核電廠(chǎng)給水泵系統止推軸承溫度保護改進(jìn)

摘要：對核電廠(chǎng)給水泵系統止推軸承溫度保護改進(jìn)工作進(jìn)行探討，簡(jiǎn)述止推軸承溫度監測、優(yōu)化溫度保護控制邏輯，以期為提升核電廠(chǎng)給水泵系統工作效率提供可借鑒的經(jīng)驗。
      對于核電廠(chǎng)給水泵而言，溫度測量是非常重要的參數，是泵組安全可靠保護的重要技術(shù)指標。但由于探頭和線(xiàn)路故障的問(wèn)題，易發(fā)生溫度測量元件熱阻信號跳變和超限的情況，導致溫度保護誤動(dòng)情況出現。為了防止溫度保護誤動(dòng)引起的水泵設備跳泵現象出現，影響機組的經(jīng)濟性和安全性，應優(yōu)化溫度保護控制邏輯，使得核電廠(chǎng)整體運行的效果更好。

1簡(jiǎn)述止推軸承溫度監測
     二回路水力供應由某核電廠(chǎng)承擔，對泵組安全可靠進(jìn)行衡量的一個(gè)重要標準就是止推軸承溫度監測。
      核電廠(chǎng)給水泵系統止推軸承溫度監測通常采用熱電阻元器件，該元器件靈敏度、測量精度高，且測溫的穩定性好，但旋轉設備自身會(huì )產(chǎn)生較大振動(dòng)，總會(huì )引起接線(xiàn)松動(dòng)、電阻斷線(xiàn)以及線(xiàn)路接觸不良等相關(guān)的問(wèn)題出現，導致測點(diǎn)的采集信號出現跳變，造成泵組出現誤跳泵現象。某核電廠(chǎng)給水泵止推軸承溫度監測在原設計中屬于單點(diǎn)保護，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)報警系統，會(huì )導致跳泵。該方案能夠使泵組自身獲得最大程度的保護，但從核電廠(chǎng)機組的經(jīng)濟性和安全性來(lái)看，其設計仍存在諸多弊端?；诖?，主要分析和研究的內容是：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、維持機組經(jīng)濟性和穩定性。
2優(yōu)化溫度保護控制邏輯
     邏輯保護的關(guān)鍵在于保護溫度正確動(dòng)作如何得以保證，以免由于溫度信號的跳變而導致產(chǎn)生保護誤動(dòng)現象?？梢阅澈穗姀S(chǎng)為例，說(shuō)明止推軸承溫度高跳泵的保護邏輯：某核電廠(chǎng)擁有核電1000MW的發(fā)電機組，每臺機組配備有3個(gè)給水泵組，其中正常運行的有2臺，作為備用的有1臺。無(wú)論是壓力級泵、水泵前置泵還是液力耦合器，都設計了止推軸承溫度探頭，通過(guò)機柜和接線(xiàn)盒，進(jìn)入DCS控制系統，參與計算邏輯。
給水泵的前和后止推軸承溫度保護原來(lái)設計屬于單點(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動(dòng)作。該調序對泵組具有很大的保護作用，但是根據熱電阻的特點(diǎn)，也可能出現誤動(dòng)，機組的這種設計存在局限性，會(huì )給自身的安全穩定帶來(lái)很大的隱患。結合其他常規火電廠(chǎng)的實(shí)際情況，下面的2種方案可在現場(chǎng)實(shí)施：
      其一，與優(yōu)化邏輯問(wèn)題相結合，在止推軸承溫度保護方面，某核電給水泵系統采取了“兩取兩冗余”的設計方案，即新加了1個(gè)測量溫度的元件參與邏輯保護。原元器件與新加溫度元器件都是同一廠(chǎng)家的產(chǎn)品，2個(gè)溫度元器件在溫度高信號同時(shí)出現時(shí)，就會(huì )觸發(fā)報警，1s以后，觸發(fā)跳泵邏輯。此外，為了降低拒動(dòng)保護概率，利用DCS中的壞點(diǎn)監測對探頭進(jìn)行失效判斷，并參與邏輯跳泵。若出現任何觸發(fā)高信號和斷線(xiàn)等相關(guān)故障，都會(huì )觸發(fā)報警，但不會(huì )出現跳閘現象。在此過(guò)程中，操作員應高度重視，并及時(shí)聯(lián)系儀控人員，盡快處理響應，以縮短設備誤動(dòng)時(shí)間。
     熱電阻溫度探頭采用雙支PT100型，若溫度探頭出現故障，可在線(xiàn)使用備用支，避免離線(xiàn)停泵檢修。安裝冗余溫度元器件，使雙點(diǎn)監測真正得以有效實(shí)現，避免出現安裝相鄰瓦等問(wèn)題，導致設備誤動(dòng)現象產(chǎn)生。
其二，采用DCS系統邏輯中比較速率閾值的方式，這是常規火電廠(chǎng)常用的方式。該方案是先微分計算止推軸承溫度信號，得出溫度升高的速率，再利用1個(gè)閾值比較模塊，判斷該探頭信號的真實(shí)性。
     針對介質(zhì)測量，PT100型熱電阻具有溫度響應的關(guān)系，dT/dt=（Tf-Ts）/RC為溫度響應動(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)間常數與熱電阻溫度的響應速率相關(guān)，數據也較為穩定。運用響應速率監測，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，此信號就會(huì )產(chǎn)生擾動(dòng)，運用一個(gè)RS觸發(fā)器閉鎖高報警跳泵信號，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(wèn)題，例如閾值太小會(huì )閉鎖真實(shí)信號等。
3結束語(yǔ)
      綜上所述，改進(jìn)核電廠(chǎng)給水泵系統止推軸承溫度保護，能夠有效地提升保護動(dòng)作的可靠性，從而保證機組安全運行。