華龍一號(hào)核電機(jī)組穩(wěn)壓器波動(dòng)管熱分層專(zhuān)項(xiàng)試驗(yàn)研究

張利剛

中圖分類(lèi)號(hào)：TM9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)：A 文章編號(hào)：1674-1145（2018）2-000-01

摘要 福清核電5號(hào)機(jī)組作為全球華龍一號(hào)核電機(jī)組首堆工程，需要執(zhí)行穩(wěn)壓器波動(dòng)管熱分層首堆專(zhuān)項(xiàng)試驗(yàn)，用于監(jiān)測(cè)穩(wěn)壓器波動(dòng)管熱分層和熱位移，以驗(yàn)證改進(jìn)設(shè)計(jì)的有效性。由于該試驗(yàn)并無(wú)正式設(shè)計(jì)方案，本文針對(duì)首堆試驗(yàn)的試驗(yàn)實(shí)施方案進(jìn)行分析、研究，以滿(mǎn)足試驗(yàn)要求。

關(guān)鍵詞 穩(wěn)壓器波動(dòng)管 首堆試驗(yàn) 試驗(yàn)方案

為緩解穩(wěn)壓器波動(dòng)管熱分層問(wèn)題，華龍一號(hào)機(jī)組波動(dòng)管布置在設(shè)計(jì)上采取了適當(dāng)改進(jìn)，福清5號(hào)機(jī)組作為華龍首堆項(xiàng)目，為驗(yàn)證設(shè)計(jì)改進(jìn)的有效性，有必要在福清5號(hào)機(jī)組熱態(tài)功能試驗(yàn)階段對(duì)穩(wěn)壓器波動(dòng)管的溫度分布和管道位移進(jìn)行監(jiān)測(cè)。針對(duì)波動(dòng)管眾多溫度及位移測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)要求及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)管線(xiàn)布置及環(huán)境，分析并提出合適的試驗(yàn)方案以滿(mǎn)足專(zhuān)項(xiàng)試驗(yàn)的需求。

一、試驗(yàn)描述

根據(jù)監(jiān)測(cè)要求，穩(wěn)壓器波動(dòng)管熱分層及熱位移試驗(yàn)需要在熱態(tài)功能試驗(yàn)階段連續(xù)監(jiān)測(cè)并記錄波動(dòng)管上所有測(cè)點(diǎn)位置的溫度及位移數(shù)據(jù)，并同時(shí)記錄存儲(chǔ)試驗(yàn)期間對(duì)應(yīng)的電廠一回路溫度、壓力等相關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)。

由于此試驗(yàn)為首堆試驗(yàn)，在后續(xù)機(jī)組中并不執(zhí)行該試驗(yàn)，因此在機(jī)組設(shè)計(jì)中并未考慮試驗(yàn)所需的相關(guān)儀表、監(jiān)測(cè)裝置及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等設(shè)計(jì)方案。為完成此項(xiàng)試驗(yàn)，必須針對(duì)試驗(yàn)制定相關(guān)試驗(yàn)方案以滿(mǎn)足試驗(yàn)的需求。

二、試驗(yàn)方案研究

穩(wěn)壓器波動(dòng)管熱分層及熱位移試驗(yàn)根據(jù)監(jiān)測(cè)要求需要監(jiān)測(cè)穩(wěn)壓器波動(dòng)管的熱分層及熱位移數(shù)據(jù)，并記錄一回路相關(guān)數(shù)據(jù)。因此此試驗(yàn)的實(shí)現(xiàn)就需要針對(duì)溫度、位移儀表選型及安裝，溫度及位移信號(hào)的傳輸、存儲(chǔ)等方面進(jìn)行研究。

（一）儀表選型及安裝

溫度傳感器需要安裝在波動(dòng)管外壁以測(cè)量波動(dòng)管的溫度變化，為保證溫度測(cè)量的準(zhǔn)確，需在管道外壁安裝保溫，另外波動(dòng)管所處空間狹小。

針對(duì)以上溫度測(cè)量的需求，對(duì)于溫度探測(cè)器建議選用貼片式溫度傳感器，通過(guò)抱箍的形式固定在管道外壁。并且為保證盡量少的熱損失，保溫層上開(kāi)孔盡可能少且小，因此溫度傳感器的延長(zhǎng)線(xiàn)采用鎧裝設(shè)計(jì)保證耐高溫的要求。

對(duì)于波動(dòng)管熱位移的測(cè)量，位移傳感器則選用拉線(xiàn)式，拉線(xiàn)固定在波動(dòng)管管道上，位移傳感器通過(guò)在管道外部搭設(shè)支架形式進(jìn)行固定。

（二）溫度、位移信號(hào)的連接和傳輸

根據(jù)試驗(yàn)要求，需要監(jiān)測(cè)的溫度及熱位移測(cè)點(diǎn)較多，由于現(xiàn)場(chǎng)空間環(huán)境限制，避免過(guò)多的電纜敷設(shè)，可將溫度及位移傳感器先通過(guò)延長(zhǎng)線(xiàn)連接到就地、就近分布的接線(xiàn)箱中，再通過(guò)接線(xiàn)箱送至控制柜，控制柜也就近布置在核島中，這樣可以減少大量的長(zhǎng)距離電纜敷設(shè)。

（三）測(cè)量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)

溫度、位移測(cè)量數(shù)據(jù)可以通過(guò)搭設(shè)PLC控制系統(tǒng)的形式進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)，PLC相關(guān)IO卡件及存儲(chǔ)上滿(mǎn)足相關(guān)精度及存儲(chǔ)方式的要求。由于試驗(yàn)周期較長(zhǎng)，為保證在試驗(yàn)期間控制系統(tǒng)的能夠穩(wěn)定、可靠運(yùn)行，建議控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用冗余電源，冗余CPU方案，以保證系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。

由于熱試期間核島廠房?jī)?nèi)部眾多設(shè)備運(yùn)行，廠房?jī)?nèi)長(zhǎng)期處于高溫、噪聲環(huán)境，以及因高溫產(chǎn)生的甲醛等有毒氣體，為保證人身安全及健康，盡可能少的出入核島廠房，可以考慮將控制系統(tǒng)與上位機(jī)分開(kāi)布置的方案?？蓪⒖刂葡到y(tǒng)布置在核島內(nèi)，而將上位機(jī)布置在電氣廠房。對(duì)于控制系統(tǒng)與上位機(jī)的通訊問(wèn)題，由于無(wú)光纖貫穿件，可利用核島內(nèi)電氣貫穿件的備用通道實(shí)現(xiàn)通訊，用Modbus RTU通訊協(xié)議 ，通訊介質(zhì)RS485，物理介質(zhì)雙絞線(xiàn)的方式通過(guò)電氣貫穿件連接至上位機(jī)實(shí)現(xiàn)通訊。

由于試驗(yàn)期間還需采集電廠一回路相關(guān)參數(shù)，為實(shí)現(xiàn)參數(shù)的讀取，還需要建立此試驗(yàn)平臺(tái)控制系統(tǒng)與DCS的數(shù)據(jù)通訊。上位機(jī)與DCS之間通訊可以根據(jù)DCS系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)的第三方通訊方式進(jìn)行設(shè)置，可依據(jù)DCS要求采用TCP/IP協(xié)議或者M(jìn)odbus RTU協(xié)議等進(jìn)行通訊配置。

綜上所述幾個(gè)方面，基本構(gòu)成了穩(wěn)壓器波動(dòng)管熱分層及熱位移試驗(yàn)的試驗(yàn)方案，試驗(yàn)方案的基本功能框圖如下圖所示：

三、結(jié)語(yǔ)

穩(wěn)壓器波動(dòng)管熱分層及熱位移專(zhuān)項(xiàng)試驗(yàn)，是華龍一號(hào)核電機(jī)組首堆試驗(yàn)之一，試驗(yàn)的結(jié)果是分析設(shè)計(jì)改進(jìn)是否有效的最直接最有效的數(shù)據(jù)。通過(guò)分析并編制上述的試驗(yàn)方案，解決試驗(yàn)中相關(guān)數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)問(wèn)題，保證了試驗(yàn)數(shù)據(jù)的有效性，同時(shí)也盡可能減少試驗(yàn)人員的工作量及安全，以最有效、最全面的進(jìn)行穩(wěn)壓器波動(dòng)管熱分層的設(shè)計(jì)改進(jìn)有效性分析，確保華龍一號(hào)機(jī)組的設(shè)計(jì)準(zhǔn)備、設(shè)備穩(wěn)定和機(jī)組安全。

參考文獻(xiàn)：

[1] 穩(wěn)壓器波動(dòng)管熱分層監(jiān)測(cè)技術(shù)要求.