儀表失效后的處理

摘 要：在新設(shè)計(jì)的DCS控制的核電廠中，很多儀表采用了質(zhì)量位對(duì)儀表的可用性進(jìn)行判斷，而其判斷的結(jié)果會(huì)直接影響儀表輸出信號(hào)下游的邏輯動(dòng)作。通過分析儀表質(zhì)量位信號(hào)在儀表故障時(shí)對(duì)控制和保護(hù)系統(tǒng)的影響，提升了操縱員面對(duì)該問題的處理能力。

關(guān)鍵詞：核電站；缺省值；失電；安全

1 儀表質(zhì)量位

儀表的質(zhì)量位是在儀表信號(hào)傳輸了，附加了一個(gè)質(zhì)量判斷信號(hào)，一旦儀表信號(hào)超過其正常電流范圍（4～20mA）一定比例（通常為2%～5%），其質(zhì)量位信號(hào)將給出儀表信號(hào)故障信號(hào)。

在DCS設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮儀表故障信號(hào)觸發(fā)后邏輯降級(jí)和缺省值設(shè)置的問題。當(dāng)一個(gè)儀表信號(hào)無效時(shí)，將直接導(dǎo)致邏輯表決單元中相應(yīng)的表決邏輯降級(jí)。缺省值是指在DCS判定信號(hào)失效后，DCS內(nèi)部對(duì)該失效信號(hào)采用的替代值。缺省值的選擇直接關(guān)系到機(jī)組的安全運(yùn)行和設(shè)備保護(hù)，意義重大。

在機(jī)組處于特殊的工況下，某些重要表計(jì)失效導(dǎo)致的邏輯降級(jí)將導(dǎo)致安注、緊急停堆等保護(hù)的誤觸發(fā)；某些缺省值的生效將導(dǎo)致重要的自動(dòng)動(dòng)作，可能造成事故擴(kuò)大，對(duì)這些儀表失電導(dǎo)致的邏輯降級(jí)和缺省值選擇的分析有助于在儀表故障的情況下甄別相關(guān)操作的重要性和緊急性，防止不必要的專設(shè)安全設(shè)施動(dòng)作。

2 故障安全原則的實(shí)現(xiàn)方式

2.1 傳統(tǒng)核電站的實(shí)現(xiàn)方式

傳統(tǒng)核電站（如大亞灣核電站）的儀控系統(tǒng)一般采用由繼電器等硬接線搭建起來的邏輯，通過定義繼電器的低電壓或高電壓觸發(fā)邏輯，配合常開和常閉觸點(diǎn)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)器件（如現(xiàn)場傳感器）故障時(shí)的預(yù)期響應(yīng)。

2.2 DCS控制電廠的實(shí)現(xiàn)方式

數(shù)字儀控系統(tǒng)DCS一般采用現(xiàn)場總線技術(shù)，大量信號(hào)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸，總線為虛擬環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，有較高的通信可靠性。其內(nèi)部信號(hào)處理和邏輯實(shí)現(xiàn)單元一般采取冗余設(shè)計(jì)，儀控系統(tǒng)電源采取多樣化設(shè)計(jì)，滿足單一故障準(zhǔn)則要求。與傳統(tǒng)電站相比，DCS具有明顯的優(yōu)越性。

在DCS內(nèi)部通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男盘?hào)，一般伴隨一個(gè)指示該信號(hào)有效與否的“質(zhì)量位”。對(duì)于故障信號(hào)來說，該質(zhì)量位可以直接觸發(fā)該信號(hào)相關(guān)的功能邏輯，也可以直接觸發(fā)KIC上的儀控報(bào)警，指示信號(hào)故障，操縱員可以利用報(bào)警信息去分析判斷故障的起因。該“質(zhì)量位”會(huì)使對(duì)應(yīng)的缺省值生效，產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的自動(dòng)動(dòng)作。

2.2.1 缺省值方式

缺省值有多種選擇：量程低值、量程高值、設(shè)定值或上次有效值等，每種選擇對(duì)應(yīng)不同的系統(tǒng)響應(yīng)。在確定缺省值前，深入分析，綜合考慮各種因素，并充分權(quán)衡對(duì)機(jī)組的安全、設(shè)備的保護(hù)和維修、機(jī)組的可用性等方面的影響，可以確定一個(gè)最優(yōu)值。與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)電廠的儀控系統(tǒng)設(shè)計(jì)相比，手段更加豐富，性能更加優(yōu)化。

2.2.2 邏輯降級(jí)方式

在反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)考慮了信號(hào)失效時(shí)的情形，當(dāng)一個(gè)保護(hù)通道信號(hào)無效時(shí)，將直接導(dǎo)致邏輯表決單元中相應(yīng)的表決邏輯降級(jí)，因此該類信號(hào)不需要缺省值。對(duì)于反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)中的儀表信號(hào)失效，會(huì)導(dǎo)致該儀表對(duì)應(yīng)的所有保護(hù)信號(hào)邏輯降級(jí)，而不是單純的使其控制信號(hào)取低值或者高值，更加體現(xiàn)了其安全性。儀表失電后會(huì)導(dǎo)致RPR系統(tǒng)中部分邏輯的降級(jí)，誤動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)增加；會(huì)導(dǎo)致部分儀表對(duì)應(yīng)的缺省值觸發(fā)，導(dǎo)致或閉鎖某些自動(dòng)信號(hào)的動(dòng)作；還將導(dǎo)致報(bào)警信號(hào)的誤觸發(fā)或者不觸發(fā)；當(dāng)模擬量信號(hào)故障時(shí)，其參與自動(dòng)控制的值一般維持為“上一次有效值”或其他的缺省值，在二層在顯示為“XXXX”。

3 操縱員面對(duì)儀表失效故障的處理方式

3.1 儀表控制母線失電時(shí)的控制

保護(hù)組母線失電時(shí)，會(huì)導(dǎo)致大量的儀表失電，從而觸發(fā)大量的儀表“壞”質(zhì)量信號(hào)。在設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)考慮了相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)，通過邏輯降級(jí)使保護(hù)系統(tǒng)的安全功能不降低；通過缺省值的設(shè)置一定程度上簡化了事故處理操作。此外，缺省值分析時(shí)已考慮虛假顯示和報(bào)警信息對(duì)事故處理過程中操縱員對(duì)機(jī)組狀態(tài)的影響。

I11*事故規(guī)程編寫時(shí)，充分考慮了儀表失效對(duì)機(jī)組狀態(tài)的影響，并經(jīng)過了完整的驗(yàn)證。操縱員應(yīng)熟悉事故規(guī)程的主要處理思路和疊加故障的重大風(fēng)險(xiǎn)，就能很好地控制機(jī)組狀態(tài)。尤其是控制好反應(yīng)堆一回路平均溫度，防止事故擴(kuò)大。

3.2 單個(gè)儀表故障時(shí)的處理

如出現(xiàn)單個(gè)儀表“壞”質(zhì)量信號(hào)，操縱員應(yīng)根據(jù)報(bào)警規(guī)程的指引，迅速查閱相關(guān)的邏輯圖和模擬機(jī)圖，暫停與該信號(hào)相關(guān)的操作，防止由于其他試驗(yàn)或維修造成保護(hù)系統(tǒng)的誤動(dòng)作。.儀表故障恢復(fù)時(shí)，需要充分考慮其相關(guān)邏輯的變化，防止儀表恢復(fù)瞬間的保護(hù)動(dòng)作。

某些儀表失效后將觸發(fā)缺省值動(dòng)作，閉鎖或產(chǎn)生某些動(dòng)作。操縱員需加強(qiáng)對(duì)該儀表相關(guān)的邏輯監(jiān)視，以便在需要的時(shí)候手動(dòng)觸發(fā)動(dòng)作以控制機(jī)組狀態(tài)。儀表還會(huì)喪失顯示，操縱員應(yīng)該使用冗余儀表對(duì)機(jī)組狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視，如果沒有冗余儀表的表計(jì)故障時(shí)，則應(yīng)使用關(guān)聯(lián)參數(shù)的儀表對(duì)機(jī)組狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視。

3.3 關(guān)聯(lián)儀表的監(jiān)視

此時(shí)關(guān)聯(lián)儀表的監(jiān)控尤為重要，一是需要利用其對(duì)機(jī)組狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控；二是防止其對(duì)應(yīng)的參數(shù)異常波動(dòng)導(dǎo)致反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)的動(dòng)作；三是防止關(guān)聯(lián)儀表本身異常，使機(jī)組狀態(tài)惡化。

4 結(jié)論

操縱員在儀表失效故障處理時(shí)，應(yīng)在規(guī)程的指引下，迅速控制好機(jī)組狀態(tài)，暫停關(guān)聯(lián)儀表的維修、試驗(yàn)等工作，并利用冗余儀表或相關(guān)儀表對(duì)機(jī)組狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視。在事故處理過程中，特別是儀表恢復(fù)前，加強(qiáng)對(duì)關(guān)聯(lián)儀表的監(jiān)控。

參考文獻(xiàn)：

[1]王振營，李紅林，鄭文波.核電站數(shù)字化儀控系統(tǒng)缺省值分析研究[J].自動(dòng)化儀表，2011，355（05）：24-27.

作者簡介：溫慶邦（1983-），男，福建三明人，模擬機(jī)教員。