人員空氣閘門電控聯(lián)鎖要求研究

馬曉榮　周健偉

【摘 要】人員空氣閘門作為反應(yīng)堆安全殼的組成部分，承擔(dān)著安全殼通行和保持安全殼密封雙重作用。本文介紹了為保證人員空氣閘門各項(xiàng)功能，其電控方面應(yīng)該考慮的聯(lián)鎖等要求，同時分析了核電站使用閘門時對其控制要求的經(jīng)驗(yàn)反饋，供相似設(shè)計(jì)參考，有助于減少設(shè)計(jì)中疏忽和紕漏。

【關(guān)鍵詞】人員空氣閘門；電控設(shè)計(jì)；聯(lián)鎖

【Abstract】The personnel airlock as part of the reactor containment， bear the safety containment shell access channel that is sealed， this article describes the various functions to ensure staff personnel airlock electrically controlled aspect that should be considered interlock requirements， simultaneous analysis of the nuclear power plant airlock is to use the experience of feedback control requirements for the similar reference design， reduce design negligence and flaws.

【Key words】Personnel airlock； Electrical control design； Interlock

0 概述

由于現(xiàn)代壓水堆核電站實(shí)行更高的安全設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，安全殼密封功能和承壓性能的要求也越來越高。人員空氣閘門作為反應(yīng)堆安全殼的組成部分，其可靠性也至關(guān)重要。在核電站運(yùn)行時人員空氣閘門應(yīng)具有以下功能：保持放射性物質(zhì)在安全殼內(nèi)不外泄；限制電離輻射從控制區(qū)邊界泄漏；確保人員進(jìn)出通道安全等。為此人員空氣閘門設(shè)計(jì)成雙道門體，通過閘門時依次開啟、關(guān)閉內(nèi)、外門，來保證安全殼的密封性。閘門結(jié)構(gòu)如圖1所示。其通?？梢酝ㄟ^手動和電動方式進(jìn)行操作。其在機(jī)械傳動上通過各種設(shè)計(jì)，進(jìn)行了巧妙設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)諸如聯(lián)鎖等各種安全設(shè)計(jì)要求，本文深入研究了為實(shí)現(xiàn)人員空氣閘門電控功能要求，分析了電控方面應(yīng)該考慮的電氣聯(lián)鎖等方面應(yīng)該考慮的內(nèi)容。

1 授權(quán)管理

作為安全殼上人員通行的重要通道，人員空氣閘門既應(yīng)具有通行性，又需保證密封性。安裝合格后的閘門一般處于一下三種狀態(tài)之一：

《閘門停運(yùn)》狀態(tài)：閘門內(nèi)、外門鎖緊，閘門處于密封狀態(tài)，雙門均禁止打開；

《閘門運(yùn)行》狀態(tài)：閘門可依次打開關(guān)閉內(nèi)、外門，人員空氣閘門可正常通過閘門；

《閘門雙開》狀態(tài)：閘門同時可打開內(nèi)、外門，一般建安期間或者符合條件的停堆期間可以雙開內(nèi)外門。

操控人員空氣閘門需將閘門從《閘門停運(yùn)》狀態(tài)轉(zhuǎn)化為《閘門運(yùn)行》狀態(tài)。此過程閘門電控系統(tǒng)需進(jìn)行授權(quán)，以防無關(guān)人員誤操作。一般情況下閘門電控系統(tǒng)可以通過兩種方式獲得：一是主控給予準(zhǔn)入信號，二是從就地控制柜處獲得。其中核電廠主控給予的準(zhǔn)入信號控制管理較為嚴(yán)格，但是對于就地授權(quán)則管理較為混亂，此授權(quán)開關(guān)易設(shè)置成鑰匙開關(guān)，鑰匙由專人管理，以防止電控系統(tǒng)被隨意使用。

2 控制開關(guān)基本要求

人員在閘門的基本功能是在核電站運(yùn)行或者維修時，在不破壞核島密封性情況下相關(guān)人員能夠通過閘門進(jìn)入核電站。這要求閘門需設(shè)計(jì)雙道門體，人員先進(jìn)打開外門，進(jìn)入艙體后關(guān)閉外門并打開內(nèi)門，進(jìn)入核島內(nèi)部并關(guān)閉內(nèi)門。

每個閘門都設(shè)有三個控制臺，三個控制臺分別設(shè)置在閘門外門、閘門艙內(nèi)和閘門內(nèi)門。

同時應(yīng)配備一個控制柜，其內(nèi)裝有電機(jī)控制裝置、通風(fēng)控制裝置、電磁離合器控制裝置和邏輯控制單元等，其還控制閘門內(nèi)照明系統(tǒng)及聲音報(bào)警系統(tǒng)。

控制柜應(yīng)設(shè)置三個狀態(tài)指示燈，來顯示閘門狀態(tài)：

《閘門停運(yùn)》綠、《閘門運(yùn)行》紅、《閘門雙開》黃。

外門控制臺應(yīng)設(shè)置顯示裝置，能夠顯示以下信息：

安全殼外壓力、安全殼內(nèi)溫度、壓力、閘門艙內(nèi)壓力、內(nèi)開外關(guān)門狀態(tài)、電控連鎖裝置、錯誤報(bào)警等信息。

外門控制臺設(shè)置的按鈕包括：

《停止》紅、《打開外門》綠、《關(guān)閉外門》藍(lán)、《燈試》黃、《忽略錯誤》黃白等。

外門控制臺上信號燈包括：

《自動模式》綠、《手動模式》紅、《禁止通行》紅、《準(zhǔn)許進(jìn)入》綠、《外門鎖緊》綠、《外門未鎖緊》紅、《外門打開》白、《內(nèi)門鎖緊》綠、《內(nèi)門未鎖緊》紅、《內(nèi)門打開》白。

閘門艙內(nèi)控制臺設(shè)置的按鈕包括：

《緊急停止》紅、《打開外門》綠、《關(guān)閉外門》藍(lán)、《打開內(nèi)門》綠、《關(guān)閉內(nèi)門》藍(lán)、《燈試》黃。

閘門艙內(nèi)控制臺上設(shè)置的信號燈包括：

《自動模式》綠、《手動模式》紅、《外門鎖緊》綠、《外門未鎖緊》紅、《外門打開》白、《內(nèi)門鎖緊》綠、《內(nèi)門未鎖緊》紅、《內(nèi)門打開》白。

內(nèi)門控制臺設(shè)置的按鈕包括：

《停止》紅、《打開內(nèi)門》綠、《關(guān)閉內(nèi)門》藍(lán)、《燈試》黃。

內(nèi)門控制臺上設(shè)置的信號燈包括：

自動模式》綠、《手動模式》紅、《外門鎖緊》綠、《外門未鎖緊》紅、《外門打開》白、《內(nèi)門鎖緊》綠、《內(nèi)門未鎖緊》紅、《內(nèi)門打開》白。

為了實(shí)現(xiàn)閘門功能，每個控制臺控制內(nèi)外門之間的按鈕應(yīng)設(shè)置聯(lián)鎖，即操作外門時，按下內(nèi)門控制按鈕不起作用反之亦然。

為防止不同控制臺間同時操作造成的人員或者設(shè)備損傷，設(shè)置三個控制臺之間也應(yīng)聯(lián)鎖設(shè)置。其中一個控制臺操作時，除了緊急停止按鈕，另外兩個控制臺應(yīng)操作無效。同時三個控制臺上的指示燈應(yīng)該同步顯示。

為了讓安全殼內(nèi)人員更加快速退出，外門控制臺和內(nèi)門控制臺同時操作時，內(nèi)門控制臺的信號具有優(yōu)先權(quán)。

3 電控內(nèi)外門聯(lián)鎖

為達(dá)到內(nèi)外門不能同時被開啟，機(jī)械部分設(shè)置了機(jī)械聯(lián)鎖，使一扇門開啟狀態(tài)下另一扇門不能動作。之前閘門過于依賴于機(jī)械聯(lián)鎖，電控方面沒有設(shè)置聯(lián)鎖，電站在運(yùn)行過程中某些特定環(huán)境下多次出現(xiàn)過機(jī)械聯(lián)鎖失效，導(dǎo)致內(nèi)外門雙開的情況，故電控系統(tǒng)中有必要加入額外檢測門體狀態(tài)的聯(lián)鎖功能。一般情況下，閘門門體關(guān)閉處設(shè)置了關(guān)閉觸發(fā)行程開關(guān)，可利用此限位開關(guān)在一定程度上避免閘門雙開，具體做法為：執(zhí)行電動操作打開內(nèi)（外）門時，電機(jī)動作前先檢測外（內(nèi)）門關(guān)閉限位開關(guān)信號是否觸發(fā)，只有觸發(fā)門體關(guān)閉情況下才能執(zhí)行開門操作。從以往電站人員空氣閘門使用情況來看，由于電控系統(tǒng)過于信任機(jī)械聯(lián)鎖裝置，在沒有以上控制邏輯情況下，閘門出現(xiàn)了數(shù)次雙開現(xiàn)象，導(dǎo)致了整個核電廠房出現(xiàn)泄漏情況。以上聯(lián)鎖可在電控操作下增加電控部分冗余聯(lián)鎖檢測，增加了閘門可靠性。

4 環(huán)境參數(shù)聯(lián)鎖要求

為保證人員安全，同時為了已在安全殼的人員能夠快速撤出安全殼，安全殼內(nèi)溫度高于50℃或者表壓超過0.1MPa時，外門控制臺上打開外門按鈕失效，閘門艙體內(nèi)打開內(nèi)門按鈕失效。

人員空氣閘門操作過程中，壓力平衡閥打開后，門體打開前，應(yīng)先判斷閘門內(nèi)部與安全殼內(nèi)安全殼外壓力差，若壓力差大于0.01MPa，電機(jī)應(yīng)停止工作。待壓差小于0.002 MPa時，電機(jī)啟動，門體打開。

5 結(jié)語

本文分析了為保證人員空氣閘門各項(xiàng)功能，其電控方面應(yīng)該考慮的聯(lián)鎖等要求，同時分析了核電站使用閘門是對控制要求方面的經(jīng)驗(yàn)反饋，供相似設(shè)計(jì)參考，減少設(shè)計(jì)中疏忽和紕漏。

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[責(zé)任編輯：楊玉潔]