汽机旁排阀限位开关信号高频振荡分析及处理

汽机旁排阀限位开关信号高频振荡分析及处理

陶慧杰

中核集团三门核电有限公司浙江三门317112

摘要：汽机旁路系统通过旁排阀将主蒸汽引至凝汽器，达到停机不停堆的功能。当旁排阀全开时，其限位开关输出的阀位状态反馈信号在0~24V之间高频振荡，信号极不稳定，影响正常逻辑控制。为保证阀位状态反馈可靠，经过分析试验，确认通过在限位开关侧加装电容的方式，可以有效消除限位开关信号高频振荡，实现控制逻辑精准执行。

关键词：旁排阀；限位开关；高频振荡

1旁路阀简介

汽机旁路系统在汽轮机启动、甩负荷、汽轮机跳闸和反应堆停堆等工况下，通过汽轮机旁排阀以可控的方式将多余的蒸汽引至凝汽器，达到停机不停堆的目的。凝汽器设水幕喷淋阀，受主控室阀门开关指令和旁排阀阀位反馈信号共同控制。

当凝汽器水幕喷淋阀处于AUTO模式时，任意一个旁排阀开，都会使得凝汽器水幕喷淋阀开。为了保证凝气器水幕喷淋阀精准受控，需要旁排阀的阀位反馈信号稳定准确。所以在电厂Ovation系统中对阀位反馈信号稳定性提出了较高的要求。

2问题概述

2013年，三门核电在对汽轮机旁排阀进行流量测试时发现，当旁排阀处于全开状态时，限位开关会产生高频振荡信号。阀门设计/供货方三菱表示在日本国内电厂中，汽轮机旁排阀全开时，限位开关产生的超过2000Hz的高频振荡信号会严重影响电厂的控制系统（MELTAC系统），其原因是当汽轮机旁排阀到达100%的阀门开度时，阀门实际上已经处于全开位置，但是全开位置的反馈信号不是保持在ON状态，而是在ON和OFF状态之间快速切换，导致限位开关信号一直处于振荡状态。因此，需要三门核电判断该情况是否会对本电厂的控制系统产生影响。三门核电通过对国内其他核电厂进行调研后得知，国内某核电厂与三门核电采用了相同系列的限位开关，同样存在阀门在开位置时产生信号抖动情况。

电厂控制系统设计方西屋表示，该信号通过时间顺序模块（SequenceofEventsmodules，SOE模块）输入到Ovation系统。而Ovation系统要求信号在进入SOE模块之前必须是干净的。当信号回路频率达到2000Hz时，会导致Ovation系统无法可靠地识别阀位信号，极有可能会对阀门造成误动作或不动作等不利影响。

为分析信号振荡发生的具体原因，三菱对阀门分别处于开位和关位状态进行试验并记录阀门振动情况，和限位开关信号的振荡情况。实验发现，当阀门处于关位状态时，由于没有流体流经阀门，阀门本身不会发生振动，限位开关不会产生高频振荡信号。

反之，当阀门处于开位置时，常开触点闭合，阀门因流体经过而产生振动，同时导致限位开关产生高频振荡信号。当阀门逐渐打开，达到100%开度时，限位开关的输出信号在0~24V之间高频振荡，信号曲线“如图1所示”。

图1阀门开位置时的限位开关信号

3限位开关信号高频振荡解决措施及施工方案

3.1解决措施分析

西屋表示可以为项目生产专用的信号过滤器，对质量不好的信号进行处理，三菱则建议在软件逻辑中增加ON和OFF延时，但是上述两种方法仅对信号进行处理。对于限位开关来说，信号振荡问题依旧存在，长期工作在高频振荡的工况下，会影响其正常工作寿命。

一个合格的阀门及其限位开关，应该能够向外输出干净稳定的信号。从这个角度来说，是阀门的质量/设计存在缺陷，需要对阀门进行调整。因此三菱提出在限位开关侧增加电容以过滤高频振荡信号。

三菱通过实验验证了在限位开关的电路回路中增加电容以过滤高频振荡信号的有效性。限位开关在加装了电容器之后，当振动频率达到1000Hz及以上时，限位开关输出的信号波形平稳，基本不振荡，较未加装电容器时限位开关输出的高频振荡波形有了显著的改进。经过试验确认，加装的电容容量达到4μF即可对限位开关的高频振荡信号进行有效过滤。

该方案经三菱试验证实可行，且就地设备只需新增电容，现场施工方便，具备施工条件，同时又满足向Ovation系统提供干净信号的需求，经三门核电评估，接受该解决措施。

3.2现场施工方案

经三门核电与三菱协商讨论，具体的现场修改方案“如图2所示”，在汽轮机旁排阀的限位开关开侧新增一个接线箱。

图2接线盒安装示意图

在接线箱中处并联电容的接线方式“如图3所示”，在限位开关的33ao（限位开关开位置）回路中，并联一组等效为4μF、由电容和电阻组成的回路，以此来过滤高频振荡信号。

图3电容器安装示意图

4结束语

本文分析旁排阀阀位信号产生高频振荡的原因，从实用性、可靠性、经济性、便捷性、等方面综合考虑，最终确认在限位开关回路中并联电容的方式来消除高频振荡。在对现场工程进展、设计变更、工程费用造成尽可能低的影响的情况下，及时、有效地解决了现场问题，为后续同类问题的解决提供了借鉴。