Лекция "Технология по ремонту средств автоматизации АЭС".

Лекция: «Технология по ремонту средств автоматизации АЭС».

В системах автоматического управления (САУ) чаще всего выходят из строя пультовые переключатели, датчики, диоды, триоды, проводка вторичной коммутации пультов, особенно в случаях заниженного сечения проводов коммутации, предохранители, цепи вторичной коммутации, исполнительные механизмы, электромагнитные приводы клапанов, защитная аппаратура приводов задвижек и механизма задвижек. Менее распространены повреждения мест присоединения на клеммниках конечных и путевых выключателей, а также на релейно-контактной аппаратуре.

Все неисправности в системе САУ сводятся к ограниченному числу элементарных неисправностей, которые классифицируют следующим образом:

а) обрывы цепей в кабеле, проводе, в местах присоединения (аппарат, реле, клеммник и др.) и внутри аппарата или прибора;

б) короткое замыкание между разными цепями одного напряжения, цепями разных полюсов в системе одного напряжения и полюсов разных систем напряжений, токоведущими частями и корпусом или на землю, сигнальными или рабочими контактами реле и аппаратов (ложные замыкания);

в) нарушение функции контактов (повышено переходное сопротивление контактов, переключающие контакты не дают надежного соединения, запаздывают в действии, перекрываются или замкнулись между собой);

г) неисправность электрических элементов: резисторов; конденсаторов; полупроводниковых приборов (диод, триод); катушек реле и аппаратов; сигнальных ламп и арматуры; вспомогательных электродвигателей, предназначенных для управления или регулирования; измерительных приборов;

д) неисправность механической части аппаратуры, установленной в рабочих помещениях (кнопка управления, конечный выключатель, датчики, исполнительный механизм и др.); аппаратуры, смонтированной на пульте управления (переключатель, тумблер, кнопка управления и др.); аппаратуры, установленной в распределительных пультах (реле, автомат, магнитный пускатель).

Реле. К основным элементам автоматики относятся реле, при срабатывании которых автоматически осуществляется скачкообразное изменение параметра в управляющей цепи. В автоматических устройствах используют реле различных типов, назначений и конструкций: манометрические, полупроводниковые, жидкостные, дилатометрические, биметаллические, реле давления, реле перемещения, реле времени, фотореле, реле контроля скорости, командоаппараты, реле тока и напряжения и др.

Все реле, кроме механических, воспринимают электрические сигналы и при помощи своих контактов преобразуют их в другие электрические параметры в других электрических цепях. По конструктивным особенностям электромагнитные реле разнообразны. Однако принципиально они всегда состоят из четырех основных элементов: катушки, воспринимающей изменение электрического сигнала (вводного параметра); магнитопровода с подвижным якорем, действующим при изменении магнитного потока; конструкции, выполненной по определенной кинематической схеме для передвижения контактной системы от якоря к соответствующим контактам; контактной системы, предназначенной для включений, отключений или переключений в электрических цепях.

Проверку электромагнитного реле начинают с внешнего осмотра. При этом проверяют тип реле, очищают его от смазки, пыли, проверяют на отсутствие перекосов, заеданий. Якорь к сердечнику должен прилегать плотно, без зазоров, контакты реле должны быть сухими и очищенными от случайной смазки. Раствор реле должен соответствовать паспортным данным. При необходимости раствор регулируют, перемещая упорный винт, подгибая нижнюю скобу или подклеивая шайбы под основание неподвижных контактов. Изоляцию реле проверяют мегаомметром напряжением 1000 В. Исправное реле имеет сопротивление изоляции не ниже 10 МОм. Если сопротивление изоляции уменьшено, реле тщательно очищают и просушивают при температуре не выше 80 °С. Измерив сопротивление катушек реле на постоянном токе, можно выявить межвитковые замыкания; измерения проводят при помощи мостов сопротивления класса 0,1...0,5. Расхождение полученных данных с паспортными не должно превышать ±10%.

Для регулирования силы тока при напряжении срабатывания и отпускания реле изменяют натяжение возвратной пружины и толщину немагнитной прокладки якоря.

Чтобы получить большое значение коэффициента возврата, следует при ослабленной натяжной пружине изменить зазор между якорем и сердечником реле. Иногда приходится уменьшать раствор контактов; при этом несколько снижается их коммутационная способность. После регулирования все элементы фиксируют и покрывают краской.

Выдержку времени реле регулируют путем изменения толщины немагнитной прокладки и натяжения пружины. При увеличении толщины прокладки выдержка времени уменьшается. Толщина стандартных прокладок составляет 0,05...0,3 мм. Выдержку времени на отпускание регулируют путем подключения параллельно катушке добавочного резистора.

Иногда с целью замедления работы реле параллельно его обмотке ставят конденсатор. Продолжительность задержки можно изменять подбором емкости конденсатора и сопротивления резистора. Практически можно увеличить время замедления до нескольких секунд. Иногда для замедления времени отпускания реле параллельно обмотке реле ставят диод так, чтобы он не пропускал ток от источника питания реле. При включении реле диод не пропускает тока, так как он шунтирован обмоткой реле; при размыкании ток проходит через диод и катушку, притягивая на некоторое время якорь.

Надежная работа реле в схемах автоматизации возможна лишь при исправной контактной системе. Надежность же контактной системы обеспечивается чистотой поверхности контактов, сохранением их формы и регулировкой контактного уровня.

До включения реле его контакты очищают деревянной лопаточкой, смоченной в спирте, а затем протирают чистой фланелью. В условиях нормальной работы контакты протирают 1...2 раза в месяц, в особо пыльных помещениях — 3 раза в месяц. Подгоревшие контакты подправляют надфилем.

Для искрогашения и увеличения срока службы контактов параллельно им подключают последовательно соединенные конденсатор и резистор.

Обычно сопротивление резистора R - 50... 1000 Ом, а емкость конденсатора С = 0,1...! мкФ. Оплавление или частичное подгорание контактов свидетельствует о неисправности их цепи. При этом необходимо тщательно и всесторонне проверить каждый элемент цепи, и если это нужно, заменить поврежденные элементы. Кроме того, следует осмотреть соседние контакты, так как расплавленный металл оплавленных контактов может попасть на контакты исправной цепи.

При эксплуатации датчиков контроля перемещения реостатного типа чаще всего выходят из строя обмотки реостатов или нарушается контакт ползунка с реостатом. При дефектации таких датчиков проверяют целостность цепи реостата и контактного устройства. В каждом конкретном случае обслуживание датчиков проводят в соответствии с прилагаемой к нему инструкцией.

Полупроводниковые диоды. Широко применяемые в схемах автоматизации диоды могут быть германиевыми или кремниевыми. Основной недостаток германиевых диодов состоит в том, что они чувствительны к нагреву. Предельной температурой работающего диода следует считать 50...70 °С, после чего происходит разрушение германиевого р-п-перехода. Применяемые в настоящее время кремниевые диоды характеризуются большей стойкостью к повышенным температурам. Кремниевые диоды выдерживают нагрев до 100 °С.

Обслуживание диодов начинается с проверки их перед включением. В каждой партии могут оказаться дефектные диоды, которые необходимо выявить перед монтажом и наладкой. Основные дефекты: перегорание р-п-перехода и как следствие внутренний обрыв, короткое замыкание, непостоянное (плывущее) обратное сопротивление. Проверяют диоды, измеряя их прямое и обратное сопротивления при помощи омметра или других приборов с омической шкалой (например, приборы Ц-315, Ц-20с классом точности не ниже 1,5). У плоских диодов значение прямого сопротивления составляет 20...50 Ом. Из-за нелинейности вольт-амперной характеристики диодов результаты измерений зависят от способа измерения.

Однако такая проверка диодов не может считаться достаточной для полупроводниковых приборов, применяемых в цепях переменного тока (220 В и выше) и в некоторых выпрямительных схемах. В этом случае следует провести дополнительное испытание диодов на пробой в запирающем слое. Диод включают на наибольшее нормируемое техническими условиями обратное напряжение и нагружают силой тока, рекомендуемой техническими условиями (ТУ).

Для испытания диодов можно применять не сглаженное фильтрами синусоидальное напряжение. Но в этом случае приложенное обратное напряжение не должно превышать значения, рекомендованного ТУ.

Германиевые диоды серии Д7Г или Д7Ж выпрямляют ток силой 300 мА и выдерживают обратное напряжение порядка 3000...4000 В, что позволяет считать их пригодными для использования в различных схемах автоматизации.

Эксплуатация диодов имеет некоторые особенности. Несоблюдение этих особенностей сводит к минимуму преимущества диодов и приводит часто к необоснованным нареканиям по поводу недостаточной их надежности.

Анализ работы полупроводниковых диодов позволяет сделать выводы относительно причин выхода их из строя. Эти причины таковы:

а) диоды перед монтажом не проверяли или проверяли недостаточно тщательно;

б) при выборе типа диодов для работы в цепях переменного тока не учитывали процессы неустановившихся режимов в системах. Известно, что диоды очень чувствительны к электрическим перегрузкам, приводящим к выходу приборов из строя. Пробивное напряжение, а следовательно, и наибольшая амплитуда обратного напряжения зависят от температуры. С увеличением температуры пробивное напряжение падает;

в) диоды для работы в цепях, имеющих индуктивность (катушки магнитных пускателей и реле), выбирали без надлежащего учета бросков тока при включении и выключении такой цепи и продолжительности переходных процессов в ней;

г) не учитывали, что работа диодов в цепях переменного тока осложняется вероятностью накладок мгновенных значений отдельных составляющих напряжений и тока (индуктивного, активного, емкостного). Таким образом, результирующие импульсы могут достигать значений, способных пробить диод;

д) монтаж диодов при помощи пайки нередко приводит к перегреву диода или излому выводного конца стеклянного изолятора.

Иногда для повышения допустимого обратного напряжения диоды соединяют последовательно. При этом обязательно шунтируют каждый диод сопротивлением порядка 100 кОм на каждые 100 В напряжения, с тем чтобы на диодах было примерно одинаковое напряжение. Шунтирующие резисторы устанавливают из-за больших разбросов параметров обратных сопротивлений диодов.

Надежность работы диода можно значительно повысить, если его за- шунтировать демпфирующим резистором мощностью 2 Вт и сопротивлением 10...30 кОм. Этот резистор будет сглаживать большие броски тока, возникающие в момент включения и отключения аппаратуры. Но применение такой цепочки в схеме требует предварительного расчета.

Правильный монтаж диода — непременное условие его работоспособности.

При пайке германиевых диодов необходимо соблюдать меры предосторожности против их перегрева. При нагреве выше 50...70 °С диод разрушается, поэтому при пайке нужно пользоваться припоем с наименьшей температурой плавления, например, сплавом Вуда с массовой долей компонентов (%): висмут 53, олово 20, кадмий 12, свинец 15. Температура плавления 60,5 °С; паять только электрическим паяльником и быстро (в течение не более 2 с), обязательно применять при этом теплоотводы (например, пинцет). Припаивать диоды разрешается на расстоянии не менее 10... 12 мм от корпуса. Нельзя располагать диоды вблизи нагревательных приборов и в плохо охлаждаемых местах. Вместо пайки диодов лучше применять монтажные платы с зажимами.

Для эффективного применения полупроводниковых диодов необходимо выбирать диоды, отвечающие электрическим схемам по расчету с запасом прочности и учетом переходных режимов, рода тока и др. Диоды должны работать в режимах допустимых значений по току и напряжению. В отдельных случаях рекомендуется переходить на более низкое рабочее напряжение и предусматривать защиту диодов по току. Перед монтажом надо тщательно проверить диоды и монтировать их, строго соблюдая ТУ.

При использовании диодов в схемах САУ на постоянном токе необходимо соблюдать полярность поданного напряжения.

При наладке схемы с диодами следует прежде всего проверять их полярность.

Бесконтактные логические элементы. Основное качество логических элементов, определяющее их надежность, — практическая независимость срока службы от числа срабатываний, долговечность, высокая ремонтопригодность и простота обслуживания. Эти преимущества выгодно отличают бесконтактные логические элементы от автоматических систем на релейно-контакторной аппаратуре, которым присущи следующие недостатки: наличие подвижных частей, окисление контактов, малая удароустойчивость, ограниченное число срабатываний. Кроме того, системы на релейно-контакторной аппаратуре нуждаются в более частом периодическом уходе. А чем сложнее система САУ, тем больше в ней реле и контактов и тем, следовательно, выше вероятность сбоя в работе и нарушения технологического процесса.

Применение в подобных схемах бесконтактных датчиков еще более увеличивает надежность и эффективность САУ, сводя до минимума профилактические работы