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【摘 要】论文通过对某核电厂温度信号突变事件分析，提出了采用温度变化速率报警功能块等改进措施，防止由于输入温度信号突变而影响控制回路自动调节的功能。
【Abstract】In this paper， through the analysis of the abrupt change of temperature signal in a nuclear power plant， the improvement measures such as the temperature change rate alarm function block are put forward， to prevent the automatic adjustment function of control loop affected by the abrupt change of input temperature signal.
【關键词】温度信号；突变；变化速率报警；改进
【Keywords】Temperature signal；Abrupt change；Change rate alarm；Improvement
【中图分类号】TK39 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）08-0151-02
1 引言
在核电厂的生产过程中，温度信号被广泛用于监测系统和设备的运行状态，参与自动调节和保护控制，是非常重要的热工测量参数。由于现场条件复杂多变，温度信号在测量、传递或处理过程中可能出现异常突变，这就需要分析具体原因，并采取相应措施，避免其带来不利影響。
2 问题描述
2015.04.27 15：40左右，某核电厂2号机组发电机定子冷却水入口温度传感器GST001MT数值在现场温度基本不变的情况下由44.31℃开始出现小幅下降，15：46：51下降至43.1℃，在1秒后突变为38.81℃（如图1），导致发电机定子冷却水流量控制阀GST015VD瞬时全关，定子冷却水出口温度在随后的二十多分钟内不断上涨，最高达到了高二报警值80℃以上，接近保护跳机设定值。而后通过操作员的及时干预，手动开启了定子冷却水流量控制阀GST015VD，定子冷却水温度才逐渐稳定并回到正常值范围。经维修人员检查GST001MT就地及DCS板卡端的接线均牢固，热电阻温度探头的绝缘、连续性检查等也未发现异常[1]。维修人员在更换DCS板卡后，GST001MT数值才恢复正常。此次事件虽未产生跳机等严重后果，但处理过程却是惊心动魄。
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图1 发电机定子冷却水入口温度GST001MT突变
3 原因分析
根据核电厂现场很多的运行及维修经验分析，大型辅助机械（简称辅机）设备在长期运转过程中，由于机械振动、环境中的灰尘、含盐雾的空气氧化、锈蚀等原因，安装在其中用于测量温度的热电阻可能出现电阻断丝、接线松脱或接触不良等情况；或由于潮湿结露、绝缘老化等原因造成测量回路短路、接地等，或由于信号处理设备故障、人因故障（如走错间隔等造成拆、接线错误；清洁、巡查等工作误碰、误动线路；测量电缆被挤压、踩踏等）使热电阻温度信号测量值不稳定，出现异常波动，最终导致保护信号误发，辅机设备误动，主机停机等[2]。根据对核电厂现场工作人员的调查走访，研究了事发当时的设备运行情况以及后续排查故障的过程，分析后认为很可能是DCS板卡通道的故障直接导致了发电机定子冷却水温度GST001MT的突变，使得定子冷却水流量控制阀GST015VD在自动控制模式下根据PID调节发出的指令执行了全关操作，流经发电机定子的冷却水流量因此迅速下降，从而引发定子冷却水出口温度不断上涨[3]。而且由于定子冷却水温度的突变缺乏相应的报警提醒，运行人员没能够尽早发现异常情况、进行分析、查找直接原因并提前采取相应的措施控制事态的发展。
经查询系统相关逻辑图和DCS组态图等资料发现，发电机定子冷却水出口温度GST001MT的控制方案为：定子冷却水入口温度设定值为44.5℃，在自动控制模式下，设定值与GST001MT实际测量值之间经过计算偏差，反馈到控制回路中，通过PID调节后输出GST015VD阀门开度指令，控制定子冷却水流量，最终将GST001MT实际测量值稳定在44.5℃附近。以其中一台机组为例，DCS逻辑组态如图2所示：
此逻辑组态并没有考虑到发电机定子冷却水温度探头、端子接线或者DCS板卡故障等原因可能导致测量值发生突变。在自动控制模式下，随着PID调节， GST015VD将可能出现误开、关动作，使发电机定子冷却水流量非预期变化而导致出口温度产生较大波动，若不及时发现则很可能出现主机设备损坏、跳机等事故[4]。
4 改进方案
在DCS逻辑组态中增加GST001MT信号异常报警，即当GST001MT变化速率超过5℃/s或者GST001MT质量坏时产生红色报警，尽早提醒运行人员查找、分析原因，及时采取有效措施应对。
新增DCS逻辑组态如图3所示：
同时据此增加相应的报警点数据库，如表1所示：
5 结论
上述改进方案在某核电厂1、2号机组现场实施后，经过一个换料周期的运行检验，再没有发生温度异常突变而导致设备误动或拒动的情况。由于电厂其他很多模拟量控制回路都与此有相似之处，因此后续可考虑将改进经验应用于这些地方[5]。
通过分析核电厂温度信号突变的原因与DCS逻辑组态的特点，采用增加温度变化速率报警的设置，对电厂温度信号控制回路进行优化设计，提高了PID调节和自动控制的可靠性，降低了设备误动作的风险，有利于核电机组长期安全稳定运行。
【参考文献】
【1】朱北恒，尹峰，孙耘，等.火电厂热控系统的容错设计[J].浙江电力，2007（5）：1-3.
【2】单战虎.核电站铂热电阻测量性能影响因素分析[J].化工自动化及仪表，2013（9）：1150-1154.
【3】李峰，李奕钢.INFI-90系统热电阻信号保护逻辑的改造[J].中国仪器仪表，2007（4）：75-77.
【4】杨洪波，吴焕云，李振鹏.电动给水泵轴承温度保护逻辑方案研究[J].科技资讯，2015（19）：53-54.
【5】电力行业热工自动化技术委员会编.火电厂热控系统可靠性配置与事故预控[M].第1版.北京：中国电力出版社，2010.
【Abstract】In this paper， through the analysis of the abrupt change of temperature signal in a nuclear power plant， the improvement measures such as the temperature change rate alarm function block are put forward， to prevent the automatic adjustment function of control loop affected by the abrupt change of input temperature signal.
【關键词】温度信号；突变；变化速率报警；改进
【Keywords】Temperature signal；Abrupt change；Change rate alarm；Improvement
【中图分类号】TK39 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）08-0151-02
1 引言
在核电厂的生产过程中，温度信号被广泛用于监测系统和设备的运行状态，参与自动调节和保护控制，是非常重要的热工测量参数。由于现场条件复杂多变，温度信号在测量、传递或处理过程中可能出现异常突变，这就需要分析具体原因，并采取相应措施，避免其带来不利影響。
2 问题描述
2015.04.27 15：40左右，某核电厂2号机组发电机定子冷却水入口温度传感器GST001MT数值在现场温度基本不变的情况下由44.31℃开始出现小幅下降，15：46：51下降至43.1℃，在1秒后突变为38.81℃（如图1），导致发电机定子冷却水流量控制阀GST015VD瞬时全关，定子冷却水出口温度在随后的二十多分钟内不断上涨，最高达到了高二报警值80℃以上，接近保护跳机设定值。而后通过操作员的及时干预，手动开启了定子冷却水流量控制阀GST015VD，定子冷却水温度才逐渐稳定并回到正常值范围。经维修人员检查GST001MT就地及DCS板卡端的接线均牢固，热电阻温度探头的绝缘、连续性检查等也未发现异常[1]。维修人员在更换DCS板卡后，GST001MT数值才恢复正常。此次事件虽未产生跳机等严重后果，但处理过程却是惊心动魄。
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图1 发电机定子冷却水入口温度GST001MT突变
3 原因分析
根据核电厂现场很多的运行及维修经验分析，大型辅助机械（简称辅机）设备在长期运转过程中，由于机械振动、环境中的灰尘、含盐雾的空气氧化、锈蚀等原因，安装在其中用于测量温度的热电阻可能出现电阻断丝、接线松脱或接触不良等情况；或由于潮湿结露、绝缘老化等原因造成测量回路短路、接地等，或由于信号处理设备故障、人因故障（如走错间隔等造成拆、接线错误；清洁、巡查等工作误碰、误动线路；测量电缆被挤压、踩踏等）使热电阻温度信号测量值不稳定，出现异常波动，最终导致保护信号误发，辅机设备误动，主机停机等[2]。根据对核电厂现场工作人员的调查走访，研究了事发当时的设备运行情况以及后续排查故障的过程，分析后认为很可能是DCS板卡通道的故障直接导致了发电机定子冷却水温度GST001MT的突变，使得定子冷却水流量控制阀GST015VD在自动控制模式下根据PID调节发出的指令执行了全关操作，流经发电机定子的冷却水流量因此迅速下降，从而引发定子冷却水出口温度不断上涨[3]。而且由于定子冷却水温度的突变缺乏相应的报警提醒，运行人员没能够尽早发现异常情况、进行分析、查找直接原因并提前采取相应的措施控制事态的发展。
经查询系统相关逻辑图和DCS组态图等资料发现，发电机定子冷却水出口温度GST001MT的控制方案为：定子冷却水入口温度设定值为44.5℃，在自动控制模式下，设定值与GST001MT实际测量值之间经过计算偏差，反馈到控制回路中，通过PID调节后输出GST015VD阀门开度指令，控制定子冷却水流量，最终将GST001MT实际测量值稳定在44.5℃附近。以其中一台机组为例，DCS逻辑组态如图2所示：
此逻辑组态并没有考虑到发电机定子冷却水温度探头、端子接线或者DCS板卡故障等原因可能导致测量值发生突变。在自动控制模式下，随着PID调节， GST015VD将可能出现误开、关动作，使发电机定子冷却水流量非预期变化而导致出口温度产生较大波动，若不及时发现则很可能出现主机设备损坏、跳机等事故[4]。
4 改进方案
在DCS逻辑组态中增加GST001MT信号异常报警，即当GST001MT变化速率超过5℃/s或者GST001MT质量坏时产生红色报警，尽早提醒运行人员查找、分析原因，及时采取有效措施应对。
新增DCS逻辑组态如图3所示：
同时据此增加相应的报警点数据库，如表1所示：
5 结论
上述改进方案在某核电厂1、2号机组现场实施后，经过一个换料周期的运行检验，再没有发生温度异常突变而导致设备误动或拒动的情况。由于电厂其他很多模拟量控制回路都与此有相似之处，因此后续可考虑将改进经验应用于这些地方[5]。
通过分析核电厂温度信号突变的原因与DCS逻辑组态的特点，采用增加温度变化速率报警的设置，对电厂温度信号控制回路进行优化设计，提高了PID调节和自动控制的可靠性，降低了设备误动作的风险，有利于核电机组长期安全稳定运行。
【参考文献】
【1】朱北恒，尹峰，孙耘，等.火电厂热控系统的容错设计[J].浙江电力，2007（5）：1-3.
【2】单战虎.核电站铂热电阻测量性能影响因素分析[J].化工自动化及仪表，2013（9）：1150-1154.
【3】李峰，李奕钢.INFI-90系统热电阻信号保护逻辑的改造[J].中国仪器仪表，2007（4）：75-77.
【4】杨洪波，吴焕云，李振鹏.电动给水泵轴承温度保护逻辑方案研究[J].科技资讯，2015（19）：53-54.
【5】电力行业热工自动化技术委员会编.火电厂热控系统可靠性配置与事故预控[M].第1版.北京：中国电力出版社，2010.