核电厂用压力开关常见故障分析探究

李星

中核检修有限公司深圳分公司  广东深圳 518124

摘 要：核电站压力开关的正确的校验及消缺方法，是提高核电仪控设备可靠性、提升核安全水平的重要一环。本文通过阐述核电站常用的压力开关原理、校验过程、故障处理等方法，并通过核电站某系统典型压力开关故障进行分析研究，总结维修经验，为类似工作提供经验积累。

关键词：核电站；压力开关；典型故障。

1.前言

压力开关是在核电站生产过程中进行测量和控制的最基本的仪表设备之一，在国内压水堆核电站的仪表校验及故障消缺过程中，压力开关起到关键作用，为了保证核电站压力测量的准确性，必须保证对压力开关进行定期的检定和维护，为提高维修后仪表设备使用可靠性，为机组提供可靠数据及精准的回路控制，需要针对压水堆核电站压力开关的校验及故障处理进行研究分析。

2.压力开关工作原理

压力开关根据不同的工作条件和测量范围，采用不同的测压元件，一般可以分为弹簧管式压力开关和力平衡式压力开关。

弹簧管作为一种压力敏感元件，其实就是一根弯成圆弧形或螺旋形的金属管，管子截面是扁圆形或椭圆形的。当弹簧管通入压力时，由于弹簧管内长短轴方向的表面积不同，使弹簧管有变圆的趋势，而产生弹性变形，其变形大小与所测压力在允许范围内成正比。弹性变形再通过机械传动机构带动微动开关，发出开关量信号。

力平衡式压力开关的测压装置为波纹管、膜片、膜盒等，测压装置受压后产生位移，然后通过一系列杠杆作用与弹簧的弹力互为作用力和反作用力，杠杆再带动微动开关发出开关量信号。通过调整弹簧弹力的大小可以改变设定值。下面以国内核电厂最常用的某公司生产的压力开关来说明其工作原理见下图。

如图所示，来自于介质的压力向上作用于波纹管上，可伸缩的波纹管引起主杠杆LP的移动，在主杠杆的另一端有一个调节设定值用的可调弹簧RP，当从波纹管来的作用力小于弹簧施加的力时，操作杆使微动开关处于动作状态；当从波纹管传来的作用力增加到超过弹簧施加的力时，微动开关复位处于释放状态。使微动开关的触点从一个状态（动作/释放）变化到另一个状态（释放/动作）时所需的最小压力变化值称为“最小差分值”，即我们常说的“回差”。

可以通过调节第二个弹簧RE的丝杆VE使该差分值增加和减少。该弹簧力作用于差分操作杆LE上，LE和主杠杆LP相接触，并对其产生作用力，影响微动开关的动作。由于行程限制器B1的控制，当杆LE不再与LP接触时，开关达到其设定值动作。对于没有回差要求的压力开关，可以将回差调节部分省去。

其它厂家生产的这种类型的压力开关也是大同小异，有的是将波纹管换成了膜盒或膜片，但作用是相同的，其差压开关的结构则更简单，只需要在膜盒或膜片的另一侧施加负压力，连平衡杆也不需要。还有一些压力开关是没有杠杆系统的，测压元件通过弹簧的作用直接推动微动开关动作，其结构简单，体积小，可靠性高，但回差是固定的，不可调。

3.压力开关典型故障分析

仪表工作组执行工作票配合机械专业进行某电站一号机某系统压力开关的校验工作。在校验过程中发现设备校验单要求进行上升和下降两个定值点的校验。但实际上该类型压力开关回差无法调整，只能进行定值设定。查阅相关逻辑图接线图以及定值手册、厂家使用说明书时也出现描述不一致地方。

3.1内部构造原理分析

该压力开关是一个差压开关，在系统中的作用为监测系统1号空压机/3号空压机的压缩机的供油泵运转状态，正压侧和负压侧分别安置在供油泵的进口和出口。该压力开关的内部分别由定值调整旋钮、延时通断动作机构、微动开关、手动按钮组成。

该压力开关通过220-2端子作为电源进线，M—L为输出控制部分。再结合接线图可以得出：当油压高于设定值时，M—L将闭合，空压机供油泵正常运转。反之，当油压低于设定值时，M—L将断开，供油泵停转（压缩机也将停止），015LA亮。

3.2故障原因分析

通过做通电实验最后得出该开关不同于电站一般开关，其有自带延时通断控制功能，并且动作后需要手动复位的特性。但是它用的延时材料应该是一个电阻加热器，相当于带有膨胀系数的金属片，用它来实现延时和通断功能。                                                               

从试验可以得出以下结果：

1．该类型开关自身带有延时功能（50秒）；

2．该类开关带有手动复位按钮；

3．当油压低于设定值的时候，时间继电器将被激活，50秒延时将启动，如果在50秒内油压仍然不能上升到复位值，L—M接点就会断开；

4．压缩机启动：在时间继电器延时时间内油压高于复位值，说明油压正常的建立了。反之，在延时时间内油压不能高于复位值，空压机将不能启动。

5．压缩机运行：当油压持续低于设定值的时候，时间继电器将被激活（延时50秒断开M--L）

6．当时间继电器延时完毕，M-L接点断开之后，需等待5分钟按下手动按钮才可重新启动。(即L--M才会闭合)

7．手动按钮就是防止线路压力上升到复位值以前自动反复重启压缩机。

综合以上试验得出结论，结合现场我们就可以对该类型开关时间和压力的比例以及相关动作过程做以下描述：

A点代表在设备启动时，延时继电器动作之前，差压在延时继电器延时开始后满足了高于设定值这个条件，延时继电器将失磁，启动条件满足，设备开始运行。

B点代表在设备启动时，延时继电器动作之前，差压在延时继电器延时开始后不能满足高于设定值这个条件，延时继电器将励磁，启动条件不满足，发出控制信号，设备停运。

3.3经验总结

因为该系统为某核电站某厂房空调制冷系统，该开关涉及到为其做工的三台压缩机的油压保护，直接监测压缩机做工时的润滑情况，保护压缩机运转良好。所以为达到现场实际使用效果，校验经验总结如下：

1. 建议将校验单的定值设为下限值，可以更有利地监测到空气压缩机油泵的运转情况（根据定值手册，设定值只有上升值,与实际控制逻辑值有冲突）；
2. 同时建议增加压力开关本身延时功能检查的步骤；
3. 建议统一定值手册和校验单的数据。
4. 建议编写规程，完善此类压力开关的检修方法。

4.总结

压力开关是核电站生产中必不可少的测量仪表之一，它能检测出企业的工业设备存在的问题，对压力开关进行正确的检定和维护，可以提高维修后仪表设备使用可靠性，为机组提供可靠数据及精准的回路控制，提升核安全水平。本文选取核电站某系统压力开关仪表典型故障进行深入分析，查找并剖析其缺陷原因，总结维修经验，为以后类似工作提供经验积累。

参考文献

[1]朱家良，屠立猛。JJG882-2004压力变送器检定规程[S].中国计量出版社.2004。

[2]张同新，毛仲德，颜祖清等。GB500093-2002自动化仪表工程施工及验收规范[S]。北京：中国计划出版社，2003.

[3]李雕，浅述焦化厂应用自动化仪表的预防维护[J].中小企业管理与科技，2010.

作者简介：

姓名：李星（1981.09--）；性别：男；民族：汉族；籍贯：四川广元；学历：大学专科；现有职称：助理工程师；研究方向：工程管理，仪器仪表检维修