发电机铁芯监测仪.doc

广东大亚湾核电站仪表计算机处技术论文 发电机铁芯监测仪发电机铁芯监测仪原理介绍及主要故障处理二O O三年三月目 录一 发电机铁芯监测仪的功能二 发电机铁芯监测仪的测量原理三 仪表结构及主要电路四 常见故障及处理五 维修策略一 发电机铁芯监测仪的功能发电机铁芯监测仪（The Generator Core Condition Monitor,简称GCM），由NEI ELECTRONICS LTD 公司生产，它用于测量冷却发电机铁芯的氢气中悬浮的微小杂质，实现对发电机因局部过热而引起绝缘下降的预报警监测，以便能够及时采取相应措施避免铁芯损坏或绝缘击穿所给发电机带来更大的灾难。另外，它还具有采样功能，既用可拆换的过滤器采集氢气中的杂质用于独立的化学分析，以验证测量的准确性。铁芯监测仪有一个动圈电流表指示测量值,并提供相关报警，如ALARM1，ALARM2，LOW GAS FLOW等，同时将信号送到LX15米的远控报警单元(REMOTE ALARM UNIT)，在上面除具有相应报警及测量值指示外，还向KIT发送模拟量（001MG）及逻辑量信号（21/22/23/24EC），当限值超过时也同时向KSC发出报警信号。二 发电机铁芯监测仪的测量原理1 简单地说，测量原理就像一个感烟探头，被测氢气流经有放射源的电离室，部分气体分子被电离，并伴随产生自由电荷，自由电荷在电场下移动形成电离电流，经外电路产生输出电压信号；当被测气体中有杂质存在时，杂质比电离子大得多，它将阻止带电电荷的移动，电极所收集到的自由电荷就会减少，电离电流就会明显下降。2 对于给定的气体和放射源（强度），电离级度决定于温度、压力、和气体的流量，为了提高测量的准确度和增加稳定性，GCM采用了差分电离室，既两个串联的电离室之间有一个微米级过滤器，气体下游的电离室（第二个）测量过滤后干净的气体，用于补偿温度、压力和流量变化的所带来的影响；其另一个作用是通过与放大器相连的比较电路检测气体流量是否过低，如流量低则发出“LOW GAS FLOW”报警。电离室外壳装有带温度控制器电加热器，其作用是防止油气冷凝而影响测量，以及除去环境温度变化所带来的影响。3 两个电离室经各自的运算放大器放大，相比较后进入集成运算放大器进行放大得到输出值，该值反应了两个电离室输出之差的大小，也既可反映出被测气体是否含有杂质颗粒。三 仪表结构及主要电路 该仪表主要由两大部分组成: Generator Core Condition Monitor（RP81.51），和Remote Alarm Unit（RP81.54）。RP81.51在就地，而RP81.54在电气厂房15米。1.1 发电机铁芯监测(GCM)的组成1.1.1 气体取样箱（GAS ENCLOSURE）该柜位于GCM的最顶上，主要由氢气取样管、阀门、电磁阀及过滤器组成，取样流程见图1。在柜子的左上角，有一个电气盒PC933，在上面可分别对电离室IC1/IC2输出的零点及增益进行调整。H2 INH2 INF1F2IV1IV2ISSV5ISSV1ISSV2ISSV3ISSV4NV3IV1IV1SF1SF2SF3SF4H2 OUTH2 EXTuF1uF2IC1IC2图1 GAS ENCLOSUR取样流程示意图注：F1/F2：浮子流量计 ISSV1-5：电磁阀 UF1/2：过滤器IC1/IC2：电离室 SF1-4：取样过滤器1.1.2 电离室（ION CHAMBER）在气体取样箱正下方就是电离室箱，电离室外绕有电加热丝和一支热电偶，加热丝功率为200W/个，由电子箱内的数字式温度控制器控制，正常工作温度控制在75度，电离室外包有很厚的保温棉。每个电离室内有四个放射源：镅241，源强0.2368106 贝克(6.4居里).1.1.3 电子箱（ELECTRONICS ENCLOUSER）电子柜位于最下方，主要由放大器/报警板PC934（主板）、模拟量输出放大器板PC2108、前面板、温控器802/2CT、以及直流电源TR415组成。PC934是采用集成电路处理的印刷电路板，主要由两大部分组成：模拟量处理及逻辑量处理部分。模拟量处理主要是将经PC933处理后的两个电离室输出电压信号相比较，经运算放大器放大后，一部分送前面板动圈表指示，另一部分送PC2108将信号转换为4-20mA后送15米的远控报警单元RP81.54。其电路原理图如下：23746+15V-15V23746+15V-15V23746+15V-15VOP1OP2TO GAIN SW7LOW FLOW ALARM图2 IC1/IC2信号处理放大原理图逻辑量处理部分：将差动放大器的输出信号与报警阈值电压相比较，得到ALARM1/ALARM2输出，如下图：23746+15V-15V+15V0VALARMSW7ALARMIC54 “LOW G图3 报警信号电路原理图“LOW GAS FLOW”报警信号的电路与上面的原理图相同。 1.2 远控报警单元（REMOTE ALARM UNIT）组成远控报警装置由MOTOROLA 8位微处理器（MC68A03P）处理由GCM来的信号，进行显示/记录仪记录并判断信号的有效性，它可以进行报警/降负荷/跳机等的阈值设置和模拟试验，并给出发电机是否需“降负荷”或“跳机”的建议。由逻辑卡MC1805和印刷板PC2092组成，外电源110VAC。远控报警装置的前面板示意图如下：F.TESTALARMVALIDWARNSAFEAUDIL.TESTSILENCTRIPDELOADFAULTWARNINGMONITORSAFEDELOADTRIPSIMULATESET LEVSAMP INHIBIGCM DOORLOW GASCOM SAMPLEPOWERGCM FLOC CON图4 RP81.54的前面板示意图S101SETTING LEVELSIMULATE LEVELFUNCTIONSETTUINGVOLTAGEFUNCTIONSETTUINGVOLTAGETRIPDelay230%;30s1.5V（3）Trip90%4.5V（9）DELOADDelay130%;30s1.5V（3）De-load60%3.0V（6）FAULTTrip80%4.0V（8）De-load60%3.0V（6）WARININGDe-load50%2.5V（5）Warning35%1.75V（3.5）SAFEReset40%2.0V（4）Safe20%1.0V（2）MONITORWarning30%1.5V（3）-表1. RP81.54报警/模拟试验设定值注：括号内的数字为现场的实际电压值，括号前的值为EOMM给出的电压值。四 常见故障及处理1. 电离室电极引出电缆绝缘损坏, 由于电离室工作温度为75度，电缆的绝缘层容易烫坏，使信号线与其屏蔽线短路，导致GCM不可用。处理措施是：更换坏掉的电缆并重新做热缩保护套管，工作时应断电。2. 指针上下来回摆动，先ALARM1/ALARM2报警灯亮，然后TEST FILTER灯亮，ALARM1/ALARM2报警灯息灭，循环往复。这主要是两个电离室间的过滤器脏了，需要更换或清洗了，按厂家的推荐，一般一年应更换一次过滤器。3. 测量值偏高，输出稳定但没有到达报警限值，如30-40%。该故障可能是偏置OFFSET电位器漂移，可通过检查偏置电压是否是2V来确认；也有可能是电离室的增益调得不合适。4. 测量值为零或超过量程100%，这种情况比较复杂，可能的原因有：任一电离室电极引线电缆绝缘损坏均会出现该故障现象；电离室零点NULL或增益GAIN电位器调整不当或接触不良也会导致输出不正确；电路板或电源故障。5. 电离室盖或取样管漏氢，由于氢的渗透性很强，稍有不慎就会漏氢并有氢爆风险，取样气体箱空间小、管路多，操作困难，进行故障处理时要格外小心。另外，电离室的引出电极由