秦山二期擴(kuò)建機(jī)組主泵轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置故障分析與解決.doc

秦山二期擴(kuò)建機(jī)組主泵轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置故障分析與解決 文林強(qiáng)1朱飛2沈元帆3 （1.上海交通大學(xué)，中國(guó)上海xx40；2.中國(guó)核電工程有限公司，中國(guó)北京100840； 3.中核核電運(yùn)行管理有限公司，浙江海鹽341300） 0引言 在秦山二期臨界調(diào)試的過(guò)程中，多次出現(xiàn)主泵轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置失效的問(wèn)題，即使是新更換的備件，也經(jīng)常在使用不久后失效。在排除儲(chǔ)存不當(dāng)?shù)脑蚝?，?jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)均為主泵轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置內(nèi)的電流輸出單元燒毀。秦山二期的主泵轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置的主要作用是監(jiān)視主泵的轉(zhuǎn)速，如果轉(zhuǎn)速低于或高于設(shè)定好的閾值就送出邏輯保護(hù)信號(hào)到相應(yīng)的保護(hù)系統(tǒng)。它除自身產(chǎn)生保護(hù)信號(hào)之外，還將轉(zhuǎn)速信號(hào)送往它處參與機(jī)組的控制。因此有必要發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生該問(wèn)題的原因并將之解決。 KRG是過(guò)程儀表機(jī)柜系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱(chēng)，分為保護(hù)組和控制組。保護(hù)組為核級(jí)系統(tǒng)，其功能是處理其他工藝過(guò)程系統(tǒng)的保護(hù)儀表的測(cè)量信號(hào)，分為IP、IIP、IIIP和IVP四組，每組有4個(gè)機(jī)柜，還有1套T1試驗(yàn)裝置用于保護(hù)組通道精度和響應(yīng)時(shí)間的定期試驗(yàn)。 1影響主泵轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置在KRG機(jī)柜中穩(wěn)定運(yùn)行的原因分析 1.1主泵轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置與KRG保護(hù)組的連接 主泵轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置與KRG保護(hù)組連接。兩個(gè)主泵轉(zhuǎn)速探頭信號(hào)送入主泵轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置中，通過(guò)一個(gè)CC選擇開(kāi)關(guān)切換，切換開(kāi)關(guān)可選擇兩路信號(hào)中的任意一路探頭信號(hào)。主泵轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置通過(guò)頻率-電壓轉(zhuǎn)換組件將探頭信號(hào)從頻率信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，再通過(guò)兩塊報(bào)警卡將兩路報(bào)警信號(hào)送入保護(hù)系統(tǒng)中。另外一路電壓轉(zhuǎn)換成電流送入前面板顯示，還有一路電壓信號(hào)通過(guò)輸出組件D/A模塊將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)后通過(guò)I/V轉(zhuǎn)換組件送入KRG保護(hù)組超溫超功率回路中進(jìn)行處理，一路電壓信號(hào)通過(guò)輸出組件D/A模塊、I/V組件、V/I組件將信號(hào)送入KRG控制組中進(jìn)行處理。 1.2原因分析及確定 N-2AI-I2V在輸入端通過(guò)斬波電路將直流信號(hào)轉(zhuǎn)化為直流方波信號(hào)，然后通過(guò)變壓器T1耦合到變壓器的二次側(cè)，再通過(guò)整流器D1整流成直流信號(hào)，這樣就實(shí)現(xiàn)了直流與直流的隔離。將420mA信號(hào)在R6電阻上轉(zhuǎn)換為電壓后再經(jīng)過(guò)調(diào)整電壓，放大器放大輸出后變成010V的電壓輸出。 電流輸出單元接收由頻率信號(hào)轉(zhuǎn)成的電壓信號(hào)，再經(jīng)過(guò)芯片的轉(zhuǎn)化為420mA信號(hào)，在輸出端設(shè)置了電容濾波，設(shè)置了反向二極管和熔斷絲來(lái)防止反向電流沖擊。 經(jīng)過(guò)研究N-2AI-I2V卡件線(xiàn)路，可以發(fā)現(xiàn)問(wèn)題在N-2AI-I2V的前端電路上。前端電路實(shí)現(xiàn)的是直流到直流的變壓器隔離轉(zhuǎn)換。為實(shí)現(xiàn)變壓器的耦合，引入了一個(gè)高頻震蕩信號(hào)。 此高頻震蕩電路帶來(lái)兩個(gè)副作用，一個(gè)副作用是變壓器在震蕩過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生反向電壓。反向電壓會(huì)沖擊主泵轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置電流輸出單元，但從電流輸出單元的原理圖可以看出，輸出單元已經(jīng)在輸出端設(shè)置了二極管來(lái)防止反向電壓的沖擊，如果二極管的反向擊穿電壓足夠大，反向電壓應(yīng)不會(huì)影響到輸出單元，導(dǎo)致其燒毀。如果二極管的反向擊穿電壓較小，則二極管燒毀導(dǎo)致主泵轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置的電流輸出單元不可用。如果是這個(gè)原因?qū)е轮鞅棉D(zhuǎn)速測(cè)量裝置的電流輸出單元燒毀的話(huà)，我們不得不說(shuō)的是主泵轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置的設(shè)計(jì)和二極管選型是有問(wèn)題的。 第二個(gè)副作用是高頻震蕩信號(hào)耦合進(jìn)電流輸出信號(hào)中。從主泵轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置電流輸出單元的原理圖可以看到，其輸出負(fù)端僅設(shè)置一個(gè)保險(xiǎn)絲防過(guò)電流，未有抗干擾設(shè)計(jì)，這樣高頻信號(hào)就耦合進(jìn)這個(gè)電流輸出單元的地端，對(duì)整個(gè)電路板進(jìn)行電磁干擾，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間不正常工作，電流輸出單元易燒毀。如果是這個(gè)原因?qū)е轮鞅棉D(zhuǎn)速測(cè)量裝置的電流輸出單元燒毀的話(huà)，我們不得不說(shuō)的是主泵轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置的抗電磁干擾設(shè)計(jì)是有問(wèn)題的。 通過(guò)以上分析，本文的結(jié)論是N-2AI-I2V這個(gè)卡件本身存在高頻干擾信號(hào)，同時(shí)主泵轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置的設(shè)計(jì)也存在缺陷，兩者結(jié)合起來(lái)導(dǎo)致了主泵轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置電流輸出單元的燒毀。 2采取措施 2.1接口卡件更換為N-2AI-I3V 主泵轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置和N-2AI-I2V均是國(guó)外的核級(jí)產(chǎn)品，更改內(nèi)部設(shè)計(jì)是非常困難的，因此將該卡整體換型成N-2AI-I3V卡，該卡件與N-2AI-I2V的原理基本一致，但沒(méi)有N-2AI-I2V的前端電路，也就是說(shuō)沒(méi)有引入高頻振蕩信號(hào)。N-2AI-I3V原理圖簡(jiǎn)化如下： N-2AI-I3V的電路基本與N-2AI-I2V的后半部分電路一致，其傳遞方程如下： N-2AI-I3V用輸入端的2個(gè)400k的電阻進(jìn)行隔離，即使前端串進(jìn)來(lái)比較大的電壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)400k的電阻也不會(huì)導(dǎo)致后端電路的過(guò)電流。 2.2接口卡件更換的結(jié)果 對(duì)于保護(hù)通道的回路來(lái)說(shuō)，通道組件的精度和響應(yīng)時(shí)間都很重要，這影響到整個(gè)保護(hù)通道的精度和響應(yīng)時(shí)間。經(jīng)查，N-2AI-I2V的精度為0.25%，N-2AI-I3V的精度為0.25%，兩者一致。N-2AI-I2V的響應(yīng)時(shí)間為10%到90%的階躍輸入變化，輸出值達(dá)到最終穩(wěn)態(tài)值的90%的時(shí)間為60ms。N-2AI-I3V的響應(yīng)時(shí)間為10%到90%的階躍輸入變化，輸出值達(dá)到最終穩(wěn)態(tài)值的90%的時(shí)間為37ms50ms。由于N-2AI-I3V沒(méi)有電感元件，所以響應(yīng)時(shí)間自然快些，對(duì)保護(hù)通道來(lái)說(shuō)響應(yīng)時(shí)間越快越好。所以從精度和響應(yīng)時(shí)間的變化上分析，該更換不會(huì)影響到主泵轉(zhuǎn)速測(cè)量這一保護(hù)通道。 3結(jié)論 經(jīng)過(guò)更換主泵轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置與KRG保護(hù)組的接口卡件，成功避免了主泵轉(zhuǎn)速測(cè)量裝