核电厂给水泵系统止推轴承温度保护改进

摘要：对核电厂给水泵系统止推轴承温度保护改进工作进行探讨，简述止推轴承温度监测、优化温度保护控制逻辑，以期为提升核电厂给水泵系统工作效率提供可借鉴的经验。
      对于核电厂给水泵而言，温度测量是非常重要的参数，是泵组安全可靠保护的重要技术指标。但由于探头和线路故障的问题，易发生温度测量元件热阻信号跳变和超限的情况，导致温度保护误动情况出现。为了防止温度保护误动引起的水泵设备跳泵现象出现，影响机组的经济性和安全性，应优化温度保护控制逻辑，使得核电厂整体运行的效果更好。

1简述止推轴承温度监测
     二回路水力供应由某核电厂承担，对泵组安全可靠进行衡量的一个重要标准就是止推轴承温度监测。
      核电厂给水泵系统止推轴承温度监测通常采用热电阻元器件，该元器件灵敏度、测量精度高，且测温的稳定性好，但旋转设备自身会产生较大振动，总会引起接线松动、电阻断线以及线路接触不良等相关的问题出现，导致测点的采集信号出现跳变，造成泵组出现误跳泵现象。某核电厂给水泵止推轴承温度监测在原设计中属于单点保护，即每块止推轴承上温度探头仅有1个，该探头一旦因高温触发报警系统，会导致跳泵。该方案能够使泵组自身获得最大程度的保护，但从核电厂机组的经济性和安全性来看，其设计仍存在诸多弊端。基于此，主要分析和研究的内容是：怎样才能有效地降低给水泵误动概率，如何保证泵组安全性、维持机组经济性和稳定性。
2优化温度保护控制逻辑
     逻辑保护的关键在于保护温度正确动作如何得以保证，以免由于温度信号的跳变而导致产生保护误动现象。可以某核电厂为例，说明止推轴承温度高跳泵的保护逻辑：某核电厂拥有核电1000MW的发电机组，每台机组配备有3个给水泵组，其中正常运行的有2台，作为备用的有1台。无论是压力级泵、水泵前置泵还是液力耦合器，都设计了止推轴承温度探头，通过机柜和接线盒，进入DCS控制系统，参与计算逻辑。
给水泵的前和后止推轴承温度保护原来设计属于单点跳泵，即温度测点的任何一个温度比定值高，给水泵跳泵和给水泵温度的保护动作。该调序对泵组具有很大的保护作用，但是根据热电阻的特点，也可能出现误动，机组的这种设计存在局限性，会给自身的安全稳定带来很大的隐患。结合其他常规火电厂的实际情况，下面的2种方案可在现场实施：
      其一，与优化逻辑问题相结合，在止推轴承温度保护方面，某核电给水泵系统采取了“两取两冗余”的设计方案，即新加了1个测量温度的元件参与逻辑保护。原元器件与新加温度元器件都是同一厂家的产品，2个温度元器件在温度高信号同时出现时，就会触发报警，1s以后，触发跳泵逻辑。此外，为了降低拒动保护概率，利用DCS中的坏点监测对探头进行失效判断，并参与逻辑跳泵。若出现任何触发高信号和断线等相关故障，都会触发报警，但不会出现跳闸现象。在此过程中，操作员应高度重视，并及时联系仪控人员，尽快处理响应，以缩短设备误动时间。
     热电阻温度探头采用双支PT100型，若温度探头出现故障，可在线使用备用支，避免离线停泵检修。安装冗余温度元器件，使双点监测真正得以有效实现，避免出现安装相邻瓦等问题，导致设备误动现象产生。
其二，采用DCS系统逻辑中比较速率阈值的方式，这是常规火电厂常用的方式。该方案是先微分计算止推轴承温度信号，得出温度升高的速率，再利用1个阈值比较模块，判断该探头信号的真实性。
     针对介质测量，PT100型热电阻具有温度响应的关系，dT/dt=（Tf-Ts）/RC为温度响应动态的方程。给水泵止推轴承油膜温度Tf，即其中的介质温度。时间常数用RC表示，RC=（hA）-1，介质与热电接触的面积用A表示；表面的热传系数用h表示。C=pVc，热电阻接触的体积用V表示，介质密度用p表示，热电阻比热容用c表示，热电阻某时刻温度用Ts表示。公式显示RC时间常数与热电阻温度的响应速率相关，数据也较为稳定。运用响应速率监测，可以判断热电阻是否能够进行正常探测。
      若温升速率的比阈值大，此信号就会产生扰动，运用一个RS触发器闭锁高报警跳泵信号，以免给水泵意外跳泵。该方案是防止给水泵跳泵的一种比较有效的方法，但自身也存在一定的问题，例如阈值太小会闭锁真实信号等。
3结束语
      综上所述，改进核电厂给水泵系统止推轴承温度保护，能够有效地提升保护动作的可靠性，从而保证机组安全运行。