海南核电有限公司海南省昌江县572733
摘要：本论文主要以核岛废液排放控制系统为对象，介绍了引起故障的原因及消除故障的措施，为保证废液排放控制系统正常稳定运行和故障处理提供一定的参考和指导。
关键词：核电厂；控制系统；故障
1.背景概述
核电厂废液排放系统一方面收集和处理来自核岛的放射性废液，另一方面用于监测和计量向环境排放轻微污染的废液，使操作人员和公众所受辐射剂量在规定的限值内，废液排放控制系统作为该系统的核心，在近一年频繁出现故障，影响机组安全稳定运行，加重运行及检修人员的负担，本论文主要针对该控制系统，介绍引起故障的因素及改进措施。
2．故障原因分析
引起故障可能的原因有I/O卡件故障、通讯卡件故障、控制器模块故障、继电器故障、信号线故障、交换机故障、电源故障以及控制回路故障，经过近一年故障统计分析，控制器模块故障和控制回路故障是造成控制系统频繁故障的主要原因。下面分别就可能导致控制器模块故障和控制回路故障的因素进行分析讨论，找出问题的根源。
2.1控制器模块故障
控制器模块出现故障是由多方面的因素引起的，从如下几个方面进行讨论：
（1）电源线干扰
电源的波动造成电压畸变或毛刺，将对控制器模块及I/O模块产生不良的影响。为了抑制干扰，一般使用屏蔽电缆和合理地布线。检查控制器模块的供电方式，该模块由220V电源经单独变压器004AN和开关010KK供电，属于独立电源提供电压稳定的电源，并且控制器模块单独布置在控制柜的上部，使用单独布线槽，几乎不受到其他信号的干扰。电源线干扰不是导致控制系统故障的主要因素。
（2）环境温度高
控制器模块拥有自动调节的功能，当环境温度过高时，会降低CPU的效率，从而降低功耗，减少发热，从而控制器的性能出现下降的情况，内存中数据的丢失的可能性开始出现，逻辑运算、算术运算甚至磁盘上的数据可能出现错误。当温度过高时，可以采取以下措施进行降温：清理控制器、电源和机柜内其他零件上的灰尘；增加风扇，加强机柜内的空气流通；安装空调或送冷风，降低房间的整体温度。
在控制系统出现故障时，多次发现控制柜所在房间的空调未开启，房间温度最高达到35℃，控制柜上的风扇没有工作，加上控制系统运行时产生的热量，控制柜密闭空间内的温度会达到40℃以上，在该高温条件下，控制器模块的效率下降，严重时会导致控制系统故障。环境温度高是导致控制系统故障的主要因素。
（3）环境灰尘多
正常情况下，灰尘的沉积会在电子元件和空气之间形成绝缘层，
阻碍控制器模块产生的热量散发到空气中，加快半导体材料的老化，降低控制器的效率，甚至造成死机。为了给控制器提供良好的工作环境，定期进行灰尘清理，在进风口增加滤网。
经过检查培训记录，操作控制柜的工作人员通过了安全授权培训，具备操作仪控设备的权限；检查控制柜门完好并关得严实，风扇均装有滤网，控制柜能很好地防止灰尘。环境灰尘多不是导致控制系统故障的主要因素。
（4）接地干扰
正确的接地，除了传输有效的各类信号之外，总会有外部干扰的影响，又能抑制设备向外发出干扰，而错误的接地，反而会引入严重的干扰信号，使控制系统将无法正常工作。检查控制器模块的接地情况，完全满足要求，接地干扰不是导致控制系统故障的主要因素。
2.2控制回路故障
控制回路出现故障也是由多方面的因素造成的，从如下几个方面进行讨论：
（1）信号线干扰
与控制系统连接的各类信号传输线，除了传输有效的各类信号之外，总会有外部干扰信号侵入。由信号引入干扰会引起信号工作异常和测量精度大大降低，严重时将引起元器件损伤。控制系统因信号引入干扰造成模件损坏数相当严重，由此引起系统故障的情况也很多。
检查控制柜的信号线路发现，信号线和电源线都有单独的线槽，并分开走线，信号线干扰不是导致控制系统故障的主要因素。
（2）接线松动
控制柜内的接线有力矩要求，在力矩不满足要求的情况下，信号线松动会出现控制系统出现故障，如流量和液位信号无法显示、阀门或泵无法自动控制等。经过检查接线端子及故障检修记录，接线完好并满足力矩0.5N.m的要求，接线松动不是导致控制系统故障的主要因素。
（3）组态逻辑错误
现场控制器中的逻辑组态是根据工艺需求设计的，组态逻辑错误或与设计要求不符时，会导致现场控制回路故障，达不到自动控制的目的，还可能造成严重的后果。经过检查，部分泵和阀门的控制逻辑存在问题，是导致控制系统故障的主要因素。
（4）接地干扰
屏蔽层、接地线和大地有可能构成闭合回路，在变化磁场的作用下，屏蔽层内有会出现感应电流，通过屏蔽层与芯线之间的耦合，干扰信号回路。经过检查，控制柜和信号线接地完好，满足设计要求，接地干扰不是导致控制系统故障的主要因素。
经过分析讨论，最终确定环境温度高和组态逻辑错误是导致控制系统频繁故障的主要因素。
3.降低故障
根据所有可能导致故障的原因，分别对各个因素进行分析检查，最终确定环境温度高和组态逻辑错误是导致控制系统频繁故障的主要因素，下面就这两个因素进行如下的改进措施：
3.1降低环境温度高引起的故障
环境温度高是由于控制柜所在房间空调未开启和控制柜风扇未工作导致，下面分别从这两方面进行改进：
（1）针对房间空调未开启的改进措施
①在日常巡检路线中增加对控制柜房间，加强巡检，确保空调处于工作状态。
②梳理出该控制柜上游电源，在上游电源切换试验时，及时开启空调。
（2）针对控制柜风扇未工作的改进措施
该风扇由柜内温控器控制，温控器的温度设定在35℃，在房间空调开启时，柜内温度可能低于该温度值，风扇不工作，机柜密闭空间内温度可能较高，CPU温度就更高；在房间空调未开启时，环境温度较高，机柜密闭空间内CPU温度更高，都会导致死机。该风扇从机柜投用以来没有启动过。
该温控器的温度设定可调，现用螺丝刀将温度调至10℃左右，风扇启动，并且可以保证风扇一直工作。
3.2降低组态逻辑错误引起的故障
（1）控制柜CPU中的逻辑需要与设计文件一致，设计文件以模拟图和逻辑图为准，需要找出控制器模块中所有与设计文件有偏差的地方，或者通过功能试验不满足要求的地方，标记并分析，制定修改方案。
（2）确定修改方案后，用组态软件修改后重新导入。
上述改进措施全部实施完，经过半年时间的观察，控制系统的故障次数由分析处理前的13次/半年降低到3次/半年，大大降低了控制系统的故障率。
4.总结
经过本次的分析讨论，找到问题的根源，对症下药，大大降低了控制系统的故障率；控制柜长期处于恶劣环境下，控制器模块、卡件、继电器等性能下降快，本次讨论有效地对设备起到保护作用；控制柜故障率高，会导致核电厂产生的放射性废液无法及时排放和处理，严重时会有放射性废液泄露的风险，本次讨论保证了控制系统的稳定性，节约了人力成本，减轻了运行及检修人员的负担，保障了核电厂机组安全稳定运行。
参考文献
[1]海南昌江核电工程QA／QB厂房控制系统运行维修手册.A版.7-9.
[2]《核电厂中级运行》，2014年6月.141-143.
作者简介：冯志远，男，助理工程师，从事电厂仪表检修及DCS维护。