核電廠柴油儲(chǔ)罐火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)介紹及控制回路缺陷處理分析

李國(guó)

摘要：核電廠應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)作為全廠應(yīng)急安全電源與核安全直接相關(guān)，目的是為了在核電廠的工作電源及輔助電源都發(fā)生故障時(shí)，確保機(jī)組安全停堆和防止關(guān)鍵設(shè)備損壞。因此其在保證核安全方面起到至關(guān)重要的作用，柴油儲(chǔ)罐儲(chǔ)存的柴油燃料為柴油發(fā)電機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行提供支撐，而燃油屬于危險(xiǎn)品三類，因此對(duì)柴油儲(chǔ)罐區(qū)域的火災(zāi)探測(cè)及自動(dòng)滅火控制尤為重要。本文主要對(duì)某核電廠柴油儲(chǔ)罐區(qū)域火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警及滅火系統(tǒng)進(jìn)行介紹，并詳述現(xiàn)場(chǎng)遇到的控制回路缺陷導(dǎo)致試驗(yàn)過程中無法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)滅火功能問題的處理過程。

關(guān)鍵詞：火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警及滅火系統(tǒng); 應(yīng)急; 核安全; 控制回路

1? ?柴油儲(chǔ)罐火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警及滅火系統(tǒng)介紹

1.1? 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備介紹

現(xiàn)場(chǎng)一、二號(hào)機(jī)組兩個(gè)柴油儲(chǔ)罐區(qū)及其它子項(xiàng)共用一臺(tái)壁掛型區(qū)域火災(zāi)報(bào)警控制器。每臺(tái)機(jī)組配置一臺(tái)備用柴油機(jī)組，每臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組配置兩個(gè)柴油儲(chǔ)罐，每個(gè)柴油儲(chǔ)罐配備的火災(zāi)探測(cè)及報(bào)警設(shè)備為兩臺(tái)火焰探測(cè)器、一套線性差定溫型感溫電纜及區(qū)域圍墻外兩個(gè)手動(dòng)報(bào)警按鈕。兩個(gè)柴油儲(chǔ)罐共用一套輕水泡沫滅火系統(tǒng)，通過對(duì)火災(zāi)報(bào)警控制器控制閥組上的電磁閥動(dòng)作，選擇性的向探測(cè)出現(xiàn)火情的儲(chǔ)罐內(nèi)注入泡沫，已達(dá)到將燃油與空氣隔離，最終滅火的目的?；馂?zāi)探測(cè)設(shè)備布置如下右圖，控制原理圖如下圖1所示。

1.2? 聯(lián)動(dòng)邏輯介紹

火災(zāi)探測(cè)設(shè)備滿足如下任一條件，即觸發(fā)火警控制器驅(qū)動(dòng)電磁閥打開，向柴油罐中注入滅火劑。

①任一火焰探測(cè)器與任一感溫電纜同時(shí)報(bào)火警;

②任一火焰探測(cè)器與任一手動(dòng)報(bào)警按鈕同時(shí)報(bào)火警;

③任一感溫電纜與任一手動(dòng)報(bào)警按鈕同時(shí)報(bào)火警。

1.3? 火災(zāi)報(bào)警控制器電源分配介紹

該區(qū)域外部設(shè)備所用DC24V電源均由控制器底板上的可復(fù)位式24V提供，已達(dá)到控制器復(fù)位過程中可使就地設(shè)備自動(dòng)再次上電，消除自身故障報(bào)警目的，另外控制模塊及電磁閥也使用該可復(fù)位24V驅(qū)動(dòng)，電磁閥由輸出模塊直接驅(qū)動(dòng)，電源分配如上圖2所示。

2? ?現(xiàn)象及直接原因

初始該火警控制器僅接入一號(hào)機(jī)相關(guān)子項(xiàng)火警設(shè)備，在試驗(yàn)中輕水泡沫系統(tǒng)雨淋閥組上的電磁閥動(dòng)作也正常;但后期隨著工程安裝，在接入二號(hào)機(jī)組相關(guān)子項(xiàng)火警系統(tǒng)后，進(jìn)行測(cè)試二號(hào)機(jī)輕水泡沫儲(chǔ)罐站雨淋閥聯(lián)動(dòng)時(shí)，泡沫滅火系統(tǒng)電磁閥無法動(dòng)作，且消防控制中心CRT中出現(xiàn)該火災(zāi)報(bào)警控制器斷網(wǎng)報(bào)警，同時(shí)出現(xiàn)該主機(jī)所帶使用24V電源工作的所有設(shè)備觸發(fā)故障報(bào)警。

直接原因：在火警控制器聯(lián)動(dòng)電磁閥時(shí)，致使控制器輸出的24V電壓瞬間降為4V，電磁閥無法動(dòng)作導(dǎo)致泡沫滅火系統(tǒng)雨淋閥組無法打開，同時(shí)交換機(jī)及需要24V供電的探測(cè)設(shè)備失電，引起火災(zāi)報(bào)警控制器與消控中心CRT斷網(wǎng)、相關(guān)探測(cè)器出現(xiàn)故障報(bào)警。

3? ?問題分析及各種處理方案分析

3.1? 判斷電纜絕緣性差或接地問題

對(duì)該系統(tǒng)各電源接線拆除后、用絕緣電阻表依次測(cè)量阻值，均未發(fā)現(xiàn)異常，對(duì)就地各設(shè)備接線分別拆下重新端接，再次測(cè)試，仍出現(xiàn)原問題[1]。

3.2? 判斷控制器部件損壞

考慮到直流穩(wěn)壓電源容量為10A，廠家計(jì)算給出該控制器所帶設(shè)備正常工作狀態(tài)下負(fù)載為2.12A，即使4只電磁閥同時(shí)啟動(dòng)，穩(wěn)壓電源容量仍完全滿足現(xiàn)場(chǎng)需求，因此懷疑直流穩(wěn)壓電源損壞，更換控制器底板及穩(wěn)壓電源后再次進(jìn)行聯(lián)動(dòng)測(cè)試，電磁閥仍無法動(dòng)作。

3.3? 判斷控制器負(fù)載過大

設(shè)計(jì)院判斷二號(hào)機(jī)側(cè)設(shè)備距離控制器較遠(yuǎn)，為線損過大導(dǎo)致，且廠家給出說明按現(xiàn)場(chǎng)1.5平方毫米電纜來算，每100米壓降為2V，另出變更在二號(hào)機(jī)輕水泡沫儲(chǔ)罐站內(nèi)增加一臺(tái)20A直流穩(wěn)壓電源及繼電器專為4個(gè)電磁閥供電。原電磁閥驅(qū)動(dòng)如圖3，單獨(dú)增加直流穩(wěn)壓電源后的電磁閥驅(qū)動(dòng)方式如圖4設(shè)計(jì)后由輸出模塊觸點(diǎn)電源為直流穩(wěn)壓電源供電（輸入輸出模塊及繼電器觸點(diǎn)容量24V/1A，單個(gè)電磁閥動(dòng)作時(shí)電流為0.5A）。

? ? ? ? ? ??該方案實(shí)施后，二號(hào)機(jī)輕水泡沫儲(chǔ)罐站內(nèi)電磁閥可正常動(dòng)作，但啟動(dòng)一號(hào)機(jī)輕水泡沫儲(chǔ)罐站內(nèi)電磁閥時(shí)仍出現(xiàn)原現(xiàn)象，設(shè)備無法動(dòng)作。

3.4? 判斷控制器底板輸出帶載能力不足

在為驗(yàn)證線路損耗對(duì)此現(xiàn)象的影響，用同型號(hào)電磁閥，供電取自控制器輸出端24V時(shí)，電磁閥動(dòng)作正常，交換機(jī)工作正常。但將該電磁閥接至終端輕水泡沫站24V電源側(cè)，電磁閥無法動(dòng)作，且交換機(jī)立刻停機(jī)，此時(shí)檢測(cè)底板輸出24V降為4V，但穩(wěn)壓電源輸出24V正常，因此判斷為控制器底板上進(jìn)行了過流保護(hù)。

確定問題后，對(duì)控制器底板上元器件及線路分析，發(fā)現(xiàn)24V輸出端上游串接進(jìn)入自恢復(fù)式保險(xiǎn)，正常情況下為低阻狀態(tài)，當(dāng)電路發(fā)生短路或串入異常大電流時(shí)，自恢復(fù)保險(xiǎn)絲在短時(shí)間內(nèi)變成高阻狀態(tài)，從而對(duì)電路起到保護(hù)作用[2]。

自恢復(fù)保險(xiǎn)型號(hào)為：WH60-135 ，25℃環(huán)境下最大工作電流為1.35A，啟動(dòng)保護(hù)的最小電流為：2.70A。聯(lián)動(dòng)輕水泡沫雨淋閥組啟動(dòng)時(shí)，瞬間啟動(dòng)兩只電磁閥，同時(shí)啟動(dòng)兩只電磁閥，啟動(dòng)瞬間電流增加1A，線路總電流超過啟動(dòng)保護(hù)的最小電流，自恢復(fù)保險(xiǎn)起到保護(hù)作用?？刂破鞯装迳峡蓮?fù)位24V輸出模型如圖5。

對(duì)控制器內(nèi)部供電模式進(jìn)行更改，以自恢復(fù)式保險(xiǎn)輸出電源僅驅(qū)動(dòng)單一繼電器（24V）線圈，通過繼電器觸點(diǎn)（8A）將控制器內(nèi)24V直流穩(wěn)壓電源直接向負(fù)載供電，模型如下圖6。

供電方式更改后，多次測(cè)試單獨(dú)手動(dòng)啟動(dòng)4個(gè)電磁閥、自動(dòng)狀態(tài)下連鎖啟動(dòng)，設(shè)備動(dòng)作均正常，控制器聯(lián)網(wǎng)正常。

4? ?結(jié)語

如上述對(duì)故障原因的排查過程體現(xiàn)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)線路故障排查的一般方法。主要是由于火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)中的回路線、24V電源線、可復(fù)位24V電源線在連接設(shè)備及電源分配過程中，經(jīng)過較多的接線端子箱端接，這無疑增加了接線端子上接線虛接、線頭脫落接地的風(fēng)險(xiǎn)，可以通過選擇優(yōu)質(zhì)端子排、線鼻子等材料，配合較高水平的安裝工藝將發(fā)生此類現(xiàn)象的可能性降至最低[3]。

部分火警控制器產(chǎn)品質(zhì)量欠保證，尤其是粗糙的裝配工藝，設(shè)計(jì)沒有固化，控制器箱體內(nèi)配件采用東拼西湊，簡(jiǎn)單接線的方式，極大地增加了火警控制器的故障率，此類問題可通過固化控制器內(nèi)配件，配件間連接摒棄雜亂的線纜，采用接插件的方式連接各電路板及功能模塊，以減少控制器的故障。

在設(shè)計(jì)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)初期，應(yīng)充分考慮所應(yīng)用類型火警控制器的帶載能力，控制器各輸出端子特性，統(tǒng)籌設(shè)備利用率，已達(dá)到最佳的經(jīng)濟(jì)效益及安全防護(hù)效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]? ?王? 璐，楊亞偉.電廠火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)線型感溫探測(cè)器設(shè)備選型研究[J].電線電纜，2019，（04）：1-7.

[2]? ?趙貴普.火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的組成及應(yīng)用探討[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2019，（08）：65-66.

[3]? ?張智斌.火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)新老規(guī)范在地鐵設(shè)計(jì)中的差異化研究[J].科技風(fēng)，2018，（35）：126.