某研究堆消防水泵控制异常问题的分析与研究_肖劲帆.pdf

某研究堆消防水泵控制异常问题的分析与研究肖劲帆，魏可可，杨晓杰，马树波，彭吉珊（中国核动力研究设计院，四川 成都 ）摘要：某研究堆消防系统在调试期间，个消防水泵电机均无法正常启动，无法保障消防系统的正常运行以及反应堆的消防安全。通过分析控制电路，判断可能出现的故障，并对电路相应的部分进行测试，检查出故障所在位置并分析故障出现的原因。通过对故障的分析，提出相应的修改方案，最终解决了消防水泵电机启动异常问题，为消防系统的正常运行提供了有效保障。关键词：研究堆；消防系统；电机控制中图分类号：，（，）：，：；收稿日期：引言某研究堆的消防水泵用于为厂房提供消防水，在非火灾的情况下维持整个厂房的管网压力，使水干管压力保持在设定压力以上，保证发生火灾时管网有足够的压力喷水灭火。在进行该研究堆的消防水泵手动控制调试时，发现个水泵电机均无法启动，该问题将导致消防系统运行异常，当发生火灾时消防水泵无法得到动力，无法进行有效灭火，因此具体分析及解决电机无法启动的问题对该研究堆的安全非常重要。控制方式如图所示，厂房内共有个消防水泵，有手动控制与自动控制种控制方式，手动控制由消防远程手动控制盘上的对按钮实现，自动控制通过消防联动控制系统监测水干管压力值实现。水泵三用一备，当水干管压力低于设定压力时，一号消防水泵启动；当水干管压力低于设定压力时，二号消防水泵启动；当水干管压力低于设定压力时，三号消防水泵启动；任意一水泵启动失败则启动四号水泵；当水干管压力高于设定压力 时停止相应水泵运行。图 消防水泵电机控制电路图每个消防水泵电机的主要控制电路如图所示，虚线框内为消防系统电路，框外为电机控制箱内电路。电机的手动控制由消防远程控制盘上的 和 按钮实现，按下 可使继电器 线圈得电，常开触点闭合，进而使继电器 线圈得电，常开触点闭合，使 线圈所在回路保持通路，同时使接触器 线圈得电，的常开触点闭合将电机的线圈与电源接通，电机启动；按下 可使继电器 线圈得电，常闭电工技术自动控制 触点断开，线圈失电，常开触点断开使 线圈失电，常开触点断开将电机电源切断，电机停止运行。电机的自动控制由消防联动控制系统实现，系统可以对继电器、线圈施加 直流电压，、的作用与手动控制方式中的、一致，控制电机启动，控制电机停止。图消防水泵电机控制电路图故障分析与排查 消防远程手动控制盘故障排查为了验证消防远程手动控制盘控制回路是否正常，第一步直接测量 直流电源两端电压，测得结果为 ，即电源输出电压正常；第二步在按住 时测量继电器 线圈两端的电压，测得值为，由此可以判断按钮或线路存在问题；第三步测量按钮两端的电压，测得结果为 ，即该回路线路正常，若按钮存在故障，则此时按住按钮测量按钮两端的电压结果应保持不变，而实际测得，即按钮无异常，此时持续按住按钮，测量电源两端电压为，检查电源发现电源报警指示灯点亮。查阅电源相关资料发现电源功率有限，当负载电阻小于 时，电源会启动过功率保护并自动切断电源且相应指示灯点亮，而继电器型号为 ，线圈电阻测得为，故电源无法驱动该继电器。电机控制箱故障排查为了继续验证电路其他部分的功能，临时将电源更换为信号发生器，并设置输出电压为，最大允许电流为。之后再次测试，按下 后消防水泵仍未启动，且继电器 未产生接通响声，按住 后测量发现继电器 的常开触点仍为断开状态，而继电器 线圈两端电压为 ，查阅 继电器相关资料发现该继电器线圈 、端子应分别与 直流电源的正极、负极相连，反接无法使继电器吸合。将电源正负极对调后，通过 启动消防水泵电机，通过 停止消防水泵电机运行，依次操作台电机均正常启动与停止，再通过给消防联动控制系统注入信号模拟水干管压力降低，压力依次低于设定压力、设定压力、设定压力时，一号消防水泵、四号消防水泵、三号消防水泵依次启动，二号消防水泵电机则未启动。消防联动控制故障排查模拟水干管压力低于设定压力时四号消防水泵启动，说明压力设定及消防联动控制系统对压力信号的处理无异常。之后在继电器 线圈两端直接施加 直流电源，电机仍未启动，此时测量继电器 常开触点两端电压为，即继电器 工作正常，再测量继电器 线圈两端电压，结果为，由于手动操作二号消防水泵电机能正常启动，说明继电器 及之后电路不存在故障。保持 直流电源施加在继电器 线圈上，将继电器 线圈所在回路电源断开，依次测量继电器、触点通断情况，测得、触点为通，触点为断，由此可以判断继电器 线圈两端仍存在电压。检查 按钮发现，在手动操作二号消防水泵电机停止时 按钮存在卡涩，按下后未完全复位。将 按钮复位后恢复继电器 线圈所在回路电源，并再次模拟水干管压力依次低于设定压力、设定压力，一号消防水泵、二号消防水泵依次启动，至此所有故障已排查完成。解决方案对于 继电器电阻过小以及 直流电源正负极反接的问题，通常直接更换内阻大于 的继电器并对调线圈接线端子即可，但消防水泵电机及其控制箱在研究堆这种特殊场合被列为 级设备，要修改其结构就必须进行安全性分析等复杂流程。除了在电机控制箱进行电路修改，还可以在消防远程手动控制盘进行修改，消防远程手动控制盘作为一般设备，对其进行修改只需设计方确认可行性即可。若将该控制盘内的带过功率保护的电源更换为更高功率的电源并将正负极对调，则可解决以上问题，但该电源与按钮是集成在控制盘上的，且电源还要对其他设备进行供电，更换电源成本高，且可能会对其他设备产生影响。鉴于电源不便修改，在该控制盘集成电路输出端子后进行修改。对于电源功率过小的问题，可以选用型号为 ，额定电压为直流 的继电器，其电阻为 （），由其替换继电器 、并将正负极对应即可（如图所示），记为 、。再在控制盘内添加一个直流 电源并将正负极与原电源对调，通过继电器 、常开触点接至控制盘输出到电机控制箱的端子与继电器、线圈相连。通过以上修改，按下 、按钮后电源即可驱动继电器 、，、即 可 由 新 电 源 驱 动，从而实现电机的启动与停止。（下转第 页）自动控制电工技术路还是液压控制回路存在故障。若是电气控制回路故障，则检查球阀关闭条件是否满足，检查相应的位置开关本体及其信号回路以及 内部程序、开入量、开出量是否正确。若是液压控制回路故障，则检查球阀液压回路上的控制电磁阀、配压阀是否卡涩，重点检查接力器控制配压阀、球阀位置联锁操作油配压阀和接力器换向阀，必要时对阀门进行拆卸、清洗，并更换球阀液压系统润滑油。若球阀实际已在全关位置，则检查球阀全关位置开关本体及其信号回路是否故障。球阀异常关闭分析在电站投入初期，为了防止机组在运行过程中出现球阀异常情况时，球阀本身未能及时动作关闭球阀，从而进一步造成球阀设备损坏，结合实际情况，在机组保护逻辑中设置了球阀异常关闭保护，该保护是为防止机组运行过程中球阀突然关闭而设置的，在球阀全开后才会投入。球阀 异 常 关 闭 保 护 逻 辑（！（）为：球阀全开后，“球阀异常关闭标志位”置，当“球阀 开度及以上位置信号”满足，且“球阀 开度及以上位置信号”复归时，延时机组紧急事故停机。为防止机组运行过程中球阀异常关闭，在机组单元监视界面开机条件中加入“球阀异常关闭标志位”项目，当出现球阀异常关闭情况时，机组保护动作停机，保证设备安全。在开机前应检查“球阀异常关闭标志位”项目状态色标是否显示正常，若显示红色，则标志位已置，此时开机条件不满足，应及时调整机组优先权，并联系检修人员尽快将该标志位复位，以保证机组可用。结语经过对溧阳抽水蓄能电站进水球阀在运行过程中出现的各种异常情况进行分析、总结，找出合适的处理办法，以尽快消除球阀异常现象，保证设备安全稳定运行。参考文献 水轮机进水球阀选用、试验及验收规范 全玲琴水轮机及其辅助设备北京：水利水电出版社，国网新源控股有限公司抽水蓄能机组及其辅助设备技术机组调试及试运行北京：中国电力出版社，（上接第 页）图消防水泵电机控制电路图对于二号消防水泵电机启动失败的问题，更换集成电路板上的按钮即可解决，并对其他按钮进行相关检查，防止此类故障再次出现。通过对以上问题的解决，顺利完成了对消防水泵电机的调试，为该研究堆的消防安全提供了充分的保障。结语针对消防水泵电机控制异常的问题，依次对消防远程手动控制盘、电机控制箱、消防联动控制系统进行检查，分析并测试了电源、继电器、按钮的故障，并根据故障原因提出了合适修改方案，使电机可正常控制及运行，有效保障消防系统的运行。参考文献 孙世杰，毛艺乔，高燊甫，等 某研究堆建立综合管理体系探究设备管理与维修，（）：严建华，欧鸣雄，滕国荣，等核安全级水泵鉴定试验系统模块化设计研究核动力工程，（）：吕冰，魏一鸣，肖卫镇浅析电磁继电器的选型及可靠使用 电子世界，（）：电工技术自动控制