核電廠給水泵系統止推軸承溫度保護改進

摘要：對核電廠給水泵系統止推軸承溫度保護改進工作進行探討，簡述止推軸承溫度監測、優化溫度保護控制邏輯，以期為提升核電廠給水泵系統工作效率提供可借鑒的經驗。
      對于核電廠給水泵而言，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指標。但由于探頭和線路故障的問題，易發生溫度測量元件熱阻信號跳變和超限的情況，導致溫度保護誤動情況出現。為了防止溫度保護誤動引起的水泵設備跳泵現象出現，影響機組的經濟性和安全性，應優化溫度保護控制邏輯，使得核電廠整體運行的效果更好。

1簡述止推軸承溫度監測
     二回路水力供應由某核電廠承擔，對泵組安全可靠進行衡量的一個重要標準就是止推軸承溫度監測。
      核電廠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，但旋轉設備自身會產生較大振動，總會引起接線松動、電阻斷線以及線路接觸不良等相關的問題出現，導致測點的采集信號出現跳變，造成泵組出現誤跳泵現象。某核電廠給水泵止推軸承溫度監測在原設計中屬于單點保護，即每塊止推軸承上溫度探頭僅有1個，該探頭一旦因高溫觸發報警系統，會導致跳泵。該方案能夠使泵組自身獲得最大程度的保護，但從核電廠機組的經濟性和安全性來看，其設計仍存在諸多弊端。基于此，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概率，如何保證泵組安全性、維持機組經濟性和穩定性。
2優化溫度保護控制邏輯
     邏輯保護的關鍵在于保護溫度正確動作如何得以保證，以免由于溫度信號的跳變而導致產生保護誤動現象。可以某核電廠為例，說明止推軸承溫度高跳泵的保護邏輯：某核電廠擁有核電1000MW的發電機組，每臺機組配備有3個給水泵組，其中正常運行的有2臺，作為備用的有1臺。無論是壓力級泵、水泵前置泵還是液力耦合器，都設計了止推軸承溫度探頭，通過機柜和接線盒，進入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設計屬于單點跳泵，即溫度測點的任何一個溫度比定值高，給水泵跳泵和給水泵溫度的保護動作。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，也可能出現誤動，機組的這種設計存在局限性，會給自身的安全穩定帶來很大的隱患。結合其他常規火電廠的實際情況，下面的2種方案可在現場實施：
      其一，與優化邏輯問題相結合，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家的產品，2個溫度元器件在溫度高信號同時出現時，就會觸發報警，1s以后，觸發跳泵邏輯。此外，為了降低拒動保護概率，利用DCS中的壞點監測對探頭進行失效判斷，并參與邏輯跳泵。若出現任何觸發高信號和斷線等相關故障，都會觸發報警，但不會出現跳閘現象。在此過程中，操作員應高度重視，并及時聯系儀控人員，盡快處理響應，以縮短設備誤動時間。
     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，使雙點監測真正得以有效實現，避免出現安裝相鄰瓦等問題，導致設備誤動現象產生。
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個閾值比較模塊，判斷該探頭信號的真實性。
     針對介質測量，PT100型熱電阻具有溫度響應的關系，dT/dt=（Tf-Ts）/RC為溫度響應動態的方程。給水泵止推軸承油膜溫度Tf，即其中的介質溫度。時間常數用RC表示，RC=（hA）-1，介質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，介質密度用p表示，熱電阻比熱容用c表示，熱電阻某時刻溫度用Ts表示。公式顯示RC時間常數與熱電阻溫度的響應速率相關，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行正常探測。
      若溫升速率的比閾值大，此信號就會產生擾動，運用一個RS觸發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題，例如閾值太小會閉鎖真實信號等。
3結束語
      綜上所述，改進核電廠給水泵系統止推軸承溫度保護，能夠有效地提升保護動作的可靠性，從而保證機組安全運行。