GCT 不可用信號可靠性提升

張殿宇，王全亞

（1.成都海光核電技術服務有限公司，四川成都 610041；2.福建福清核電有限公司，福建福清 350318）

0 引言

反應堆功率要跟隨汽輪機負荷變化，當汽輪機負荷銳減（如甩負荷、汽輪機脫扣等）時，反應堆的功率控制不能像汽輪機負荷的變化那樣快，瞬時出現堆功率與汽輪機負荷的不一致。這時，汽輪機旁路排放系統投入，維持一回路和二回路的功率平衡。當反應堆功率與汽輪機負荷不一致時，汽輪機旁路排放系統通過把多余的蒸汽排向冷凝器、除氧器和大氣為反應堆提供一個“人為”的負荷，從而避免核蒸汽供應系統（NSSS）中溫度和壓力超過保護閾值，確保核電站的安全。

GCT（汽機旁路系統）不可用信號與功率高于40%PN 信號和汽輪機停機C8 信號相與會產生停堆信號，導致反應堆停堆。2017 年1 月，某電站2 號機組觸發2GCT545KA（蒸汽排放閥的手動隔離閥未全開（A 列）），經檢查發現為2GCT106VV 限位開關接線虛接導致；2017 年8 月，某電站4 號機組100%功率平臺停機不停堆試驗時，GCT 不可用信號導致機組停堆；2017 年11月，某電站202 大修期間，2GCT112VV 全開限位未觸發，導致機組產生2GCT545KA 報警。GCT 不可用信號的故障，嚴重影響了機組的穩定運行。

1 GCT 不可用原因分析

1.1 擺臂設計

現場閥門使用的限位開關為NAMCO 公司生產的EA770系列限位開關，其配套的擺臂為EL120-60400 可調節擺臂（圖1）。某電站4 號機組調試期間，因限位開關擺臂連接松動導致機組跳堆。經現場勘察，發現擺臂連接處套孔無滾文（花鍵）設計。由于限位開關驅動力矩較大，長期使用過程中出現擺臂連接套孔持續磨損，造成限位開關與擺臂松動，影響限位開關觸點的正確動作，導致反饋信號不準確，造成GCT 不可用信號誤觸發。

1.2 微動開關

圖1 EL120-60400 擺臂

每個GCT 旁排閥手動隔離閥均有2 個限位開關，一個全開限位和一個全關限位，但只有其中的SM3 限位開關參與了GCT 不可用信號的邏輯。因為就地GCT 隔離閥為手動閥，在運行過程中，該閥門處于全開位置且手動上鎖，因此閥門本體誤關的概率非常低，SM3 限位開關微動開關誤動作可能性較高，因此需提高限位開關微動開關的可靠性，以保障信號的正確。

1.3 邏輯分析

GCT 不可用信號邏輯圖可知，“GCT 不可用信號”即GCT 隔離閥未全開信號由GCT101VV～112VV 和ADG004/006/008VV的每個閥門上的1 個全開限位點相與取非后構成，即GCT101VV～112VV、ADG004/006/008VV 共15 臺閥門中，只要其中有1 個隔離閥的開限位未能正常觸發，就會產生GCT 不可用信號，邏輯信號容易觸發（圖2）。

圖2 GCT 不可用信號邏輯圖

2 GCT 優化方案可行性分析

針對GCT 系統不可用信號的原因分析，提出改進GCT 旁排閥手動隔離閥的擺臂類型。同時采用雙開限位開關形式，降低GCT 旁排閥手動隔離閥開限位的誤動率和不可用邏輯觸發的概率，從而提高機組運行的安全穩定性。

2.1 擺臂改進

在現場調研的基礎上，根據現場應用的特點及需求，與廠家進行技術溝通交流后提出改進型的EL810-10000 擺臂來滿足現場需求。該型號擺臂材料為碳鋼，具有更高的硬度，可以有效避免套孔磨損，并且在擺臂連接套孔處增加了滾紋設計，提高了限位開關與擺臂的連接穩定性。通過兩處改進，避免了當前限位開關與擺臂連接松動情況的出現，確保信號的正確反饋。新型擺臂與原有型號在尺寸上保持一致，確?？梢酝耆娲行吞枺▓D3）。

2.2 增加全開限位開關

現場只有1 個全開限位和1 個全關限位，擬增加1 個全開限位開關，即每臺閥門配置2 個全開限位開關和1 個全關限位開關，通過2 個獨立的開限位開關就地并聯的方式，使2 個限位開關均參與GCT 不可用信號的邏輯，可以避免單個開關虛假接線導致GCT 不可用，降低GCT旁排閥手動隔離閥開限位的誤動率，提高GCT 不可用信號的可靠性（圖4）。

2.3 增加邏輯報警

在不改變不可用邏輯的基礎上，通過2 個全開限位全部同時為0，表示GCT 隔離閥未全開，降低了邏輯信號觸發率。為了保證限位開關整體動作后主控能及時發現，增加GCT 閥門未全開報警，利用新增的2 個開限位開關的的常閉觸點，通過并聯后送入KIC（信息管理層）顯示后，同時觸發新增報警，提醒主控閥門未全開（圖5）。

由于該方案不修改DCS 側GCT 不可用邏輯，僅通過就地并聯方式，不需要修改執照文件描述。而且新增報警參照現有同類型報警進行設計，無技術制約。經過設備、維修、運行一起討論評估，同時經技術委員會討論，該風險可以接受，并計劃于大修窗口實施。

圖3 新舊擺臂的對比

2 個參與GCT 不可用信號的開限位，采用獨立的限位開關，通過“或非”方式共同監測閥門真實閥位，只有當2個開限位同時為0 時才會觸發不可用信號，提高了系統可靠性。

圖4 現場接線

圖5 邏輯修改

3 實施與驗證

根據計劃方案，大修期間對相關設備實施了技術改造，由于GCT 部分閥門位于廠房0 m 格柵上，距離下方廠房高度有7.5 m，因此施工中需做好防異物及人員掉落措施，設置專人監護，防止工器具及人員從廠房0 m 經格柵掉落到-7.5 m。

3.1 擺臂更換

新舊兩款擺臂尺寸一致，為保證更換擺臂后的限位開關能正常觸發，在施工前，工作負責人需對每臺限位開關的安裝位置、擺臂調整長度和角度做好標記，并按照標記一一替換。同時，在原基礎上增大限位觸發行程的裕度，保證了限位開關在整個動作過程中能及時準確地觸發。

3.2 加裝開限位開關

為保持新增開限位開關動作能和原限位開關一致，經現場對比，在原閥門防塵罩位置上左右兩側分別增加1 個限位支架，以方便新增限位開關的安裝，同時對原限位開關檔桿進行改進，以保證閥門動作時限位檔桿能夠同時觸發2 個限位開關（圖6）。

3.3 邏輯修改

新增報警參照現有ADG006KA 報警設置，在大修窗口下通過KIC 更新完成報警的增加，新增報警位號為GCT730KA，該報警設置為紅色，報警名稱為GCT101VV～112VV 閥門未全開報警（圖7）。

3.4 施工驗證

圖6 優化后的限位安裝

圖7 新增GCT730KA 報警卡

大修間，按照擬定的技術方案和實施程序，對GCT101VV～112VV 及3ADG004/006/008VV 共15 臺閥門實施“新型擺臂、增加全開限位開關和增加邏輯報警”技術措施變更改造，完成了就地限位開關接線修改和限位擺臂的更換，同步完成了二層報警邏輯的增加。

現場安裝完成后，根據《3GCT101VV～112VV、ADG004/006/008VV 閥門限位開關邏輯變更后試驗程序》對15 臺閥門逐一進行驗證，閥門限位均動作正常，15 臺閥門的邏輯報警及KIC 顯示均正常觸發、消失，完全到達預期效果。經過近7 個月的生產運行驗證，該方案大大提高了GCT 不可用信號的可靠性。

4 結束語

通過對GCT 不可用信號產生的原因分析、針對主要問題提出改進技術措施和技術論證，形成實施技術方案，并運用于生產實踐中，同時根據現場實施經驗不斷分析、總結、提高和優化，形成了“GCT 不可用信號的穩定性提升”解決手段，確保機組的安全穩定長周期運行，取得了良好的經濟效益和社會效益，并為同型機組或同類閥門的優化及可靠性提升改進提供參考依據。