核電廠給水泵系統(tǒng)止推軸承溫度保護(hù)改進(jìn)

摘要：對(duì)核電廠給水泵系統(tǒng)止推軸承溫度保護(hù)改進(jìn)工作進(jìn)行探討，簡述止推軸承溫度監(jiān)測、優(yōu)化溫度保護(hù)控制邏輯，以期為提升核電廠給水泵系統(tǒng)工作效率提供可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。
      對(duì)于核電廠給水泵而言，溫度測量是非常重要的參數(shù)，是泵組安全可靠保護(hù)的重要技術(shù)指標(biāo)。但由于探頭和線路故障的問題，易發(fā)生溫度測量元件熱阻信號(hào)跳變和超限的情況，導(dǎo)致溫度保護(hù)誤動(dòng)情況出現(xiàn)。為了防止溫度保護(hù)誤動(dòng)引起的水泵設(shè)備跳泵現(xiàn)象出現(xiàn)，影響機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性和安全性，應(yīng)優(yōu)化溫度保護(hù)控制邏輯，使得核電廠整體運(yùn)行的效果更好。

1簡述止推軸承溫度監(jiān)測
     二回路水力供應(yīng)由某核電廠承擔(dān)，對(duì)泵組安全可靠進(jìn)行衡量的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)就是止推軸承溫度監(jiān)測。
      核電廠給水泵系統(tǒng)止推軸承溫度監(jiān)測通常采用熱電阻元器件，該元器件靈敏度、測量精度高，且測溫的穩(wěn)定性好，但旋轉(zhuǎn)設(shè)備自身會(huì)產(chǎn)生較大振動(dòng)，總會(huì)引起接線松動(dòng)、電阻斷線以及線路接觸不良等相關(guān)的問題出現(xiàn)，導(dǎo)致測點(diǎn)的采集信號(hào)出現(xiàn)跳變，造成泵組出現(xiàn)誤跳泵現(xiàn)象。某核電廠給水泵止推軸承溫度監(jiān)測在原設(shè)計(jì)中屬于單點(diǎn)保護(hù)，即每塊止推軸承上溫度探頭僅有1個(gè)，該探頭一旦因高溫觸發(fā)報(bào)警系統(tǒng)，會(huì)導(dǎo)致跳泵。該方案能夠使泵組自身獲得最大程度的保護(hù)，但從核電廠機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性和安全性來看，其設(shè)計(jì)仍存在諸多弊端。基于此，主要分析和研究的內(nèi)容是：怎樣才能有效地降低給水泵誤動(dòng)概率，如何保證泵組安全性、維持機(jī)組經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性。
2優(yōu)化溫度保護(hù)控制邏輯
     邏輯保護(hù)的關(guān)鍵在于保護(hù)溫度正確動(dòng)作如何得以保證，以免由于溫度信號(hào)的跳變而導(dǎo)致產(chǎn)生保護(hù)誤動(dòng)現(xiàn)象。可以某核電廠為例，說明止推軸承溫度高跳泵的保護(hù)邏輯：某核電廠擁有核電1000MW的發(fā)電機(jī)組，每臺(tái)機(jī)組配備有3個(gè)給水泵組，其中正常運(yùn)行的有2臺(tái)，作為備用的有1臺(tái)。無論是壓力級(jí)泵、水泵前置泵還是液力耦合器，都設(shè)計(jì)了止推軸承溫度探頭，通過機(jī)柜和接線盒，進(jìn)入DCS控制系統(tǒng)，參與計(jì)算邏輯。
給水泵的前和后止推軸承溫度保護(hù)原來設(shè)計(jì)屬于單點(diǎn)跳泵，即溫度測點(diǎn)的任何一個(gè)溫度比定值高，給水泵跳泵和給水泵溫度的保護(hù)動(dòng)作。該調(diào)序?qū)Ρ媒M具有很大的保護(hù)作用，但是根據(jù)熱電阻的特點(diǎn)，也可能出現(xiàn)誤動(dòng)，機(jī)組的這種設(shè)計(jì)存在局限性，會(huì)給自身的安全穩(wěn)定帶來很大的隱患。結(jié)合其他常規(guī)火電廠的實(shí)際情況，下面的2種方案可在現(xiàn)場實(shí)施：
      其一，與優(yōu)化邏輯問題相結(jié)合，在止推軸承溫度保護(hù)方面，某核電給水泵系統(tǒng)采取了“兩取兩冗余”的設(shè)計(jì)方案，即新加了1個(gè)測量溫度的元件參與邏輯保護(hù)。原元器件與新加溫度元器件都是同一廠家的產(chǎn)品，2個(gè)溫度元器件在溫度高信號(hào)同時(shí)出現(xiàn)時(shí)，就會(huì)觸發(fā)報(bào)警，1s以后，觸發(fā)跳泵邏輯。此外，為了降低拒動(dòng)保護(hù)概率，利用DCS中的壞點(diǎn)監(jiān)測對(duì)探頭進(jìn)行失效判斷，并參與邏輯跳泵。若出現(xiàn)任何觸發(fā)高信號(hào)和斷線等相關(guān)故障，都會(huì)觸發(fā)報(bào)警，但不會(huì)出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象。在此過程中，操作員應(yīng)高度重視，并及時(shí)聯(lián)系儀控人員，盡快處理響應(yīng)，以縮短設(shè)備誤動(dòng)時(shí)間。
     熱電阻溫度探頭采用雙支PT100型，若溫度探頭出現(xiàn)故障，可在線使用備用支，避免離線停泵檢修。安裝冗余溫度元器件，使雙點(diǎn)監(jiān)測真正得以有效實(shí)現(xiàn)，避免出現(xiàn)安裝相鄰?fù)叩葐栴}，導(dǎo)致設(shè)備誤動(dòng)現(xiàn)象產(chǎn)生。
其二，采用DCS系統(tǒng)邏輯中比較速率閾值的方式，這是常規(guī)火電廠常用的方式。該方案是先微分計(jì)算止推軸承溫度信號(hào)，得出溫度升高的速率，再利用1個(gè)閾值比較模塊，判斷該探頭信號(hào)的真實(shí)性。
     針對(duì)介質(zhì)測量，PT100型熱電阻具有溫度響應(yīng)的關(guān)系，dT/dt=（Tf-Ts）/RC為溫度響應(yīng)動(dòng)態(tài)的方程。給水泵止推軸承油膜溫度Tf，即其中的介質(zhì)溫度。時(shí)間常數(shù)用RC表示，RC=（hA）-1，介質(zhì)與熱電接觸的面積用A表示；表面的熱傳系數(shù)用h表示。C=pVc，熱電阻接觸的體積用V表示，介質(zhì)密度用p表示，熱電阻比熱容用c表示，熱電阻某時(shí)刻溫度用Ts表示。公式顯示RC時(shí)間常數(shù)與熱電阻溫度的響應(yīng)速率相關(guān)，數(shù)據(jù)也較為穩(wěn)定。運(yùn)用響應(yīng)速率監(jiān)測，可以判斷熱電阻是否能夠進(jìn)行正常探測。
      若溫升速率的比閾值大，此信號(hào)就會(huì)產(chǎn)生擾動(dòng)，運(yùn)用一個(gè)RS觸發(fā)器閉鎖高報(bào)警跳泵信號(hào)，以免給水泵意外跳泵。該方案是防止給水泵跳泵的一種比較有效的方法，但自身也存在一定的問題，例如閾值太小會(huì)閉鎖真實(shí)信號(hào)等。
3結(jié)束語
      綜上所述，改進(jìn)核電廠給水泵系統(tǒng)止推軸承溫度保護(hù)，能夠有效地提升保護(hù)動(dòng)作的可靠性，從而保證機(jī)組安全運(yùn)行。