汽水分离再热器液位开关闪发通道故障处理总结

汽水分离再热器液位开关闪发通道故障处理总结

张道华

阳江核电有限公司   529941

摘要：某电站汽水分离再热器液位开关采用美国迈格公司生产的CAN型浮球式液位开关，由于长时间处于高温环境下运行，微动开关的结点闭合阻值变大、线鼻子及端部接线生锈氧化的故障现象。

为提高设备运行稳定性，提出物项替代，将微动开关更换为耐高温型号（最高耐温399℃），同时微动开关处的接线鼻子更换为镀金线鼻子。目前已全部完成设备优化，优化后设备故障率明显下降。

关键词：微动开关；高温电缆；锈蚀；通道故障；设备优化

1.事件背景

某电站汽水分离再热器液位开关采用美国迈格公司生产的CAN型浮球式液位开关，机组调试期间厂家提供的原始设备不满足现场运行的温度参数，EOMM手册中最大允许的工作环境温度为232℃。根据现场温度测量结果，MSR底部的液位开关工作环境温度在140~160℃左右，该仪表长期处于高温环境下工作，微动开关上的配件（线鼻子、开关结点）易氧化生锈，影响仪表的正常运行。确认该问题后提出物项替代，物项替代流程完成后各台机组将微动开关更换为耐高温型号（最高耐温399℃），同时微动开关处的接线鼻子更换为镀金线鼻子。

根据故障处理的数据统计结果，微动开关物项替代、更换镀金线鼻子后设备故障率明显下降。

2.基本原理介绍

微动开关是永久磁铁装在带支点的开关执行机构上。当浮球随液位升高时，它将铁芯提升到磁铁的磁场中，此时，铁芯与永久磁铁相吸并靠在非磁性的密封管上，使开关机构动作。密封管在开关机构和工艺液体之间提供了静压隔离。液位下降时，复位弹簧将永久磁铁拉回，开关机构复位。

该型号的微动开关采用三线制，C为卡件供电的公共端，常开常闭触点各有一根信号线送至机柜内FUM210卡。卡件通过NO/NC点结点电压判断结点闭合情况。

3. 故障原因总结

3.1 线鼻子锈蚀

微动开关组件的接线端子和线鼻子（铜质）长时间运行在高温环境下，存在严重锈蚀的情况。微动开关上的接线端子被氧化膜包裹，线鼻子、延伸电缆与接线端子连接的前段导线锈蚀严重，测量常闭点闭合回路阻值无穷大。阻值的异常增大造成测量回路中有分压现象，拉低了供电回路的供电电压，造成接地故障报警。

3.2 微动开关阻值异常

原始物项为Magnetrol有限公司生产的CNA型微动开关组件，该型微动开关组件最高工作温度为232℃，不满足现场最高282.5℃的使用要求，且该型微动开关组件为敞开式触点，容易被现场的盐雾环境腐蚀，导致触点阻值偏高不良，甚至出现断路现象，不满足现场使用要求。

经调研，原厂生产的FNA型微动开关组件耐温可达399℃，且为密闭式触点，可满足现场温度和盐雾环境要求，故提出物项替代流程选用FNA型微动开关组件为替代产品。

    3.3 高温电缆问题

汽水分离再热器液位开关使用多股线芯、横截面积为1mm2的铜质防高温电缆，一端与室温环境下的就地接线箱连接，一端通过压接线鼻子接入微动开关组件。接入微动开关组件部分的电缆长期工作在约140~160℃的高温环境下，线芯表面及多股线芯缝隙出现因高温氧化的铜绿，造成测量回路中的阻值变大后出现非预期的通道故障报警。

高温电缆由防高温的塑料外皮包裹，受高温环境影响保护外皮存在加热变硬的可能。且微动开关至就地接线箱段电缆敷设路径较长，塑料保护外皮在电缆槽架内碰摩后存在破损的可能。

4.已执行的优化措施

针对液位开关接线鼻子锈蚀、微动开关闭合阻值异常、高温电缆锈蚀/破损的三种故障模式，已执行了以下优化措施：

4.1微动开关替代换型

根据微动开关的检查结果，结合设备在现场实际的高温工作环境，将原最高耐温232℃的CAN型微动开关换型为最高耐温399℃的FAN型微动开关。

微动开关替代换型后，各台机组仅出现了一次由于微动开关阻值异常闪发通道故障报警的情况。极大程度上减少了因高温环境导致微动开关闭合阻值异常的问题。

4.2线鼻子换型

微动开关物项替代完成后，同步将微动开关处的铜质接线鼻子更换为镀金线鼻子。现在已有检查周期为1年的微动开关组件及接线的大纲，可在大修期间及时发现接线鼻子的异常状态，并进行干预处理。

根据更换镀金线鼻子后历次大修的检查结果反馈，微动开关本体自带线鼻子与高温电缆压接的线鼻子压接在一起后，电阻阻值受影响情况更小。

目前已将微动开关本体自带的线鼻子与高温电缆压接镀金线鼻子压接在同一个接线端子上，同时微动开关本体的线鼻子计划性替代更换为镀金线鼻子。

更换镀金线鼻子后由于线鼻子导致液位开关故障的次数明显下降。

4.3液位开关定期检查大纲

根据设备运行状态的反馈，增加了微动开关定期检查大纲。做到了设备状态的可控，尽可能提前发现设备异常，提前进行预防性更换，提高了设备运行的稳定性。

4.4高温电缆检查

根据厂家安装文件液位开关本体至就地接线箱均使用型号为0330010FCTG聚氟的高温电缆，高温电缆线芯为镀锡圆铜丝，电缆外皮及护套为聚四氟乙烯。查询当前该类型高温电缆耐高温参数：镀锡铜芯的长期最高工作温度为150℃，接近于现场设备的工作环境温度，而镀银铜芯的长期最高工作温度为250℃，考虑防高温电缆换型的可行性。

5.待解决问题

执行以上设备状态优化的工作后，各台机组液位开关已稳定运行约3年，极少出现故障。近期出现两次由于高温电缆在微动开关端部生锈，导致测量回路阻值变大出现异常报警。

通过提高高温电缆线芯与线鼻子处的密封性，提高线芯的抗氧化性能，解决线鼻子与电缆线芯连接处锈蚀的问题。

前期结合现场设备的实际工作环境（高温），考虑了四种方案执行线鼻子与线芯结点之间的密封方案，并对四种方案的可行性进行评估：

1）焊锡密封

优点：普通焊锡（锡/铅63/37）的耐温值为183℃，无铅含银3.5%的焊锡，其耐温值为217℃ ，且锡焊的强度高，抗氧化性能、导电性能良好，满足使用要求。可用此焊锡在线鼻子与铜线结点处点焊，将铜线完全封装在内，避免与空气接触氧化锈蚀。

缺点：锡焊方案受工作负责人焊接技能的熟练度影响较大，焊接质量品质难以把控。

2）三防漆密封

优点：三防漆密封防护效果显著，对信号测量无影响，防尘、防湿、防氧化腐蚀性能良好，广泛应运于电子元件电路。

缺点：三防漆耐高温性能较差、用于液位开关工作环境后的温度裕度较小，防护效果可能会收到影响。

3）铜钝化剂

优点：用铜钝化液T404对结点浸泡处理，在铜表面形成一层致密的单分子保护膜，能有效的隔绝空气和铜表面的接触，从而能防止铜表面氧化腐蚀。使用后不影响元件的导电、焊接性能。

缺点：使用铜钝化剂后，形成的单分子防护膜受酸性物质影响较大，弱酸即可使该保护膜消失。且使用铜钝化剂后的防护膜长期在高温下运行会变黄、防护能力减弱。

4）硅橡胶密封

优点：乐泰587硅橡胶耐温可达到260℃，完全满足现场介电性良好、抗氧化性能好，操作方便。具有以上三种防护措施的大部分优势。

缺点：涂抹后拉伸延展性能较弱，不适用于高压环境中。

最终选用涂抹乐泰587硅橡胶的方案进行密封处理，减少高温电缆线芯与外部环境气体的接触，降低高温电缆线芯的氧化速度。

目前已完成该工作，观察优化后的效果。

6.结论

根据液位开关的故障类型，分别执行针对性的优化措施，成功降低了设备故障率：

1）原微动开关不耐高温使闭合阻值异常问题，通过物项替代流程对设备换型，更换为耐高温的FAN型微动开关；

2）铜质线鼻子长期工作在高温环境下生锈问题，各台机已更换为镀金线鼻子；

3)增加预防性维修大纲，每年检查微动开关及线路的阻值，提高设备运行稳定性；

目前线鼻子与高温电缆连接处锈蚀问题，该问题尚未解决。目前已通过涂抹硅橡胶密封提高高温电缆的抗氧化性能的方式进行优化，后续观察优化结果。