診斷實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在AP1000核電廠中的應(yīng)用

董延濤++鄭長建

摘 要：診斷實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)作為AP1000典型工藝系統(tǒng)的縮影，是一套涉及機(jī)、電、儀多專業(yè)的實(shí)驗(yàn)裝置。因此，介紹了診斷實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的軟、硬件組成和啟動(dòng)調(diào)試過程，以及系統(tǒng)調(diào)試過程中工作人員的經(jīng)驗(yàn)反饋。

關(guān)鍵詞：診斷實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)；Ovation系統(tǒng)；核電廠；壓水堆核電技術(shù)

中圖分類號(hào)：TM623 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.22.105

1 AP1000技術(shù)

AP1000非能動(dòng)先進(jìn)壓水堆核電技術(shù)由美國西屋公司研發(fā)，在傳統(tǒng)的壓水堆核電技術(shù)的基礎(chǔ)上，引入了安全系統(tǒng)非能動(dòng)理念，大大降低了發(fā)生人為錯(cuò)誤的可能性。在設(shè)計(jì)中，采用了非能動(dòng)的嚴(yán)重事故預(yù)防和緩解措施，簡化了安全系統(tǒng)配置，大幅度減少了安全級(jí)設(shè)備（包括核級(jí)電動(dòng)閥、泵和電纜等）和抗震廠房，取消了1E級(jí)應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)和大部分安全級(jí)能動(dòng)設(shè)備，明顯降低了對(duì)大宗材料的需求，提高了系統(tǒng)的安全性和經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭力。

2 診斷實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

診斷實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)施過程與AP1000技術(shù)采用同一套規(guī)范體系，其在一定程度上屬于AP1000典型工藝系統(tǒng)的縮影。由于此實(shí)驗(yàn)裝置具有獨(dú)立、靈活和可控等特點(diǎn)，工程人員可利用此系統(tǒng)進(jìn)行AP1000系統(tǒng)設(shè)計(jì)、實(shí)施和調(diào)試等各個(gè)階段的模擬訓(xùn)練；在電廠投運(yùn)后，運(yùn)維人員還可根據(jù)AP1000系統(tǒng)的運(yùn)行情況設(shè)計(jì)工況系統(tǒng)故障診斷模式和運(yùn)維訓(xùn)練模式。

2.1 工藝系統(tǒng)簡介

海陽核電診斷實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的運(yùn)作流程為：兩臺(tái)一用一備的離心泵使工質(zhì)在投箱與噴淋箱間循環(huán)。通過對(duì)噴淋箱的簡單設(shè)置，系統(tǒng)可模擬噴淋箱的液位控制、壓力控制和管道流量調(diào)節(jié)等多種運(yùn)行模式。

為了使實(shí)驗(yàn)平臺(tái)更加接近實(shí)際電廠，系統(tǒng)配備了AP1000典型電動(dòng)/氣動(dòng)控制閥、電磁閥、壓力、流量和液位儀表，并在離心泵上安裝了型號(hào)相同的震動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，為模擬仿真各種AP1000系統(tǒng)工況提供了硬件支持。

2.2 控制系統(tǒng)簡介

診斷系統(tǒng)的儀控架構(gòu)如圖1所示，DCS系統(tǒng)采用Ovation 3.3（Windows系統(tǒng)），包括Ovation控制柜、工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)、系統(tǒng)服務(wù)器、歷史服務(wù)器和多臺(tái)全功能工作站?，F(xiàn)場(chǎng)儀表和控制閥主要通過標(biāo)準(zhǔn)I/O卡件（HART、SOE、繼電器輸出卡）與控制器通訊；馬達(dá)控制柜通過Ovation專用的Profibus卡件與控制器通訊；離心泵的震動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過交換機(jī)與Ovation系統(tǒng)進(jìn)行Modbus通訊。

3 AP1000的調(diào)試過程

AP1000的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試過程分為以下4個(gè)階段：①安裝試驗(yàn)。主要驗(yàn)證設(shè)備在運(yùn)輸或安裝過程中沒有損傷。試驗(yàn)包括檢查電纜的導(dǎo)通性、絕緣、設(shè)備供電、設(shè)備接地和儀表接地等。②單體試驗(yàn)。包括該系統(tǒng)各項(xiàng)設(shè)備與圖紙文件的對(duì)照檢查、設(shè)備的初步試驗(yàn)、檢測(cè)設(shè)備和功能組件的運(yùn)行情況。具體包括設(shè)備首次上電、DCS與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的信號(hào)回路檢查、畫面顯示與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的一致性檢查（斷路器的觸點(diǎn)位置、負(fù)載電流讀數(shù)、閥門開度、閥位反饋）、儀表校準(zhǔn)、閥門行程時(shí)間測(cè)試。此外，泵、電機(jī)的特性驗(yàn)證等也在此階段進(jìn)行。③預(yù)運(yùn)行試驗(yàn)（A階段）。用于驗(yàn)證系統(tǒng)、設(shè)備和功能組件的運(yùn)行情況。試驗(yàn)包括水壓試驗(yàn)、測(cè)試流體引入后泵設(shè)備的啟動(dòng)、動(dòng)力沖洗、交直流供電系統(tǒng)的功能驗(yàn)證和儀控系統(tǒng)控制邏輯、聯(lián)鎖、整定值和報(bào)警等的驗(yàn)證等。對(duì)于某些涉及多系統(tǒng)的試驗(yàn)，需要專門的預(yù)運(yùn)行試驗(yàn)程序，且在各項(xiàng)工況條件滿足后進(jìn)行。④啟動(dòng)試驗(yàn)（B階段和C階段）。啟動(dòng)試驗(yàn)在預(yù)運(yùn)行試驗(yàn)后進(jìn)行，分為裝料、初次臨界、低功率試驗(yàn)階段（B 階段）和功率提升試驗(yàn)階段（C 階段）。試驗(yàn)用于驗(yàn)證機(jī)組運(yùn)行是否在技術(shù)規(guī)格書規(guī)定的限值范圍內(nèi)，并獲取控制和保護(hù)核電廠所需的數(shù)據(jù)，同時(shí)，驗(yàn)證設(shè)施在正常、穩(wěn)態(tài)和預(yù)期運(yùn)行中能否按要求運(yùn)行。

圖1 海陽核電診斷實(shí)驗(yàn)室儀控架構(gòu)圖

4 系統(tǒng)應(yīng)用

目前，海陽現(xiàn)場(chǎng)工程師已結(jié)合AP1000工程實(shí)際開發(fā)了多個(gè)訓(xùn)練項(xiàng)目，比如針對(duì)儀控專業(yè)開發(fā)了包括DCS系統(tǒng)（Ovation 3.3）訓(xùn)練、典型儀表的調(diào)試訓(xùn)練和振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)調(diào)試訓(xùn)練，針對(duì)電氣專業(yè)開發(fā)了馬達(dá)控制中心調(diào)試訓(xùn)練，針對(duì)機(jī)械專業(yè)開發(fā)了典型閥門、泵設(shè)備調(diào)試訓(xùn)練等。

在培訓(xùn)過程中，設(shè)計(jì)了與AP1000工程一致的工作環(huán)境，為學(xué)員設(shè)定了各種角色，并由學(xué)員親自操作。此外，還注重培養(yǎng)學(xué)員的核安全意識(shí)。

5 結(jié)束語

診斷實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、實(shí)施和調(diào)試啟動(dòng)過程濃縮了AP1000非安全系統(tǒng)的工作過程，參與此系統(tǒng)調(diào)試的現(xiàn)場(chǎng)工程人員獲得了大量的經(jīng)驗(yàn)反饋，為AP1000調(diào)試提供了重要的借鑒。經(jīng)過診斷實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)培訓(xùn)，學(xué)員提前掌握了AP1000工程技術(shù)，培養(yǎng)了其良好的工作態(tài)度，為AP1000工程建設(shè)進(jìn)度提供了重要保障。由于此系統(tǒng)擁有獨(dú)立、靈活和可控的特點(diǎn)，未來，工程或運(yùn)維人員將模擬更多的工況開展AP1000系統(tǒng)故障診斷和運(yùn)維訓(xùn)練，從而進(jìn)一步挖掘此系統(tǒng)的潛力。

參考文獻(xiàn)

[1]林誠格.非能動(dòng)安全先進(jìn)壓水堆技術(shù)核電技術(shù)[M].北京：原子能出版社，2010.

〔編輯：張思楠〕