楊宇奇　張?zhí)旌健±捎駝P　熊國(guó)華

【摘 要】繼電器觸點(diǎn)動(dòng)作時(shí)間不同，會(huì)引發(fā)競(jìng)爭(zhēng)（冒險(xiǎn)）現(xiàn)象，導(dǎo)致控制回路無法正常工作。針對(duì)某核電廠主給水隔離控制回路存在繼電器觸點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)現(xiàn)象導(dǎo)致控制回路產(chǎn)生自激振蕩的現(xiàn)象，論文詳細(xì)分析了缺陷產(chǎn)生的原因，并提出了優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，保證了核電廠主給水隔離功能的正常運(yùn)行。

【Abstract】Due to the different actuation time of the relay contacts， it will lead to the phenomenon of competition and adventure， even make the control loop unavailable. Aiming at the self-excited oscillation phenomenon caused by relay contacts competition in main feedwater isolation control loop of nuclear power plant， this paper analyzes the causes of defects in detail and puts forward an optimal design scheme to ensure the normal operation of the main feedwater isolation function of nuclear power plants.

【關(guān)鍵詞】核電廠;主給水;自保持;繼電器觸點(diǎn)

【Keywords】 nuclear power plant; main feedwater; self-holding; relay contacts

【中圖分類號(hào)】TM623? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號(hào)】1673-1069（2019）09-0175-03

1 概述

核電廠主給水系統(tǒng)（ARE）的功能是將凝結(jié)水可控地送往三臺(tái)蒸汽發(fā)生器，并根據(jù)汽輪機(jī)功率控制蒸汽發(fā)生器二次側(cè)的水位。在機(jī)組發(fā)生啟動(dòng)安注的事故工況時(shí)，安注信號(hào)會(huì)觸發(fā)一系列下游系統(tǒng)及設(shè)備動(dòng)作，包括停堆、啟動(dòng)安住、ARE主給水隔離、啟動(dòng)ASG輔助給水、啟動(dòng)應(yīng)急柴油機(jī)等，其中ARE主給水隔離會(huì)同時(shí)將ARE調(diào)節(jié)閥和電動(dòng)隔離閥關(guān)閉。

安注信號(hào)觸發(fā)方式分為自動(dòng)觸發(fā)和手動(dòng)觸發(fā)兩種，在事故工況下通過手動(dòng)觸發(fā)安注時(shí)，主控操作員手動(dòng)按下安注按鈕RPA/RPB058TO來啟動(dòng)安注，觸發(fā)的主給水隔離關(guān)閥指令為短時(shí)信號(hào)，信號(hào)持續(xù)時(shí)間小于ARE電動(dòng)隔離閥的關(guān)閥行程時(shí)間20s，因此，ARE電動(dòng)隔離閥無法實(shí)現(xiàn)完全關(guān)閉，進(jìn)而影響主給水隔離功能的實(shí)現(xiàn)。為解決這一問題，在主給水隔離控制回路增加前延時(shí)繼電器及輔助繼電器實(shí)現(xiàn)ARE主給水隔離短時(shí)信號(hào)的自保持功能，從而保證ARE電動(dòng)隔離閥的有效關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)主給水隔離功能，如圖2所示，以ARE052VL（A列主給水隔離控制信號(hào)）為例，當(dāng)RPA058TO短時(shí)按下并松開，短時(shí)觸發(fā)RPA主給水隔離信號(hào)，關(guān)閥繼電器ARE701XF短時(shí)得電勵(lì)磁，通過其常開觸點(diǎn)閉合形成自保持回路，此時(shí)電動(dòng)隔離閥ARE052VL開始關(guān)閥行程，同時(shí)延時(shí)繼電器ARE721XT得電開始計(jì)時(shí)25s，25s后電動(dòng)隔離閥完全關(guān)閉，ARE721XT輸出高電平勵(lì)磁輔助繼電器ARE721XR，其常閉觸點(diǎn)的斷開，ARE701XF/ARE721XT/ARE721XR全部失磁，ARE701XF的常開觸點(diǎn)斷開實(shí)現(xiàn)自保持回路的復(fù)位，整個(gè)電動(dòng)隔離閥的關(guān)閥過程結(jié)束。

2 主給水隔離控制回路電路分析

在對(duì)控制回路進(jìn)行功能鑒定時(shí)發(fā)現(xiàn)，ARE721XT延時(shí)25s后，本應(yīng)處于斷開（復(fù)位）狀態(tài)的ARE701XF常開觸點(diǎn)未實(shí)現(xiàn)斷開，自保持電路未實(shí)現(xiàn)復(fù)位，且ARE721XR與ARE721XT形成振蕩電路，ARE721XR的觸點(diǎn)不斷吸合、釋放。

經(jīng)分析，在繼電器觸點(diǎn)的動(dòng)作過程中，受到機(jī)械慣性、機(jī)械位移量及電磁慣性等因素的影響，相關(guān)觸點(diǎn)的動(dòng)作在時(shí)間上產(chǎn)生時(shí)延，不能按照預(yù)先設(shè)定的時(shí)序依次動(dòng)作，從而引起電路的誤動(dòng)作，這就是競(jìng)爭(zhēng)（冒險(xiǎn)）現(xiàn)象[1]。如圖3所示，繼電器觸點(diǎn)產(chǎn)生的動(dòng)作時(shí)延主要原因有兩個(gè)：

一是觸點(diǎn)機(jī)械行程時(shí)延，對(duì)同一型號(hào)的繼電器，由于其物理結(jié)構(gòu)決定，其機(jī)械觸點(diǎn)通常按照先斷后合的順序動(dòng)作;

二是線圈通斷電時(shí)延，即繼電器的吸合與釋放的時(shí)延不同，其長(zhǎng)短取決于該線圈充電和放電時(shí)間常數(shù)，通常斷電時(shí)延大于通電時(shí)延。

由圖4可知，ARE721XR的復(fù)位時(shí)序只有幾毫秒的時(shí)間，存在短時(shí)置1信號(hào)的開啟（復(fù)位）回路[2]，因此，就存在與

ARE701XF觸點(diǎn)動(dòng)作相互競(jìng)爭(zhēng)的風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)復(fù)位瞬間繼電器觸點(diǎn)的動(dòng)作時(shí)序進(jìn)行分析：

①當(dāng)ARE721XT延時(shí)25s后勵(lì)磁ARE721XR，其常閉觸點(diǎn)斷開復(fù)位自保持回路，此時(shí)ARE701XF/ARE721XT/ARE721XR都失磁，由于此時(shí)ARE701XF常閉觸點(diǎn)還未斷開（受釋放時(shí)間和運(yùn)動(dòng)零件行程時(shí)間影響）;

②ARE721XR的常閉觸點(diǎn)由于勵(lì)磁端失電重新閉合，使得自保持回路重新建立，ARE701XF/ARE721XT/ARE721XR重新勵(lì)磁;

③ARE721XT重新勵(lì)磁并驅(qū)動(dòng)ARE721XR，使得ARE721XR常閉觸點(diǎn)重新打開，如此循環(huán)往復(fù)，形成振蕩，由于ARE721XT延時(shí)有效的最小時(shí)間為500ms，因此，振蕩周期內(nèi)不會(huì)再產(chǎn)生25s的延時(shí)效果。

3 主給水控制回路的優(yōu)化方案

通過以上對(duì)主給水隔離控制自保持控制回路繼電器觸點(diǎn)振蕩的原因進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)問題的關(guān)鍵是如何將關(guān)閥繼電器ARE701XF和輔助繼電器ARE721XR觸點(diǎn)動(dòng)作的時(shí)序錯(cuò)開，使ARE721XR/ARE701XF復(fù)位有了先后順序，從而消除競(jìng)爭(zhēng)（冒險(xiǎn)）現(xiàn)象，優(yōu)化方案如圖5所示。

對(duì)復(fù)位瞬間繼電器觸點(diǎn)的動(dòng)作時(shí)序進(jìn)行分析：

①當(dāng)ARE721XT延時(shí)25s后，ARE721XR勵(lì)磁，其常閉觸點(diǎn)先斷開，使得ARE701XF失磁，其常開觸點(diǎn)先斷開;

②ARE701XF常開觸點(diǎn)斷開使得ARE721XT/ARE721XR失磁，其常閉觸點(diǎn)再閉合;

③觀察記錄儀，兩個(gè)觸點(diǎn)復(fù)位動(dòng)作時(shí)差大約在2ms，規(guī)避了競(jìng)爭(zhēng)（冒險(xiǎn)）現(xiàn)象。

4 結(jié)論

在繼電器控制回路設(shè)計(jì)過程中，通常是靜態(tài)分析控制電路的繼電器動(dòng)作，未考慮繼電器觸點(diǎn)的動(dòng)作時(shí)序。由于繼電器的勵(lì)磁線圈的電磁慣性、釋放時(shí)間和運(yùn)動(dòng)零件行程時(shí)間等因素，使得繼電器勵(lì)磁線圈的得電/失電、觸點(diǎn)的斷開/閉合存在一定的時(shí)間差。核電廠主給水隔離功能因兩個(gè)繼電器的觸點(diǎn)動(dòng)作時(shí)序的偏差，導(dǎo)致主給水隔離自保持回路無法復(fù)位，產(chǎn)生自激振蕩現(xiàn)象。

通過對(duì)繼電器觸點(diǎn)動(dòng)作時(shí)序的動(dòng)態(tài)分析，并對(duì)控制回路的繼電器動(dòng)作時(shí)序進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，避免了因繼電器觸點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)導(dǎo)致主給水功能隔離無法復(fù)位的故障，從而保證了主給水隔離功能的實(shí)現(xiàn)。

【參考文獻(xiàn)】

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