大亞灣核電廠火警探測系統(tǒng)的管理

摘 要：該文主要介紹了大亞灣核電廠火警探測系統(tǒng)的作用和探測原理，管理規(guī)定、維護、改造和實際運行情況。

關(guān)鍵詞：核電廠 安全 火警探測系統(tǒng) 原理 管理

中圖分類號：C93 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）04（a）-00-03

大亞灣核電廠是中國第一座大型商用核電廠，按照“高起點起步，引進、消化、吸收、創(chuàng)新”，全面引進法國電力公司核電廠的先進管理模式和經(jīng)驗，從1994年5月6日全面建成投入商業(yè)運行，至今已經(jīng)連續(xù)安全運行近20年，在安全和發(fā)電兩方面都取得了驕人的業(yè)績，在消防系統(tǒng)的管理維護方面積累了很多經(jīng)驗。該文簡要介紹核電廠消防的重要組成部分的火警探測系統(tǒng)的探測原理，著重討論了火警探測系統(tǒng)的管理維護工作。

火災(zāi)是核電廠安全風(fēng)險最高的事故之一。據(jù)美國MM保險咨詢公司統(tǒng)計，核電廠火災(zāi)損失占到總損失的90%。核電廠設(shè)有多重的各種功能的安全保護系統(tǒng)，安全保護系統(tǒng)都設(shè)有冗余的設(shè)備，如果發(fā)生一般的安全事故，引發(fā)重大的核安全事故的概率極低。相比而言，一旦發(fā)生火災(zāi)，尤其是涉及到電纜和供電系統(tǒng)的大面積火災(zāi)時，電廠很有可能失去對機組狀態(tài)的一切控制，安全保護系統(tǒng)也可能失去功能。另外，由于核電廠內(nèi)存在大量的可燃物（大量的油、氣、電纜等），發(fā)生火災(zāi)的風(fēng)險較高，核電廠中因火災(zāi)造成的損失在總財產(chǎn)損失中占主要地位。所以，在核電廠設(shè)計、建造和運行中，必須嚴(yán)格遵守核安全法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)。把保證消防系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定和可靠運行放在重要的位置上。

1 火警探測系統(tǒng)在核電廠的重要作用

在大亞灣核電廠，火警探測系統(tǒng)是消防系統(tǒng)的一個重要組成部分。為了對現(xiàn)場進行不間斷的火警監(jiān)控，大亞灣核電廠的所有現(xiàn)場均設(shè)置有火警探測系統(tǒng)。火警探測系統(tǒng)是電廠消防系統(tǒng)的眼睛、神經(jīng)和大腦?；鹁綔y系統(tǒng)能對所監(jiān)測的環(huán)境一旦發(fā)生或存在火險因素或火災(zāi)苗頭時，能及早發(fā)現(xiàn)，定位，并向電廠主控室機組運行操作人員發(fā)出報警，讓機組運行操作人員及早作出判斷或派人檢查落實，及早采取干預(yù)措施；在設(shè)有消防系統(tǒng)的場合，火警探測系統(tǒng)能在環(huán)境因素達(dá)到火災(zāi)程度時自動觸發(fā)消防系統(tǒng)進行滅火。火警探測系統(tǒng)對核電廠的預(yù)防為主，及早發(fā)現(xiàn)，及早干預(yù)的消防策略中起到關(guān)鍵作用。

2 火警探測系統(tǒng)

2.1 火警探測系統(tǒng)的原理

物質(zhì)燃燒時，往往會伴隨有煙霧，溫度的變化以及紅外輻射的產(chǎn)生，火警探測系統(tǒng)中的火警探測器，就是通過探測周圍環(huán)境中的煙霧微粒，溫度變化以及紅外輻射變化，來“捕捉”物質(zhì)剛剛開始燃燒的苗頭或燃燒的信號，然后將捕捉到的信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺⒘⒓磦鹘o火警探測系統(tǒng)的主機，同時傳到主控室的火警報警盤；另外，火警主機經(jīng)判斷處理后，按內(nèi)部預(yù)定程序作出適當(dāng)動作：如啟動音響報警、關(guān)閉防火卷簾門、啟動消防水噴淋系統(tǒng)等。

2.2 火警探測系統(tǒng)的組成

火警探測系統(tǒng)一般由火警探測主機、火警探測器和探測回路、以及聯(lián)動消防系統(tǒng)組成。聯(lián)動消防系統(tǒng)僅在對核電廠安全重要的場合，如核島主泵房間、汽機潤滑油廠房、電氣廠房，電纜廊道等區(qū)域設(shè)置。

2.3 法規(guī)對火警探測系統(tǒng)的要求

HAF-0202-1《核電廠防火》第2章《總的防火要求》中2.3.1明確要求：必須設(shè)置具有適當(dāng)容量、能力和鑒定合格的火災(zāi)探測系統(tǒng)和滅火系統(tǒng)，以便及時報警和啟動。第5章《火災(zāi)探測和滅火》中5.1.2明確要求：為了保護安全重要物項，核電廠必須持續(xù)具有早起探測火災(zāi)和有效滅火的能力。

RCCI中第2.4火災(zāi)探測中明確要求：一般火災(zāi)探測系統(tǒng)的設(shè)計要保證：快速探測早期火災(zāi)；確定起火點位置；監(jiān)視火災(zāi)發(fā)展；啟動報警，控制防火閥和排煙系統(tǒng)排煙閥。

要滿足法規(guī)相關(guān)要求，就要保證火警探測系統(tǒng)能夠穩(wěn)定可靠運行。

2.4 大亞灣核電廠火警探測系統(tǒng)的實際布置

大亞灣核電廠火警探測系統(tǒng)的設(shè)計嚴(yán)格遵照我國核安全法規(guī)HAF0202和法國核電廠消防設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)RCCI中對火災(zāi)探測的設(shè)計要求。在主控制室設(shè)有火災(zāi)報警主機，連續(xù)監(jiān)視電廠現(xiàn)場所有區(qū)域?qū)⒔?200只火警探測器和相關(guān)設(shè)施的運行狀況；在核島、電氣廠房和核輔助廠房的各層均設(shè)置了就地報警顯示盤，就地盤的信號傳到主機；根據(jù)各廠房和區(qū)域?qū)﹄姀S安全的重要度和可能產(chǎn)生火災(zāi)的特性的要求布置各種探測器。

根據(jù)要求，不同區(qū)域可布置單種類型的探測器或多種類型的探測器，設(shè)置單探測回路或設(shè)置多探測回路，以滿足不同安全等級對探測系統(tǒng)的可靠性的要求。通過探測回路，火警探測系統(tǒng)可以探測各區(qū)域的火災(zāi)萌芽期的溫度變化或煙霧，或者火災(zāi)早期，確定火險位置，并且可以監(jiān)視火災(zāi)的蔓延情況；并在第一時間啟動噴淋消防水等滅火措施，在設(shè)置有防火閥和排煙系統(tǒng)排煙閥的場所，火警系統(tǒng)與相關(guān)系統(tǒng)之間有聯(lián)動功能。

3 大亞灣核電廠對火警探測系統(tǒng)的管理和維護

3.1 管理規(guī)定

3.1.1 大亞灣核電廠運行質(zhì)保大綱的明確要求

大亞灣核電廠運行質(zhì)保大綱明確規(guī)定：有關(guān)單位要制訂措施來管理火災(zāi)的探測和報警。

措施必須規(guī)定如何保持火災(zāi)探測和報警設(shè)施的可用性，以及如何使核電廠人員對上述設(shè)施進行監(jiān)督。

3.1.2 運行技術(shù)規(guī)范的要求

根據(jù)HAF標(biāo)準(zhǔn)和RCCI要求，大亞灣核電廠運行技術(shù)規(guī)范中對火災(zāi)探測系統(tǒng)可用性有明確規(guī)定，當(dāng)反應(yīng)堆處于不同運行模式時，對火災(zāi)探測系統(tǒng)有具體的要求。

當(dāng)反應(yīng)堆帶功率運行時，要求與核安全相關(guān)的設(shè)備所處的區(qū)域的火警監(jiān)測系統(tǒng)必須可用，如果不可用，須在限定的時間內(nèi)修復(fù)，否則，反應(yīng)堆狀態(tài)必須按照規(guī)定從功率運行狀態(tài)退至熱停堆狀態(tài)。表1列出了反應(yīng)堆帶功率運行時運行技術(shù)規(guī)范對核島主泵房間火警探測系統(tǒng)可用性的部分規(guī)定。

3.1.3 定期試驗大綱規(guī)定

HAF0202《核電廠防火》第7章《質(zhì)量保證》中7.1.2 規(guī)定：“必須對火災(zāi)探測和滅火設(shè)備做鑒定，確認(rèn)它們適合于完成其預(yù)期功能。實施各種防火規(guī)程，核電廠運行要求試驗火災(zāi)探測和滅火設(shè)備和系統(tǒng)，且這些設(shè)備和系統(tǒng)是可運行的”；RCCI 2.4.4 明確要求對探測器定期進行就地運行性能試驗。根據(jù)相關(guān)法規(guī)的要求，將在安全重要區(qū)域的火災(zāi)探測系統(tǒng)設(shè)備的試驗列入《大亞灣核電廠安全相關(guān)系統(tǒng)與設(shè)備定期試驗監(jiān)督要求》進行控制和管理，要求每個燃料循環(huán)必須進行一次性能試驗。其他區(qū)域的火警探測系統(tǒng)設(shè)備的定期試驗用維修試驗大綱進行管理。

3.2 分級管理

大亞灣核電廠對火警探測系統(tǒng)進行分級管理。

3.2.1 管理部門

消防管理部門負(fù)責(zé)制定火警系統(tǒng)的運行和維修策略，并監(jiān)督執(zhí)行。

3.2.2 執(zhí)行部門

（1）運行部門負(fù)責(zé)對火警系統(tǒng)的運行情況進行監(jiān)視和管理，確?；鹁綔y系統(tǒng)正常穩(wěn)定在線運行，運行人員每班主動巡視火警探測系統(tǒng)的運行情況，對火警主機上產(chǎn)生的報警信號必須立即作出反應(yīng)，對任何火警信號，都必須作為真實的火災(zāi)報警處理。所有的巡視和報警信號必須記錄在案，隨時可查。

（2）維修部門負(fù)責(zé)對火警系統(tǒng)進行日常和大修維護。對于火警探測系統(tǒng)的故障維修必須在第一時間響應(yīng)。一般來說，與核安全相關(guān)設(shè)備所在的區(qū)域的火警探測器故障，必須在8 h內(nèi)完成維修工作；其他區(qū)域的火警探測器故障，要求在24 h內(nèi)維修完成。

3.3 維護管理

火警探測系統(tǒng)的火警主機和火警探測器是日常維護和管理的重點，大亞灣核電廠將火警主機的定期檢查和試驗，火警探測器的定期試驗和定期校驗列入定期試驗計劃進行管理。

3.3.1 定期試驗

（1）火警主機的定期檢查和試驗

火警主機是整個火警探測系統(tǒng)的中心，為了防止在定期檢查時出現(xiàn)意外（例如誤操作或者誤碰設(shè)備導(dǎo)致系統(tǒng)停運等）而影響整個系統(tǒng)的正常運行，一般將對火警主機的定期檢查安排在機組大修期間進行，以期將對電廠運行的影響降低到最低限度。大亞灣核電廠制定有明確的規(guī)程對火警主機進行定期檢查，主要進行主機板件功能檢查、備用電池帶負(fù)載試驗、主備電源全部喪失時第三電源的報警功能試驗等。

（2）火警探測器的定期試驗

大亞灣核電廠現(xiàn)場有將近3200只各類型的火警探測器，按計劃每年對所有火警探測器進行一年一次的性能試驗。

火警探測器的定期試驗主要分為核島廠房內(nèi)和核島廠房外兩個部分；核島廠房外的定期試驗又可分為電氣廠房和核輔助廠房、汽機廠房、配套設(shè)施廠房等部分的試驗。

（1）核島廠房內(nèi)的火警探測器定期試驗。由于機組在正常運行期間，核島廠房的進入受到非常嚴(yán)格的限制；在火警試驗期間，主控室的火警主機上會產(chǎn)生相應(yīng)的報警，可能會影響運行人員對機組正常的監(jiān)控。核島廠房內(nèi)的火警探測器定期試驗集中在換料大修期間進行。

（2）核島廠房外的火警探測器定期試驗。按照人力資源和工作量的情況，制訂計劃，分期實施。

3.3.2 定期校驗

由于核電廠，尤其是核島廠房環(huán)境的特殊性，為了保證火警探測系統(tǒng)的動作準(zhǔn)確性，大亞灣核電廠制定了火警探測器校驗計劃。表2是大亞灣核電廠部分廠房火警探測器的校驗計劃。

3.3.3 老化管理

為了防止設(shè)備老化對系統(tǒng)運行產(chǎn)生不利的影響，電廠制定有嚴(yán)格的老化管理制度。上述對火警探測器的定期校驗其實也屬于老化管理的一部分。由于火警主機電子板件的老化可能會影響整個系統(tǒng)的安全運行，所以電廠根據(jù)生產(chǎn)廠家提供的板件預(yù)計壽命以及實際運行情況，制定了板件的老化更換計劃，在板件到達(dá)壽命之前進行預(yù)防性更換。

火警主機電子板件的預(yù)防性更換工作安排在機組換料大修期間進行。

3.3.4 探測器故障、報警原因分析管理

大亞灣核電廠維修部門對所有火警探測器建立了運行狀態(tài)跟蹤數(shù)據(jù)庫，搜集、分析現(xiàn)場火警探測器的故障模式，以達(dá)到找出報警和故障原因，探索有效處理方法，是整個系統(tǒng)運行更加安全穩(wěn)定的目的。

例如，現(xiàn)場使用數(shù)量最多的是感煙型火警探測器，經(jīng)過分析研討，結(jié)合該類型探測器的結(jié)構(gòu)特點，發(fā)現(xiàn)這種探測器由于其原理及結(jié)構(gòu)原因，在空氣濕度大和通風(fēng)情況良好的環(huán)境，容易產(chǎn)生誤報警，因為燃燒產(chǎn)生的微粒、水蒸汽、通風(fēng)帶來的小灰塵顆粒對這種探測器的影響是一樣的，現(xiàn)場有針對性地采取了相應(yīng)的措施，例如抽濕、加裝防風(fēng)擋板、探測器移位（避開通風(fēng)口）等，取得了很好的效果。

3.4 系統(tǒng)改造

大亞灣核電廠的火災(zāi)探測系統(tǒng)在多年的運行中，也發(fā)現(xiàn)了一些不足，例如核島主泵房的感煙探測器發(fā)生故障后不能及時維修、感煙探測器底座防探測器丟失開關(guān)容易接觸不良等等，核電廠工作人員針對系統(tǒng)存在的不足，進行嚴(yán)密論證，在不影響機組和系統(tǒng)正常運行的情況下，及時進行了相應(yīng)的改造，使得火警探測系統(tǒng)的運行更加可靠。

4 大亞灣核電廠火警探測系統(tǒng)實際的運行情況

大亞灣核電廠多年的運行情況表明，火警探測系統(tǒng)的維護管理是高效的，系統(tǒng)運行可靠性高。

4.1 可靠性統(tǒng)計

4.1.1 探測器的可靠性

大亞灣核電廠火警探測系統(tǒng)探測器運行可靠性是較高的。以2004-01-01至2005-04-10期間的統(tǒng)計數(shù)據(jù)為例：

2004-01-01至2005-04-10期間，大亞灣核電廠一共接到與火警系統(tǒng)的工作155次，經(jīng)統(tǒng)計，與火警探測器相關(guān)的工作一共126次，（其他的工作如火警主機電池更換、配合其他改造工作將相關(guān)火警探測器閉鎖或移位等等，這些工作不計入探測器故障統(tǒng)計之中），處理方式如下。

（1）報警自動消失，一共34次（環(huán)境或者其他因素影響）；

（2）通過更換探頭模塊等處理，一共83張；

（3）接觸不良的，一共9張。

對于全廠3167只探測器（2005年的探測器總數(shù)）而言，火警探測器的故障率為：（83+9）/3167=0.029?；鹁綔y器的可用率為1-0.029=0.971，即97.1%。另外，在統(tǒng)計期間，MX廠房共有4次火警報警或故障報警，占火警探頭總數(shù)（802只）的0.5%，汽機廠房的環(huán)境相對比較惡劣（高溫，潮濕，振動大），但系統(tǒng)相對穩(wěn)定，可以說明汽機廠房的火警探測器的性能相對比較可靠。

4.1.2 系統(tǒng)的可靠性

大亞灣核電廠火警探測系統(tǒng)的可靠性很高。經(jīng)過統(tǒng)計，從2006年到2012年，火警探測系統(tǒng)的隨機第一組I0消耗比一般在1%～2%左右，系統(tǒng)的可靠性比較高。（第一組I0消耗比是電廠日常生產(chǎn)管理指標(biāo)之一，用來衡量電廠核安全系統(tǒng)和設(shè)備的可靠性，該指標(biāo)反映由于系統(tǒng)隨機不可用而導(dǎo)致其安全性能降級的程度以及維修響應(yīng)的效率和質(zhì)量）（表1）。

4.2 報警實例

大亞灣核電廠近20年的運行經(jīng)驗表明：其火警探測系統(tǒng)確實能起到早期探測火警的作用。在所有的火災(zāi)事件中，從沒有出現(xiàn)過現(xiàn)場有火情而在場的探測器沒有發(fā)出報警的情況。以下是兩起火災(zāi)報警實例：

（1）2000-5-29T18：55，用控制室火警總盤發(fā)出NX廠房DVN設(shè)備室火災(zāi)報警。經(jīng)過現(xiàn)場檢查，確認(rèn)由于風(fēng)機皮帶脫落，與皮帶輪磨擦發(fā)煙，現(xiàn)場布置的感煙探測器發(fā)出了報警。

（2）2003-09-26，2 dVN002ZV風(fēng)機的電機軸承過熱，烘烤漆皮產(chǎn)生了煙霧，觸發(fā)了房間內(nèi)的煙霧探測器報警。

5 結(jié)語

核電廠的火警探測系統(tǒng)對電廠的消防的防和消都十分重要。大亞灣核電廠的消防和火警探測系統(tǒng)設(shè)計和建造都嚴(yán)格遵守相關(guān)的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)。滿足核電廠消防要求。在核電廠運行期間，嚴(yán)格有效的管理維護和及時的改造是保證火警探測系統(tǒng)可靠穩(wěn)定工作的關(guān)鍵，確?；馂?zāi)探測系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

參考文獻

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