田灣核電站電動調節(jié)閥跳自動故障分析

2013-08-23 張曉峰 江蘇核電有限公司

1、名詞解釋

  (1)跳自動:電動調節(jié)閥在自動運行時,如果出現(xiàn)報警,會直接跳到手動操作的位置,需要消除報警或者操作員手動恢復到自動狀態(tài)。

  (2)Protect./statusdisc.:狀態(tài)保護。

  (3)Controllerfault:控制器故障。

  (4)St.dsc.openafter.cls:關閉后開狀態(tài)偏差,一般稱為狀態(tài)偏差。

  (5)力矩控制:又稱03控制,是指關閉時關限位發(fā)送信號,關力矩觸發(fā)斷電信號;開啟時,開限位觸發(fā)斷電信號,開力矩起保護作用。

  (6)限位控制:又稱02控制,是指關閉時關限位觸發(fā)斷電信號,關力矩起保護作用;開啟時,開限位觸發(fā)斷電信號,開力矩起保護作用。

2、目前存在問題

  現(xiàn)以某電動調節(jié)閥為例,討論跳自動的表現(xiàn)形式和原因。該閥跳自動主要分為四種方式。

  閥門開啟時,剛剛離開關限位,閥門離開關限位后,由于關限位開關抖動,觸發(fā)關限位信號。因為此時閥門正在開啟,控制邏輯認為就地狀態(tài)與發(fā)出的命令不一致,所以同時觸發(fā)狀態(tài)偏差、控制器故障和狀態(tài)保護報警,調節(jié)閥退出自動運行。

  此類報警屬于設備本身故障,可以通過調整或者更換關限位開關來消除故障。

  (1)閥門離開關限位后,就地沒有發(fā)出任何報警,但是控制器發(fā)出狀態(tài)偏差、控制器故障和狀態(tài)保護報警,調節(jié)閥退出自動運行。

  (2)閥門在中間位置自動運行。

  在這種狀態(tài)下,電動調節(jié)閥自動執(zhí)行開、關調節(jié),控制器發(fā)出狀態(tài)偏差、控制器故障和狀態(tài)保護報警,調節(jié)閥退出自動運行。

  (3)閥門關閉時,剛剛到達關限位。

  在這種狀態(tài)下,電動調節(jié)閥由開向關自動運行,當關限位剛剛到達,控制器發(fā)出狀態(tài)偏差、控制器故障和狀態(tài)保護報警,調節(jié)閥退出自動運行。

  上述三種方式中,除第一種為設備本身的故障外,其他3種就地都沒有發(fā)出任何報警,都可以排除閥門和電動頭的故障。

  根據(jù)統(tǒng)計,第二種類型發(fā)生的概率最大,占到了總故障率的50%,而真正閥門電動頭本體的故障率只有12.5%。

3、采取措施

  目前現(xiàn)場跳自動故障頻發(fā)的還有8個閥門。這些閥門有一個共同點:都是長時間運行在關位附近,或者是調節(jié)時經過關閉位置。為此,維修以及儀控主要進行了以下工作。

  (1)調整閥門的限位開關:對于日常出現(xiàn)的故障,閥門調自動,只能對限位開關和力矩開關進行檢查,緊固,并重新調整。這些工作并不能完全消除故障。

  (2)修改閥門的控制方式:閥門有點為力矩控制(03),有點為限位控制(02)。從現(xiàn)場統(tǒng)計來看,力矩控制的閥門跳自動的故障率要遠遠大于限位控制的閥門,且跳自動全部發(fā)生在關閉位置附近,即屬于上面提到的第二種類型。根據(jù)系統(tǒng)的重要性,首先對某閥門進行了技術改造,將控制方式由原來的力矩控制(03)修改為限位控制(02)。該改造在2009年4月22日的第五次工藝、儀控專業(yè)技改審查會上得到批準。上述改造執(zhí)行后,該閥門的故障率有一定的降低,但是并未完全消除。

  (3)優(yōu)化閥門操作:還有部分閥門的跳自動,經與儀控和運行人員共同調查發(fā)現(xiàn)如下問題。

 、傧到y(tǒng)調節(jié)閥自動運行時要求閥門關閉到5%開度,允許誤差正負2.5%,目的是為了使閥門有一定得漏流,保持閥后管道溫度。目前閥門均關閉在7%左右,而主控要求在自動關閉后保持沒有流量,從原理上無法實現(xiàn)。

  ②操作員在閥門關閉到7%的時候,因為系統(tǒng)存在流量,所以會手動操作關閉閥門,直到沒有流量顯示,這就與自動運行時要求的5%開度相背離。

  ③為了保持閥門在主控顯示在7%時,沒有流量,我們將閥門的關閉位置(實際的零位)調整到4%左右,這樣就可以保證閥門自動運行關閉到7%的開度時,閥門沒有漏流。但是當操作員手動關閉閥門時,主控顯示的開度不正確,可能顯示為4%~6%之間。

  ④當操作員手動關閉閥門后,等到下一個循環(huán)周期,直接將閥門投入自動運行。這樣因為手動操作時,閥門已經關閉到位,如果直接投入自動運行,會在小開度時出現(xiàn)狀態(tài)偏差報警而跳出自動。

  為了解決上述問題,經維修處組織儀控室和運行處討論,形成了會議決定:維修處將閥門閥位開度在關位調整到4%,操作員維持閥門自動運行,不再手動操作關閉閥門。

  2009年10月10日開始執(zhí)行該決定,閥門的故障率大幅度降低,但是仍然會出現(xiàn),故障類型為第二種。

  優(yōu)化閥門控制參數(shù):針對閥門經常在關閉位置開啟時出現(xiàn)狀態(tài)偏差報警(第二種類型),維修處、運行處和儀控室形成了技術決定,修改的控制偏差參數(shù)XDO。

  該技術決定執(zhí)行后,到目前為止在關位開啟時的故障(第二種類型)已經消失,但是在中間位置(第三種)和關閉到位時(第四種)跳自動的故障依然存在,主要是第四種。儀控認為是執(zhí)行上述變更造成的,實際上第四種故障在此前已經出現(xiàn),所以可以排除這個原因。

  儀控建議引入閥位開度作為XDO限值,但是因為在小開度時也需要自動調節(jié),所以該方案實施有一定的難度。

  (4)解體大修:在日常期間,解體了閥門和電動頭。在大修期間,對閥門和電動頭進行全面解體,全部更換了控制機構并重新潤滑,以便徹底消除設備本體故障。

4、后記

  目前電動調節(jié)閥跳出自動原因就是控制器出現(xiàn)狀態(tài)偏差、控制器故障,但是大部分都不是電動頭和閥門本身發(fā)出的故障,儀控專業(yè)人員的解釋為:可能就地發(fā)出了報警,只是控制系統(tǒng)沒有捕捉到。既然控制系統(tǒng)無法捕捉到的信號,為什么還要發(fā)出報警呢?田灣核電站使用的控制系統(tǒng)為西門子最先進的數(shù)字化控制,而使用的調節(jié)閥大部分為20世紀80年代的產品,其實根本原因在于控制設備與控制系統(tǒng)不匹配。今后的工作重點將是逐步對電動調節(jié)閥的電動頭進行替代,使其與控制系統(tǒng)相匹配。