD開度；

③16℃<001MT<20℃，PID不調節輸出；

④001MT>23℃，001RS停運。

3 故障排查過程

根據當時系統的報警狀態首先判斷故障產生的直接原因是：001ST溫度高，接點動作；001MT溫度高，閾值比較器輸出（001XU1）。間接原因是：溫度偏高后050VD未能增大開度，冷卻器出力不足。

檢查001ST：現場檢查001ST，發現其使用常閉接點與接線圖描述一致，但模擬圖上顯示該接點為上升得電動作（常開點），PLC程序也將其組態為常開點，現場斷開001ST接點后，使用SLT001CC復位報警，報警狀態未能消除。

檢查001MT：現場測量001EU①輸出，測得電壓略高于5.8V，斷開此路溫度輸入信號，旋動SLT001CC復位按鈕，報警消失。判斷為001MT測得溫度真實高，5.8V換算成溫度約為23℃左右， 即001MT測得溫度已達到停運加熱器的定值，恢復001ST接線，報警復現，證明導致報警出現的兩個原因是同時存在的。

根據PLC輸入信號的量程變換公式，熱電阻送到PLC的電壓換算成真實溫度的過程如下：①電壓輸入信號范圍：2-10VDC；②對應的溫度范圍：-46～104℃，T≈22.7℃。

檢查050VD：當風道送風口溫度高于20℃時，冷卻水出口閥050VD將開大以提高冷卻水流量降低送風溫度，但使用熱風槍對送風口溫度進行粗測后發現其結果與PLC內顯示的溫度值基本一致，均高于20℃，證明冷卻器出力不足?，F場檢查050VD開度，發現該閥門電磁閥線圈發熱現象明顯，根據閥桿狀態判斷閥門當時在關閉位置，對閥桿當前位置進行錨點標記，在PLC上001MT所對應的通道上加電壓信號并進行適度調整以模擬送風口溫度變化，就地閥門仍未動作，懷疑閥門卡澀。次日再度檢查050VD狀態，發現閥桿上的標記已經上移且盤根處外溢的少量冷卻水有銹跡，閥門已開啟，測量其驅動電壓已經達到10VDC的上限值，現場斷開001ST接線，使用SLT001CC復位報警，報警消除，測量001EU輸出電壓約為5.6V左右，小于之前測得的5.8VDC，真實溫度高現象消失。

真實溫度高產生的原因分析：

①冷更衣間門始終處于開啟狀態，當時更衣室外的環境溫度高于20℃，熱對流使得室溫升高。

②050VD未開啟造成加熱器及冷卻器所在房間熱量積聚未能被及時被帶走，室溫較高，閥門后續自動開啟應是在較大電磁力作用下克服造成卡澀的靜摩擦力的結果。

4 故障處理過程中的異常項整理

①處理該故障使用的接線圖共兩種，兩種接線圖內對SLT001ST開關接點使用狀態描述不一致，其他機組704圖紙內標注使用NC接點，機柜接線圖標注使用NO接點，現場實際使用NC，但線號又標為NO。[1]

結論及影響： 結合模擬圖、本機組704圖②、SLT001RG梯形圖，確定現場應使用NO接點，使用NC會導致系統持續報警，RS始終無法投運，室溫偏低，空氣濕度偏高。

②當001MT測得溫度>20℃時，050VD開度增大，冷卻水流量變大，同時加熱器以38%恒定功率輸出。

結論及影響：從PLC梯形圖來看其設計初衷應該是在001MT>20℃時，加熱器以最小功率輸出，推論依據如下：（圖1）

對上述梯形圖解釋如下：

N12：2為加熱器功率調節信號，上述兩行邏輯的含義是將PID輸出的控制變量進行量程變換，由原來的0-16383變換到6240-31200 ，這樣變換的原因有兩個：

一是N12：2作為PID輸出的控制變量，其輸出的數據格式是一定的，此處就是0-16383；

二是作為PLC的硬件IO，只要選型確定下來，其輸出端口的數據格式也是一定的，此處為：0-31200。

將0-16383變換為6240-31200其實就是將PID輸出的控制變量轉換成4-20mA標準信號，當數據6240送到D/A轉換器時，硬件端口對應的輸出即是4mA，所以0009行程序將6240這樣一個特殊的數據寫進N12：2，錯誤的可能性比較大，因為N12：2的數據范圍是0-16383，而不是6240-31200，這樣變換后其輸出的最小電流變為10.1mA，影響是：抬高加熱器最小輸出功率，當室溫需要下調時，050VD需要更大的開度才能將溫度降下來，根據現場驗證，050VD已經開到最大，調節裕度為0。

【注釋】

①EU將熱電阻信號轉換成2-10VDC標準電壓信號，并作為PLC模擬量輸入

②對于001ST 1號機接線圖上顯示開關端接常開點，與2號機不一致。

【參考文獻】

【1】李冰.零基礎學西門子S7-300/400PLC[M].北京：機械工業出版社，2010.