(中广核工程有限公司 广东深圳 518000)
摘要：某核电项目主蒸汽旁路阀存在中间阀位抖动和无法自整定的问题，严重威胁机组运行安全；本文将阀门抖动问题的根本原因分析和解决过程详细列出，希望为后续出现的同类问题解决提供一定的借鉴。
关键词：核电、蒸汽旁路阀、阀位抖动
1.概述
某核电工程主蒸汽旁路系统在进行阀门的冷态开关试验时发现使用SVI-II型定位器的阀门在接收中间阀位指令时阀位和定位器输出气压存在很明显的抖动，重新运行阀门参数自整定，均无法成功。对其他在建工程同类设备排查后发现，均存在同类问题。经过多个部门的通力协作，在厂家服务人员的大力支持下，问题原因被最终锁定为指令信号带入的环境噪声影响阀位闭环调节回路造成，在厂家给出的解决方案被成功实施后，问题最终被成功解决。
2.设备简介
核电主蒸汽旁路阀是通过DCS来的信号控制控制面板上的定位器、两个开允许电磁阀（分为A和B列）、一个快开电磁阀来实现的，开允许电磁阀带电是阀门开启的必要条件，如果有一个开允许电磁阀不带电，则阀门无法开启，在开允许电磁阀均带电的情况下，阀门可以通过快开电磁阀进行从0%-100%的快开动作，这时阀门的调节开关不起作用，当开允许电磁阀均带电，快开电磁阀不带电的情况下，定位器接受DCS信号来控制阀门的调节开关，当阀门开启过程中，有一个开允许电磁阀失电，则阀门将立即快关至0%的开度。
调节开关回路由一个定位器（电/气转换控制器）和流量放大器（部分新型的定位器将流量放大器集成至定位器中）组成，定位器接受DCS来的4-20mA电流信号，将其转换为输出气压信号，在接受DCS的4-20mA电流信号的同时，它还接受阀门行程反馈器来的电阻信号，从而在定位器内实现阀位闭环控制，定位器输出气压接至流量放大器的上部控制入口，进而调解控制气路的气压放大成主路（快开供气来）的气压和流量，进而控制气动执行机构。
国内核电工程中应用的主蒸汽旁路调节阀主要由梅索尼兰公司生产，随着科学技术的进步，其阀门定位器也从一代的SVI-I型升版到二代的SVI-II型及SVI-II+型（机械型向智能型升级），本次出现的问题就出现在一二代阀门定位器供货过渡期间，使用一代阀门定位器的阀门均未出现问题，使用二代阀门定位器的阀门均存在抖动问题。
3.原因分析
使用高速数据记录仪进行定位器信号噪声水平测试，数据记录显示结果如下：
（1）定位器4-20mA输入指令正极对地存在最大40mV幅值的噪声。
（2）当阀门定位器接受50%阀位指令信号时，RPS（阀位反馈器，下同）的正极和负极之间存在20mV幅值的噪声，阀位信号和负极之间（RPS阀位反馈电压）存在10mV幅值的噪声，噪声频率32kHz（如图1）。
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图1
根据供货商提供的定位器设计原理分析，RPS是直接通过定位器主板直接供给1.25V参考电压的，电压被供给RPS的正极和负极之间，且阀位信号是通过阀位信号和负极之间的电压回读来实现传递的。由于RPS的核心是一个可变电阻，阀位信号和负极之间的电压与正极和负极之间的参考电压之比就是电阻的可变部分和电阻的量程之间的比值，也就是说如果定位器主板供给的参考电压存在噪声，回读到定位器的阀位电压必然会同样存在噪声（波动）。
由于核电现场的复杂性，现场存在着不同程度的电磁噪声干扰，且主蒸汽旁路阀的控制信号电缆从电气厂房接至常规岛厂房，期间经过非常多的电缆桥架和厂房区域，虽然仪控系统及电缆设计均采用保护地、屏蔽地和系统地全部接入全厂接地网的方法抑制电磁干扰，但电磁噪声干扰还是会对现场设备及信号传递电缆有少量的影响，考虑到DCS系统硬件安全，DCS系统输出的AO信号负极不允许在现场接地，故而耦合入回路电缆上的噪声无法通过就地端的接地减弱和消除，只能通过阀门定位器内部的滤波电路来消除，但由于换代后的定位器内部滤波电路未能有效消除耦合进回路的信号噪声，该噪声虽然对电流型的阀门指令信号影响不大（比例较小），但对于RPS的供电电压影响却比较大，从而通过阀位回读电压使定位器收到的阀位反馈信号一直波动（噪声幅值占阀位反馈电压达到1-5%，不同的阀门比例由于使用的变阻器阻值段不同不尽相同），进而影响到阀位的闭环调节，使得定位器输出气压波动，阀门阀位抖动。由于定位器整定过程中阀位和气压也在不断抖动，严重的抖动就会导致整定期间部分参数超出整定程序的要求限值，进而带来定位器自整定的失败。
4.改进方案
为消除RPS信号电缆上的噪声，采用将去耦电容安装在RPS负极和接地线之间，将RPS供电端子上的噪声退耦至就地接地网的方法，如图2。
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图2
根据去耦电容选取的简易计算公式C=1/f，计算得出去耦电容的容量为31.25μF，考虑到现场的交流电源大部分为380V，电容的耐压等级选取为1KV。
5.实施效果
经过现场对各种容值的退耦电容进行消抖效果比较试验，将容值为220nF或440nF，1KV的退耦电容安装在RPS负极和接地线之间消除抖动效果最佳，在某核电项目改造后的试验结果显示，在增加退耦电容后气压及阀位抖动即消除，为此退耦电容容值最终确定为220nF 1KV（部分阀门可使用两个220nF的电容并联代替440nF）。使用高速数据记录仪测量RPS的正极和负极之间的电压显示退耦后的噪声水平可忽略不计，阀位信号和负极之间的回路噪声水平亦可忽略不计，此方案完全解决了定位器输出气压/阀门阀位抖动和无法自整定的问题。
6.结束语
此次的阀门抖动问题实质是设备性能和现场环境不匹配造成，后续调查得知，此次导致问题出现的二代定位器其实在其他阀门上早有应用，但与RPS配套使用却是第一次，厂家在改型时并未告知业主可能存在的风险。后续如想避免同类问题的发生，在编制设备招标书时，就应明确出设备的性能要求，且招标期间对于引入的新设备或厂家使用新的核心配件时，必须要求厂家提供其满足现场要求的证明文件和业绩文件。
参考文献：
无。