核电厂18PA6B型柴油机燃油输送泵控制回路研究与优化

【摘 要】18PA6B型应急柴油机发电机组广泛应用于国内改进型三代压水堆核电厂。论文针对该类型柴油发电机组燃油系统的燃油输送泵控制回路进行研究，并提出优化方案。

【Abstract】The 18PA6B emergency diesel generator set is widely applied in domestic improved pressurized water reactor nuclear power plant of third generation. The control circuit of fuel supply pump of the fuel system of this kind of diesel generating set is studied， and the optimization scheme is put forward.

【关键词】应急柴油机发电机组；燃油输送泵；继电器

【Keywords】 generator set of emergency diesel engine； fuel supply pump； electric relay

【中图分类号】TK42 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2018）09-0159-02

1 引言

核电厂18PA6B型应急柴油机组的燃油贮存在主储油罐 101BA （安装在每个柴油机厂房基础-8.6m的凹坑内，容量为 320m3）中，能保证柴油发电机组在额定功率下连续可靠地运行 7天。日用油箱 102BA 安装在柴油机厂房+3.75m层房间内，其高度差以实现在火灾情况下能使日用油箱通过自然重力排油至 101BA。日用油箱的容量为 8m3，能够供柴油发电机组在 1.1倍额定功率下运行 4小时。

當柴油发电机组在运行时，通过电动燃油输送泵 101/102PO 中的一台从主储油罐 101BA连续地向日用油箱 102BA补油。两台燃油输送泵101/102PO的输油能力以及逻辑控制回路完全相同，互为冗余备用，当运行中的燃油输送泵故障或出力不足时，将会自动切换为另一台泵运行，持续为日用油箱供油，以提高应急柴油机组的可靠性。

2 燃油输送泵控制逻辑回路分析

核电厂18PA6B型柴油机组的逻辑控制回路是以硬接线方式连接，通过继电器进行搭建。102PO控制回路与101PO除使用的继电器不同外，控制逻辑及接线完全一致。

2.1 燃油输送泵的启动逻辑

以101PO为例，使燃油输送泵101PO启动的条件如下：

①辅助系统手动模式下，手动启动；

②辅助系统自动模式下，随柴油机启动自动启动；

③102PO运行故障时切换至101PO自动启动；

④ 101PO启动后的自保持信号。

2.2 燃油输送泵的停运逻辑

以101PO为例，使燃油输送泵101PO停运的条件如下：

①辅助系统自动模式下，跟随柴油机停运而自动停运；

②JDT火警信号使燃油输送泵停运；

③ 柴油机运行时泵体产生故障或泵出力不足信号导致冗余切换运行后，自保持停运。

2.3 燃油输送泵的冗余切换逻辑

同样以101PO为例，当辅助系统在自动模式，燃油输送泵选择旋钮选择101PO时，101PO将随着柴油机启动而自动启动，启动后如果产生泵冗余切换信号，将会使101PO停运，102PO启动，冗余切换情况有2种：

情况一：101PO启动后，由前延时继电器开始计时，38s后一对延时节点闭合，如果这时日用油箱液位低信号存在，逻辑上认为此时101PO泵出力不足，将导致燃油供给无法满足柴油机运行时的消耗，因此产生冗余切泵信号，使101PO停运，切换至102PO运行。

情况二：101PO正常运行时产生101PO泵故障信号，此时直接产生冗余切泵信号，使101PO停运，切换至102PO运行。

3 逻辑控制回路存在的缺陷

3.1 冗余切换次数限制

由于101/102PO的控制逻辑完全相同，101/102PO的冗余切换信号控制继电器具有互锁功能，当101PO因冗余切换至102PO运行后，冗余切换信号会进行自保持，同时会闭锁102PO的冗余切换信号。因此101/102PO的冗余切换功能，只能实现一次。

3.2 JDT火警信号产生后失去冗余

当出现JDT系统火警信号，火警信号将会分别送至101/102PO控制回路，使两台燃油输送泵均停运。而所有控制继电器之间的信号传递均使用硬接线连接，火警信号会同时送到两台泵的停运控制回路，现有逻辑接线上将使两个泵控制回路的冗余切换控制继电器励磁，而由于两个冗余切换继电器存在互锁关系，因此两个继电器必然只会有一个继电器励磁，将另一个闭锁。当火警信号消失后，已经励磁的冗余切换继电器将会实现自保持。假如原始运行的是101PO，101PO的冗余切换继电器先励磁，则火警信号消失后，重新恢复启动的燃油输送泵是由于切换而启动的102PO，101PO保持停运。而由于前面提到的冗余切换功能只实现一次，所以火警信号出现并消失后，当切换后运行的泵出现故障等情况时，燃油输送泵将可能无法进行冗余切换，降低重要应急设备的可靠性。

3.3 燃油输送泵切换后造成间隔38S启停一次

假设一开始101PO保持运行，当燃油输送泵因故障或出力不足时，101PO停运同时101PO切换继电器励磁，产生冗余切换信号使102PO启动运行。102PO运行信号的延时继电器开始计时，达到38S时，若此时存在日用油箱液位低信号，因101PO切换继电器已经励磁并闭锁102PO的切换继电器，所以，102PO无法再次切换至101PO运行，但该信号仍会使102PO停运继电器励磁。由于燃油输送泵的停运优先级高于启动优先级，即102PO会先进行停运，后因101PO的冗余切换信号一直给102PO启动命令，因此将使102PO再次启动。泵停运的启动和停运同样存在互锁关系，且停运优先，因此102PO启动后会再次因为燃油液位不高的信号而停运，由此陷入逻辑上的循环，在燃油液位不高信号未消失的情况下，使得切换后运行的燃油输送泵102PO将会每隔38S停运并再次启动一次。

4 燃油输送泵控制逻辑回路优化方案

针对当前18PA6B型应急柴油发电机组的燃油输送泵逻辑控制回路存在的缺陷，在不做较大改变控制回路逻辑的情况下，提出以下优化方案，如图1所示：

优化1： 将燃油输送泵故障冗余切换的条件与泵出力不足的切换条件进行隔离分化，使泵故障冗余切换的条件改为不限制，即任何时候任一台泵产生故障信号时，都可以进行冗余切换运行，不再受次数限制影响。

优化2：原JDT火警信号控制继电器设计中仅使用2对节点，尚有2对空余。因此在101/102PO控制回路中各引入现有JDT火警信号继电器一对节点，将火警信号停运泵的逻辑回路与燃油输送泵切换的控制回路隔离开来，使燃油泵切换信号不再因火警信号影响导致误触发，而失去冗余功能。

优化3：如图1所示，仅通过机柜内的硬接线修改，改变冗余切换控制继电器相互闭锁的位置，避免燃油输送泵切换运行后，运行38S后液位低信号存在导致泵每隔38S启停一次，减少了对泵本体设备的损伤。

5 结论与总结

通过上述内容可知，优化方案可以基本解决现有控制逻辑回路存在的缺陷，同时尽可能的减少对现场设备的改造工作，最终可以实现提高核电厂应急柴油机组设备冗余备用的可靠性，减少对设备的非必要损伤。

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