秦山二期擴建機組主泵轉(zhuǎn)速測量裝置故障分析與解決.doc

秦山二期擴建機組主泵轉(zhuǎn)速測量裝置故障分析與解決 文林強1朱飛2沈元帆3 （1.上海交通大學(xué)，中國上海xx40；2.中國核電工程有限公司，中國北京100840； 3.中核核電運行管理有限公司，浙江海鹽341300） 0引言 在秦山二期臨界調(diào)試的過程中，多次出現(xiàn)主泵轉(zhuǎn)速測量裝置失效的問題，即使是新更換的備件，也經(jīng)常在使用不久后失效。在排除儲存不當(dāng)?shù)脑蚝?，?jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)均為主泵轉(zhuǎn)速測量裝置內(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信號到相應(yīng)的保護系統(tǒng)。它除自身產(chǎn)生保護信號之外，還將轉(zhuǎn)速信號送往它處參與機組的控制。因此有必要發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生該問題的原因并將之解決。 KRG是過程儀表機柜系統(tǒng)的簡稱，分為保護組和控制組。保護組為核級系統(tǒng)，其功能是處理其他工藝過程系統(tǒng)的保護儀表的測量信號，分為IP、IIP、IIIP和IVP四組，每組有4個機柜，還有1套T1試驗裝置用于保護組通道精度和響應(yīng)時間的定期試驗。 1影響主泵轉(zhuǎn)速測量裝置在KRG機柜中穩(wěn)定運行的原因分析 1.1主泵轉(zhuǎn)速測量裝置與KRG保護組的連接 主泵轉(zhuǎn)速測量裝置與KRG保護組連接。兩個主泵轉(zhuǎn)速探頭信號送入主泵轉(zhuǎn)速測量裝置中，通過一個CC選擇開關(guān)切換，切換開關(guān)可選擇兩路信號中的任意一路探頭信號。主泵轉(zhuǎn)速測量裝置通過頻率-電壓轉(zhuǎn)換組件將探頭信號從頻率信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，再通過兩塊報警卡將兩路報警信號送入保護系統(tǒng)中。另外一路電壓轉(zhuǎn)換成電流送入前面板顯示，還有一路電壓信號通過輸出組件D/A模塊將電壓信號轉(zhuǎn)換成電流信號后通過I/V轉(zhuǎn)換組件送入KRG保護組超溫超功率回路中進行處理，一路電壓信號通過輸出組件D/A模塊、I/V組件、V/I組件將信號送入KRG控制組中進行處理。 1.2原因分析及確定 N-2AI-I2V在輸入端通過斬波電路將直流信號轉(zhuǎn)化為直流方波信號，然后通過變壓器T1耦合到變壓器的二次側(cè)，再通過整流器D1整流成直流信號，這樣就實現(xiàn)了直流與直流的隔離。將420mA信號在R6電阻上轉(zhuǎn)換為電壓后再經(jīng)過調(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轉(zhuǎn)成的電壓信號，再經(jīng)過芯片的轉(zhuǎn)化為420mA信號，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防止反向電流沖擊。 經(jīng)過研究N-2AI-I2V卡件線路，可以發(fā)現(xiàn)問題在N-2AI-I2V的前端電路上。前端電路實現(xiàn)的是直流到直流的變壓器隔離轉(zhuǎn)換。為實現(xiàn)變壓器的耦合，引入了一個高頻震蕩信號。 此高頻震蕩電路帶來兩個副作用，一個副作用是變壓器在震蕩過程中會產(chǎn)生反向電壓。反向電壓會沖擊主泵轉(zhuǎn)速測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)速測量裝置的電流輸出單元不可用。如果是這個原因?qū)е轮鞅棉D(zhuǎn)速測量裝置的電流輸出單元燒毀的話，我們不得不說的是主泵轉(zhuǎn)速測量裝置的設(shè)計和二極管選型是有問題的。 第二個副作用是高頻震蕩信號耦合進電流輸出信號中。從主泵轉(zhuǎn)速測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)置一個保險絲防過電流，未有抗干擾設(shè)計，這樣高頻信號就耦合進這個電流輸出單元的地端，對整個電路板進行電磁干擾，經(jīng)過一段時間不正常工作，電流輸出單元易燒毀。如果是這個原因?qū)е轮鞅棉D(zhuǎn)速測量裝置的電流輸出單元燒毀的話，我們不得不說的是主泵轉(zhuǎn)速測量裝置的抗電磁干擾設(shè)計是有問題的。 通過以上分析，本文的結(jié)論是N-2AI-I2V這個卡件本身存在高頻干擾信號，同時主泵轉(zhuǎn)速測量裝置的設(shè)計也存在缺陷，兩者結(jié)合起來導(dǎo)致了主泵轉(zhuǎn)速測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)速測量裝置和N-2AI-I2V均是國外的核級產(chǎn)品，更改內(nèi)部設(shè)計是非常困難的，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，但沒有N-2AI-I2V的前端電路，也就是說沒有引入高頻振蕩信號。N-2AI-I3V原理圖簡化如下： 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400k的電阻進行隔離，即使前端串進來比較大的電壓信號，經(jīng)過400k的電阻也不會導(dǎo)致后端電路的過電流。 2.2接口卡件更換的結(jié)果 對于保護通道的回路來說，通道組件的精度和響應(yīng)時間都很重要，這影響到整個保護通道的精度和響應(yīng)時間。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)時間為10%到90%的階躍輸入變化，輸出值達到最終穩(wěn)態(tài)值的90%的時間為60ms。N-2AI-I3V的響應(yīng)時間為10%到90%的階躍輸入變化，輸出值達到最終穩(wěn)態(tài)值的90%的時間為37ms50ms。由于N-2AI-I3V沒有電感元件，所以響應(yīng)時間自然快些，對保護通道來說響應(yīng)時間越快越好。所以從精度和響應(yīng)時間的變化上分析，該更換不會影響到主泵轉(zhuǎn)速測量這一保護通道。 3結(jié)論 經(jīng)過更換主泵轉(zhuǎn)速測量裝置與KRG保護組的接口卡件，成功避免了主泵轉(zhuǎn)速測量裝