1089MW核电机组主盘车逻辑分析优化

    刘本帅 刘慧杰 龚帅 任旭东

    中图分类号：TM623 文献标识：A 文章编号：1674-1145（2019）4-189-02

    摘 要 核电汽轮发电机组盘车装置的主要作用是用于机组停机后盘车，使转子连续转动，避免因汽缸自然冷却造成上、下缸温差使转子弯曲；机组冲转前盘车，使转子连续转动24H以上，避免因阀门漏气汽封送汽等因素造成的温差使转子弯曲，盘车的同时还还可发现转子是否弯曲，以及是否出现动静碰磨现象，较长时间的连续盘车可以消除因机组长期停运或存放等其他原因引起的转子非永久性弯曲。盘车的正常启动和停运对机组的安全至关重要，本文通过对比分析及在历次处理盘车故障的基础上，同时针对因盘车投退不到位，需要多专业多部门及时进行保驾及处理，现场待命响应时间久等问题，对主盘车逻辑进行优化分析，可避免由于盘车无法顺利投运造成转子弯曲，威胁机组安全，甚至造成重大经济损失等问题。

    关键词 盘车 故障 逻辑优化

    一、前言

    1089MW核电机组主盘车自动装置，确保机组在冲转前或停机后，转子能连续转动，保证转子受热均匀，避免转子因温差造成变形。较长时间的联系盘车还可以消除机组长期停运和存放或其他原因引起的转子非永久性弯曲。主盘车以电动机为动力，经过液力挠性联轴器和蜗杆减速器传递扭矩到离合器的小齿轮，小齿轮与汽轮发电机组的轴系前端主盘车大齿轮啮合，进入盘车状态。该小齿轮沿轴向移动与大齿轮啮合或脱离，使盘车装置投入或脱离。

    （一）主盘车结构

    主盘车主要由三部分组成：输入部分、输出部分、滑动部分。

    1.输入部分包括：盘车电机、联轴器、蜗杆、涡轮，通过蜗杆带动涡轮转动，减速比为29.5：1实现减速。2.滑动部分：通过带有螺旋滑到的盘车轴带动轴上的啮合齿轮实现。3.输出部分：盘车大齿轮安装在高中压转子端部，通过与离合器小齿轮的啮合带动转子转动。4.液压联轴器配备有2级温度报警，有效保护汽轮机转子、轴承、盘车电机不会过载导致损坏。5.盘车电机：为西门子三相电机，额定电压：380V额定电流：91A；转速：738rpm；电加热器：109W/220V。

    （二）主盘车啮合时序

    1.汽机静止状态的啮合过程。

    （1）在主控选择启动盘车运行后，当转速控制设备检测到整个轴系静止时，接通电磁阀。电磁阀得电，润滑油压推动离合器小齿轮朝与汽机大齿轮方向轴向运动。（2）如果小齿轮的相位齿轮未进入末端结合点，小齿轮继续旋转若干角度直到与大齿轮啮合。（3）盘车电机启动。（4）离合器部分啮合，电磁阀断电。（5）电机减速蜗杆带动小齿轮转动，通过内部的螺旋花键轨道实现小齿轮的完全啮合。

    2.汽机静止状态的啮合过程。

    （1）转速检测器P1卡件检测到汽机转速高于盘车，盘车电机启动。（2）转速检测器P1卡件检测到汽机大轴转速减速到盘车转速时，并且与转速检测器P2卡件相同后，电磁阀001EL得电开启。（3）小齿轮的相位齿与大齿轮初步啮合后电磁阀断电，动力油压消失，小齿轮靠内部机械装置旋转至与汽机大轴完全啮合。（4）汽机大轴由盘车带动在盘车转速。

    二、主盘车逻辑优化

    （一）主盘车逻辑故障背景

    1.2015.04月福清核电2号机组盘车启动过程中，P1卡件出现E14报警主盘车投运失败。2.2016.08月福清核电3号机组盘车启动过程中数次出现E14报警，主盘车投运失败。3.2016.9月福清核电3号机组在执行停机停堆试验过程中汽机转速下降到盘车转速时3GGR001AR上出现E1故障报警主盘车投运失败。

    （二）主盘车优化前逻辑复位方式

    根据现有逻辑在主盘车启动过程中P1卡件会偶发出现E1、E14等故障报警，直接威胁主盘车的顺利启动威胁机组安全，主盘车在故障时会在P1显示屏出现故障代码帮助诊断故障信息，同时向主控室发送故障信号。

    主盘车常见故障代码如下：

    E1 接通时ETG 已经选择。故障：接通小齿轮离合器控制器之前，必须将ETG 选择为OFF。

    E2，n 小齿轮控制器硬件/软件故障。故障：SSS 小齿轮离合器控制器内部有故障。

    E3，n 安全盖拆除。故障：电动机上的安全盖没有到位。

    E4，n 转子转速不一致。故障：P2 转子转速计读数为零，而P1 转速计却显示在旋转。

    E5，n 转子转速不一致。故障：P1 转子转速计读数为零，而P2 转速计却显示在旋转。

    E6，n ETG 电动机没有正确运行。故障：没有用小齿轮离合器控制器选择 ETG 小齿轮，但ETG 小齿轮在旋转。

    E7 从停止状态啮合错误。故障：从停止序列进行啮合期间，电动机启动后小齿轮没有完全啮合。

    E8 转子不转动。故障：从停止状态进行啮合期间，转子在电动机启动后规定期限内没有旋转。

    E9 高速啮合期间小齿轮不旋转。故障：高速啮合期间，在电动机启动后规定期限内小齿轮没有按照正确转速旋转。

    E10 高速啮合错误。故障：高速啮合期间，P2 轉速计示出转子转速提高超过了预定限值。

    E11高速啮合错误。故障：高速啮合期间，P1 转速计示出转子转速提高超过了预定限值。

    E12未用。

    E13 高速啮合错误。故障：高速啮合期间，在电磁阀运行后规定期限内，小齿轮没有啮合。

    E14电机耦合器故障。故障：耦合器超温，或未旋转。

    在操作员发送启动命令后，如启动信号未反馈至DCS或电机停运信号未消失则由于状态不一致会出现GGR662KA故障DIST报警，由于故障报警的存在此时操作员无法点击盘车电机本体进行停运主盘车进而无法发送任何命令。优化前的故障复位操作步骤如下：

    1.就地确认主盘车电机003MO已经停运，若主盘车电机未停运，则就地停运盘车电机。

    2.在工程師站复位主盘车故障。

    3.在盘车就地控制柜复位盘车故障，确认P1/P2/P3卡件状态正常，无报警出现。

    4.主控操作员 再次启动盘车。根据现有经验主盘车逻辑故障一般发生在电磁阀断电后，此时离合器小齿轮已经与盘车大齿轮进行了初步的啮合，制约辅助盘车的启动，此时需要逆时针方向旋转盘车电机联轴器使小齿轮脱限位信号触发，如果主盘车电机联轴器逆时针旋转不能使主盘车脱限位信号触发，则需要机械人员打开前箱人孔，借助人力手动推动离合器小齿轮至退出位直至002SM信号触发，此时再次启动辅助盘车。而行车盘车启动则需要更复杂的人力物力，首先仪控需要拆掉低发（6-7瓦）联轴器上GME315MV振动探头，机械人员拆除联轴器罩壳，使用钢丝绳进行盘车，每半小时旋转180°。

    （三）主盘车逻辑优化方案

    综上所述，主盘车故障后由于DIST报警的存在导致操作员无法发送盘车的相关命令，为了解决这个问题考虑首先将DIST故障命令复位，然后再重新发送启动盘车命令。

    根据现有逻辑对主盘车控制逻辑进行优化，在GGR003MO控制逻辑中，盘车报警GGR701SY触发后，主控通过点击GGR005KG故障手动停运功能按钮，停运主盘车电机，复位 DIST故障报警，同时复位主盘车GGR003MO启动命令，同时为了避免盘车启动后现场偶发GGR701SY故障报警，操作员点击GGR005KG使主盘车意外停运，复位逻辑中增加主盘车“OFF”反馈。

    主盘车逻辑优化后复位步骤如下：

    1.主控室操作员确认盘车电机停运，如若盘车电机运行，就地手动停运盘车电机。2.确认主控室GGR701SY触发。3.确认主盘车“OFF”反馈存在。4.主控点击GGR005KG消除“DIST”故障。5.就地复位卡件故障。6.主控室重新投入盘车，确认盘车启动成功。

    三、结语

    盘车系统作为汽轮发电机组重要设备之一，其能否正常投运关系到整个汽轮发电机组相关设备的安全，关系到机组是否能够停运或启动，本文从历次盘车故障情况下需要多专业多部门配合进行复位的角度出发，结合现场实际对盘车逻辑进行优化，优化后可以大大降低在机组紧急停机情况缺少专业人员保驾情况下，如盘车不能顺利启动的情况操作员可直接复位故障重新启动盘车，有效降低汽轮发电机组大轴弯曲风险。

    参考文献：

    [1] 陶功新.设备运行维护手册主盘车装置[M].东方汽轮机有限公司，2015-04-15.

    [2] 罗贤龙等.1、2号机主辅盘车故障统计及原因分析报告[R].