秦山第二核電廠1#與2#環(huán)吊控制系統(tǒng)改造

詹俊夫 劉江 李福才 吳斌榮 馮慧玲

摘 要：秦山第二核電廠1#與2#環(huán)吊自機組投運以來，已經(jīng)使用了近10年。電控設備老化嚴重，并且由于部分設備型號陳舊，生產(chǎn)廠家已經(jīng)不再生產(chǎn)，備品備件采購不到。導致設備的故障率逐年升高，檢修時間逐年增加。通過對環(huán)吊控制系統(tǒng)進行升級改造，環(huán)吊的故障率明顯降低。環(huán)吊控制系統(tǒng)改造的順利實施對秦山第二核電廠其他系統(tǒng)的改造有一定的指導意義，所獲得的經(jīng)驗也可供其它核電廠參考。

關鍵詞：環(huán)吊 控制系統(tǒng) 改造 核電廠

中圖分類號：TL752 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）03（a）-0233-01

反應堆廠房的環(huán)吊在電廠機組換料大修期間，擔負著RX廠房20 m平臺上的大型設備及各種工器具的吊裝任務。環(huán)吊的可用性好壞直接影響著機組換料大修的主線計劃。環(huán)吊的故障率升高、修復時間增加，嚴重影響了環(huán)吊的正常使用及大修的正常進行，直接影響著電廠的經(jīng)濟效益。

1 環(huán)吊控制系統(tǒng)改造前概況

秦山第二核電廠1#與2#機組的環(huán)吊是由西班牙BWE公司生產(chǎn)的190T/190T/10T/5T環(huán)形起重機。由司機室、旋轉大車、運行小車、安裝小車、服務小車、190 T主鉤、安裝190 T鉤、10 T輔鉤、5 T鉤，這9部分組成，能夠滿足反應堆廠房所有設備吊裝的需求。該環(huán)吊控制系統(tǒng)采用TELEMECANIQUE公司產(chǎn)品，具有多重控制和保護系統(tǒng)。

3 設計原理

3.1 硬件設計

3.1.1 配電系統(tǒng)

環(huán)吊電源從RX 20 m平臺取電，到達環(huán)吊進線處按兩路分配。一路為工作回路，設總斷路器、1#AFE接觸器、2#AFE接觸器、制動器接觸器組成的動力回路、220 V控制回路、24 V控制回路等。

另一路為照明輔助回路，包括照明、風機、空調(diào)等。

3.1.2 190 T主起升機構

190 T主起升機構由190 T起升控制屏、變頻電動機、編碼器、工作及緊急制動器、安全制動器、旋轉限位、重錘限位等組成。

主起升機構采用閉環(huán)控制變頻調(diào)速系統(tǒng)；逆變器采用西門子6SE7逆變器；其它電器組件采用西門子公司產(chǎn)品。編碼器采用MELER公司產(chǎn)品。電動機、制動器、限位等仍采用原設備。

起升機構設置絕對值型編碼器4套，其中3套用于斷軸檢測及安全制動器控制，1套用于高度指示及并車調(diào)整。

3.1.3 10 T副起升機構

10 T副起升機構由10 T起升控制屏、變頻電動機、編碼器、工作及緊急制動器、安全制動器、旋轉限位、重錘限位等組成。

起升機構設置絕對值型編碼器2套，用于斷軸檢測及安全制動器控制。

3.1.4 運行小車機構

小車運行機構由小車控制控制屏、變頻電動機、工作制動器、限位等組成。

小車運行機構采用開環(huán)控制變頻調(diào)速；使用1臺逆變器控制1臺電機的方式。逆變器采用西門子6SE7逆變器。

3.1.5 190 T安裝起升機構

190 T安裝起升機構由190 T起升控制屏、變頻電動機、編碼器、工作及緊急制動器、安全制動器、旋轉限位、重錘限位等組成。

190 T安裝起升機構設置絕對值型編碼器1套，用于高度指示及并車調(diào)整。

3.1.6 安裝小車

190 T安裝起升機構小車2臺機組公用。該小車裝置沒有電動機和逆變器，由運行小車拖動。

3.1.7 旋轉大車

大車運行機構由大車控制屏、變頻電動機、工作制動器、對中限位、編碼器等組成。

大車運行機構采用開環(huán)控制變頻調(diào)速；使用2臺逆變器控制4臺電機的方式，每個端梁采用1臺逆變器控制2臺電機。并且采用大車糾偏方式，消除大車運行時走偏現(xiàn)象。逆變器采用西門子6SE7逆變器。

3.1.8 5 T起升機構

5 T起升機構由5 T起升控制屏、變頻電動機、編碼器、工作制動器、安全制動器、旋轉限位、重錘限位等組成。

3.1.9 服務小車X運行機構

服務小車X運行機構由控制屏、變頻電動機、工作制動器、限位等組成。

服務小車X運行機構采用開環(huán)控制變頻調(diào)速；使用1臺逆變器控制2臺電機的方式。逆變器采用西門子6SE7變頻器并且?guī)ㄓ嵃濉?/p>

3.1.10 服務小車Y運行機構

服務小車Y運行機構由控制屏、變頻電動機、工作制動器、限位等組成。

服務小車Y運行機構采用開環(huán)控制變頻調(diào)速；使用1臺逆變器控制1臺電機的方式。逆變器采用西門子6SE7變頻器。

3.1.11 操作方式

環(huán)吊設有司機室操作與遙控操作兩種操作模式，兩種模式可在司機室進行選擇切換，并且之間互為連鎖。

3.2 軟件設計

3.2.1 PLC控制系統(tǒng)

PLC系統(tǒng)包括兩套，選用西門子S7-300系列產(chǎn)品，CPU為315-2DP型。一套PLC負責整車的邏輯控制、采集控制器信號，控制變頻器輸出，簡稱工作PLC；另一套PLC簡稱監(jiān)控PLC，用于安全制動器的控制，處理超速、超程、起升機構傳動鏈監(jiān)測保護，冗余控制各機構制動器、緊急停車等。

工作PLC的組成包括主站及各機構的從站，主站位于PLC屏上，從站為各機構逆變器、各機構ET200、司機室ET200、編碼器、遙控接收器、稱重屏幕等。主站與各從站之間采用ProfiBus-Dp通訊。

監(jiān)控PLC位于PLC屏A02上，它主要由帶CPU的主站與監(jiān)測傳動鏈的編碼器從站組成。

監(jiān)控PLC的主要作用為收集整車的緊急信號，如盤車曲柄信號、超程、超速、斷軸監(jiān)測、起升機構傳動鏈斷裂等信號，并快速反應，控制安全制動器迅速動作。

3.2.2 上位機監(jiān)控系統(tǒng)

環(huán)吊監(jiān)控系統(tǒng)由兩臺帶監(jiān)控軟件的工控機組成，電氣室、司機室各放置1臺。

監(jiān)控系統(tǒng)主要由通訊模塊CP343—1、工控機、TCP/IP Hub組成，工業(yè)以太網(wǎng)相通訊。

監(jiān)控畫面由主畫面、總屏及大車畫面、190 T起升機構畫面、運行及副起升畫面、服務機構畫面、參數(shù)設定畫面、故障報警畫面等組成。每個機構畫面包括各個機構的元件狀態(tài)、限位指示、逆變器給定、運行電流、速度等信息。參數(shù)設定畫面需要輸密碼進入，包括承重系統(tǒng)標定、編碼器標定信息。故障報警畫面包括故障產(chǎn)生的時間、故障產(chǎn)生的原因等信息。

參考文獻

[1] 1、2#機組環(huán)吊改造技術規(guī)格書[S].海鹽：核電秦山聯(lián)營有限公司，2006.

[2] 杜建民.1、2#環(huán)吊控制系統(tǒng)改造竣工資料[Z].海鹽：核電秦山聯(lián)營有限公司，2007.