Ovation系统调试阶段常见硬件故障诊断分析

学术论文 2016-12-29 09:45:08
  1 概述 
  山东海阳核电一期工程建设两台单机1253MW的压水堆核电机组,采用美国西屋公司研发的最新三代非能动压水堆核电技术,其电站控制系统采用艾默生的Ovation系统。文章主要对1号机组在Ovation系统调试阶段发生的硬件故障及处理措施进行总结。 
  2 Ovation系统特点 
  Ovation系统是集过程控制及企业管理信息技术为一体的融合了当今世界最先进的计算机与通讯技术于一身的典范。其采用了高速度、高可靠性、高开放性的通讯网络,具有多任务、多数据采集的控制能力。Ovation系统利用当前最新的分布式、全局型的相关数据库完成对系统的组态。全局分布式数据库将功能分散到多个可并行运行的独立站点,而非集中到一个中央处理器上,不因其他事件的干扰而影响系统性能。 
  3 常见硬件故障诊断分析 
  海阳核电1号机组Ovation系统共有92台机柜,其中有4个机柜为双DPU机柜。在机柜首次上电和调试运行阶段,发生过不同类型的硬件故障,以下介绍了故障现象、原因分析和处理措施。 
  3.1 DPU控制器故障 
  对于处理器模块P灯为电源指示灯,N1~N4为网络端口对应指示灯,每个端口各有两个指示灯,第1个灯为绿色并闪烁时,表示此端口已连接,第二个灯为黄色时,表示此端口正在传递和接收数据。 
  对于IO模块,P灯长亮表示电源正常,Cm灯为长亮表示通讯已连接,闪烁表示收发数据,Ct灯长亮表示为主控制器,闪烁表示为辅控制器,A灯长亮表示控制器正在运行,E灯长亮表示启动时的自诊断,闪烁表示错误状态。 
  在工程师站检查System Status Display中控制器的状态显示,绿色代表正常模式,黄色代表备用模式,红色代表存在报警或故障,紫色代表需要操作员关注,蓝色代表热备用模式,白色代表离线模式,橘色代表故障模式,灰色代表脱网模式。 
  当发现控制器状态显示异常时,首先检查控制器本身指示灯状态。若控制器电源正常,则一般会重启控制器。若仍无法恢复正常,则更换备件来确认是否为控制器或IO模块发生故障。如果是离线或脱网,且重启后无效果,则需检查控制器与DDS交换机之间的通讯光纤是否正常。 
  3.2 光电转换器故障 
  光电转换器上PWR1和PWR2指示灯分别表示两路电源供电正常。当只有1路电源时,或者通讯存在故障时,FAULT灯会亮起。 
  正常工作时,指示灯LNK/ACT和100闪烁。当通讯故障时,会全部熄灭。此时,首先检查光电转换器的光纤是否存在故障。一般可以通过光纤测试来判断,或者可以通过与旁边的光电转换器互换光纤来判断。 
  3.3 SOE卡件故障 
  SOE卡件即数字量输入卡件。当卡件的P灯、C灯正常,E灯红亮,则属于外部故障。此时,应检查信号线是否存在接地。 
  3.4 AI卡件故障 
  当卡件测点出现坏点时,首先在Point Information中检查通道电流值。如果是0mA,且接线正确牢固,则检查通道保险是否损坏。对于卡件供电的通道,直接测量通道电压,如果有24V DC则说明保险完好,若为0V DC则说明保险极可能已烧坏,只需拔下保险测量电阻值确认即可。 
  3.5 继电器卡件故障 
  当继电器卡件的E灯红亮时,表示外部故障。此时需要检查继电器底板电源回路保险,保险规格为2A,250V。 
  当DCS指令发出,但是设备不动作时,需要检查继电器是否存在故障。一般地,可以在DCS发指令的同时,聆听继电器触点是否存在吸合的声音。或者,将触点接线断开,用万用表测量触点电阻值是否发生变化。 
  3.6 模拟量信号分配器故障 
  模拟量分配器将就地送来的AI信号一分为四,送到不同的AI卡件。当分配器电源指示灯不亮时,首先检查分配器电源接线端子是否有24V DC,如果没有,则检查电源回路上的保险是否烧毁。如果分配器的输入电源正常,那么可以通过检查分配器内部电路板上的快速整流二极管(D16)是否存在烧毁痕迹,如有,则需要更换分配器备件。 
  3.7 分支保险故障 
  每个机柜均有4列分支,每个分支均有自己的两个个保险(5A,250V)。这两个保险负责这一列卡件的24V电源。当有1个保险故障时,这一列上的所有AI卡件通道电压为0V,所有的A17/A18接线端子间电压为0V。 
  4 注意事项 
  在处理主控DPU故障时,需要考虑处理过程是否会导致控制器的主备切换,因为两个DPU虽然是冗余的,但是从安全角度来讲,需要考虑切换失败的情况。此时,需要与运行人员沟通,当前控制器下游的设备状态,做好风险防范措施。 
  当由于个别通道故障需要更换卡件或插拔卡件时,需分析卡件其他通道信号的用途,避免引起设备误动或误报警。
  AI通道的50mA通道保险,由于容量很小,极易烧毁。现场工作时,对于DCS供电的设备,就地如有拆线工作,为避免不小心将信号线接地导致保险烧毁,可以考虑先从DCS侧断开接线或拔下保险。 
  AP1000机柜内卡件和辅助模块安装布置紧密,尤其是模拟量信号分配器和负责Profibus通信转换的Profibus OLM。由于布置过于紧密,在拆解线或更换备件时,需要特别注意避免误碰附近其他部件导致不必要的报警或故障。 
  5 结束语 
  调试阶段,由于现场环境粉尘较大,因此,对于DCS机柜房间,要加强巡检,封堵房间地面与墙壁的临时孔洞,减少粉尘的进入。同时,定期对OVATION机柜内的部清灰,包括滤网和风扇,可以提高柜内硬件的使用寿命。另外,在建安敷设电缆期间,要加强监督和管理,防止电缆对已安装卡件的碰撞和对柜门的挤压变形。 
  在对Ovation控制器或卡件上工作时,要养成良好的工作习惯,配带佩戴防静电手环,以防静电损坏设备。 
  调试阶段也应加强Ovation系统的巡检,包括机柜内部电源模块、IO卡件、通讯模块以及工程师站的System Status Display画面中的各个DPU的状态。总之,及时发现硬件故障,及时处理,可提高系统的稳定可靠性。 
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