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KIT/KPS系统升级改造安装调试过程中的问题

添加时间:2019-03-01 10:48 来源:仪器仪表用户 作者:张瑞华 干炯申 关悦
  摘要:本文讨论了中核核电运行管理有限公司二厂1#机组电站计算机数据采集系统 (KIT/KPS) 升级改造项目的总体情况, 阐述了安装调试过程中出现的问题, 并提供了应对策略, 为其它核电机组的KIT/KPS系统改造提供了参考。
 
  关键词:电站计算机数据采集系统 (KIT/KPS) ; 数字化; 改造; 安装调试; 应对策略
 
 
  0 引言
 
  KIT/KPS系统是核电厂的大脑中枢, 操作员的眼睛, 其性能与核电厂安全、稳定运行紧密相关[1]。目前, 中核运行二厂1#、2#机组KIT/KPS系统现场使用的是由北京和利时系统工程股份有限公司于1999年开发的HS2000CAS系统, 自机组商运以来已投运10余年[2]。受当时技术水平所限, KIT KPS系统在系统设计及设备制造过程中存在着在所难免的缺陷, 且随着系统硬件的老化和淘汰, 安全性和经济性明显降低, 对中核运行二厂1#、2#机组KIT/KPS系统进行改造势在必行。改造内容包括对1#、2#机组KIT/KPS系统实施整体升级更换工作。目前, 中核运行二厂1#、2#机组KIT/KPS升级改造已顺利完成并稳定运行。
 
  1 总体情况介绍
 
  本次中核运行二厂1#、2#机组KIT/KPS系统改造范围以采集端子柜为界, 来自现场信号保持不变, 从端子模块以上开始, 包括所有的控制机柜、网络、人机界面和软件。整个系统单机组共包括采集柜9台, 端子柜9台, 网络柜两台, 主机柜两台, 配电柜两台, 服务器柜两台, 操作员站6台, 工程师站1台, 网关10台, 涉及电缆20000余根, 共分布在8个房间。
 
  改造项目受制于原系统位置、空间、外部电缆、第三方接口等方方面面限制, 且要在特定的时间窗口内实现新旧系统的平稳切换, 存在着其特定的挑战。现场涉及多设备运输拆装以及电缆敷设、系统调试等, 工作量非常大。改造主要分:前期施工阶段, 主要工作包括机柜运输、小系统安装等;主系统施工阶段, 主要工作包括机柜拆除和安装、电缆铺设、端接、系统上电等;系统调试阶段, 主要工作包括系统性能调试、通讯测试等。下面结合1#机组的实施情况来具体分析改造实施过程中的主要风险并制定应对策略。
 
  2 安装调试工期紧张的应对策略
 
  由于改造工程伴随着大量的设备安装和调试工作, 所以最好安排在工期较长的电站10年换料大修期间完成。受时间窗口的限制, 安装调试进度必须严格配合换料大修的主线计划执行, 并要充分考虑与其他系统或设备的检修相协调 (比如供电系统检修, 水压试验等) 。因此, 提前组织各专业协调制定了改造实施流程图, 力求实现工期与主线之间的完美兼顾。
 
  3 运输困难的应对策略
 
  本次改造涉及的机柜数量多, 且大修时间窗口有限, 大修期间各单位施工人员众多, 货运电梯无法保证机柜运输进度要求。为满足现场安装和调试要求, 需在大修前应将本次大修要改造的机柜运输到现场指定位置就位。为保证顺利运输, 可以采取以下措施:
 
  1) 自制与最大的双联柜尺寸一致的模型进行了模拟运输, 制定合理的运输路径, 记录运输路线上影响机柜通过的障碍物, 对运输路径进行多方确认和测量, 同时留有一定的裕度。
 
  2) 受限于现场情况, 合理安排机柜现场暂存点, 根据安装的先后顺序确定各个机柜摆放位置, 节省安装时间。
 
  3) 让安装公司提前参与, 利用专业经验对现场实际情况进行预判, 提前通过开发专用运输工具, 较好地解决了厂房空间有限、机柜运输困难的问题。
 
  4) 提前拆除途中影响新旧机柜运输的障碍物, 如防火门、托臂、槽钢等, 并设置保护措施, 对现场有些有门槛的防火门需要在门槛处增加已预制好的活动小斜坡, 以便机柜通过;门槛处的波纹斜坡, 则需在其上铺设铁板, 以免机柜经过波纹斜坡时颠簸被碰坏等。
 
  这些措施确保了机柜运输的顺利完成。
 
  4 系统停运与其他大修工作相冲突的应对策略
 
  KIT/KPS系统升级改造在机组大修期间进行, 期间要进行水压试验, 为保证KIT系统全停时的运行监视需要, 开发一套KIT最小临时系统以满足电站相关试验的进行。
 
  按照水压试验及低低水位期间所需信号全部进行监视的原则进行最小系统的设计, 通道根据实际情况进行预留, 并根据水压试验的相关要求绘制水压试验逻辑图, 为水压试验提供超压保护。
 
  5 信号电缆长度不足的应对策略
 
  由于改造范围以采集端子柜为界, 来自现场的信号保持不变, 即现场至控制柜的电缆长度已固定, 在信号通道分配时需考虑外部电缆长度, 以免线缆长度不够。接线柜位置没有变化, 但由于新旧卡件的差异必须进行调整。因此, 存在外部电缆长度不够的可能。
 
  为避免信号线长度不够而影响安装, 可以采取以下措施:
 
  1) 根据新旧机柜尺寸的差异及模块分布情况构建出新旧机柜模型, 精确的计算出新机柜中电缆位置与旧系统之间的标差;再对现场信号线长度进行核实, 统计出每个点的电缆预留长度, 结合程序计算结果, 对信号位置进行调整。
 
  2) 同时, 还需查看桥架上电缆余量情况, 以防长度不够时可从电缆桥架上调整电缆长度。
 
  3) 为防止最坏的情况出现, 也在现场预备了转接端子。
 
  得益于之前的精细测量, 机组实施过程中仅出现4组信号长度略紧张。由于数量比较少且长度差也比较小, 所以在模板通道分配上进行了微调, 及时解决了长度不够的问题。
 
  6 信号端接错误的应对策略
 
  KIT系统作为电站计算机采集系统, 其信号点有10000多个, 这就涉及到20000多根信号线的拆除及端接工作, 如此繁重的拆除及端接工作, 过程中难免会有疏漏。而作为操作员的眼睛, 信号端接的正确与否则非常重要。为避免问题发生可采取以下措施, 有效防止信号端接错误问题的发生:
 
  1) 实施前对原系统所有的端子排进行了拍照留底, 确保将来有据可查。
 
  2) 由于机柜中除了需要端接的信号线, 还有很多有套管的备用线, 其中不乏一些与端接信号线套管相同的备用线, 为了防止在信号端接中产生干扰, 可在实施前对机柜中的备用线的线鼻子进行热缩处理, 以做区别。
 
  3) 对端接信号进行仔细地核实是非常必要的, 可以采用三段式套管核对法。通过三段式套管核对法比照旧套管、新套管和通道号一致性, 确保电缆正确端接。端接前反复对端接电缆清册与现场实际电缆套管号仔细核对, 并对标示模糊的套管更换, 确保设计输入的正确性及可辨识性;端接过程中端接人员需对信号进行核对及检查, 端接完成后QC人员再次对信号进行核对及检查。
 
  以上措施有效防止了部分套管号相近而接错的情况, 以及信号虚接的情况。
 
  7 系统首次上电的应对策略
 
  由于改造涉及到接地线缆及电源线缆的更换, 为防止设备损坏, 保证系统首次上电顺利进行, 采取以下措施:
 
  1) 上电前进行了严格的绝缘及接地检查。
 
  2) 制定了具体可行的上电程序。上电时应分步操作, 逐层上电, 先加上游电源, 再加下游电源, 逐渐增加负荷, 以减少首次上电的风险。冗余电源应一路一路上电, 先送一路, 检查电源品质没问题且各状态指示灯显示正常后, 断开第一路再闭合另一路, 没问题后再两路都合上, 再检查双电源供电时的电源品质。
 
  3) 待采集机柜上电完成后, 再将I/O卡件逐个投入运行。
 
  这些措施确保了系统首次上电的顺利进行。
 
  8 结束语
 
  电站计算机数据采集系统的可靠性和安全性对核电厂的安全、稳定、经济运行起着重要的作用[3]。中国目前仪控系统的数字化改造工作才刚刚启程, 在役运行的老电站都会面临同样的问题。面对保证机组稳定运行的客观需要, 同时又要保证改造的成功, 进度控制和质量控制的挑战是显而易见的, 在项目实施的各个阶段都要求给予充分地关注, 保证项目执行过程中产生的各种问题得到快速有效地解决。目前1#、2#机组KIT/KPS升级改造已顺利完成, 并稳定运行。新系统必将更好地服务于机组运行, 实现预定的目标, 并为同类改造提供参考借鉴。
 
  参考文献
 
  [1]关悦, 周焕, 张进松, 等.电站计算机系统软件平台的优化与改进[J].电子技术与软件工程, 2016 (2) :75.
  [2]柴抗抗, 干奕, 周焕.秦二厂电站计算机及常规岛控制系统升级改造的策划与实施.仪器仪表用户[J].2017 (6) :90-92.
  [3]颜昌辉.秦山二期KIT/KPS系统与一体化信息管理与自动控制探讨[J].中国核科技报告, 2000.
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