核電廠數(shù)字化儀表控制系統(tǒng)設(shè)備鑒定方法研究

關(guān)鍵詞：數(shù)字化儀表控制系統(tǒng);AP1000;核安全

中圖分類號(hào)：TM623 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2019）06-0087-02

Abstract：With the wider application of digital instrument control system，its performance is gradually improving. As an important operation system of nuclear power plant，the equipment identification method is particularly important. This paper will discuss the construction system of digital instrument and control system equipment for nuclear safety level and the overall needs to be met. By comparing two different technical specifications，it will analyze the advantages and disadvantages of their respective operation of digital instrument and control system for nuclear power plants in China，select the appraisal technology suitable for China’s market，and conduct in-depth research on it，and put forward the corresponding acceptance and acceptance.

Keywords：digital instrument control system;AP1000;nuclear safety

0 ?引 ?言

我國(guó)在電氣自動(dòng)化設(shè)備研究方面的能力比較薄弱，而核安全級(jí)數(shù)字化儀表控制系統(tǒng)是1E級(jí)的電氣設(shè)備，它的安全性、可靠性以及設(shè)計(jì)的合理性都需要通過(guò)設(shè)備鑒定的嚴(yán)格檢驗(yàn)。但是按照我國(guó)現(xiàn)階段的發(fā)展水平，仍然還未達(dá)到形成完整的設(shè)備鑒定體系的高度，國(guó)內(nèi)大部分正在使用的數(shù)字化儀表控制系統(tǒng)都是從國(guó)外進(jìn)口的，這就要求技術(shù)工作者對(duì)國(guó)外較成熟的核安全級(jí)數(shù)字化儀表控制系統(tǒng)進(jìn)行深入調(diào)查和研究。

1 ?核安全級(jí)數(shù)字化儀表控制系統(tǒng)設(shè)備鑒定的適應(yīng)性研究

1.1 ?二代系統(tǒng)設(shè)備和三代AP1000堆型設(shè)備鑒定標(biāo)準(zhǔn)體系研究

在三代AP1000之前，我國(guó)二代以及二代以上的一些改進(jìn)型核安全級(jí)數(shù)字化儀表控制系統(tǒng)設(shè)備的鑒定標(biāo)準(zhǔn)都是遵從法國(guó)的《核島電氣設(shè)備設(shè)計(jì)和建造規(guī)則》（RCC—E）規(guī)定，同時(shí)也運(yùn)用了一部分的GB/T12727-2002《核電廠安全系統(tǒng)電氣物項(xiàng)質(zhì)量鑒定》。到目前為止，我國(guó)大部分地區(qū)建設(shè)了AP1000項(xiàng)目，并且選擇采用美國(guó)的設(shè)備來(lái)建立一套標(biāo)準(zhǔn)體系。在美國(guó)，核管會(huì)的一些相關(guān)文件規(guī)定了對(duì)于電氣系統(tǒng)和設(shè)備的一些相關(guān)審查活動(dòng)，它主要按照標(biāo)準(zhǔn)的審查大綱NUREG-0800來(lái)進(jìn)行。因此，我國(guó)在建設(shè)AP1000項(xiàng)目中的核安全級(jí)數(shù)字化儀表控制系統(tǒng)設(shè)備鑒定也會(huì)按照該大綱中的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范來(lái)進(jìn)行。比如，像三代AP1000項(xiàng)目核安全級(jí)數(shù)字化儀表控制系統(tǒng)設(shè)備主要采用的標(biāo)準(zhǔn)就是IEEE 323《核電廠安全級(jí)設(shè)備鑒定》，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)就是來(lái)自NUREG-0800的大綱《核電廠中基于計(jì)算機(jī)的安全相關(guān)儀表和控制系統(tǒng)的環(huán)境鑒定指導(dǎo)》。而且在IEEE 323中的鑒定方法還包括運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)法、分析法、型式試驗(yàn)法和組合法四種，在系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中，在對(duì)數(shù)字化儀表控制系統(tǒng)的硬件設(shè)備進(jìn)行鑒定的過(guò)程中，項(xiàng)目要求要在正常的環(huán)境下進(jìn)行基本功能實(shí)驗(yàn)，假如在極限環(huán)境下，如溫度濕度不正常的工況下，就要考慮裕度要求。除此之外，抗震鑒定試驗(yàn)、事故及事故后環(huán)境條件下的試驗(yàn)等，都極其重要。三代AP1000項(xiàng)目核安全級(jí)數(shù)字化儀表控制系統(tǒng)除了采用IEEE 323之外，還有依據(jù)于IEEE 420《核電廠安全級(jí)控制盤柜設(shè)計(jì)和鑒定標(biāo)準(zhǔn)》的部分。

1.2 ?IEC 60780、RCC-E以及IEEE 323標(biāo)準(zhǔn)比較

1.2.1 ?以鑒定試驗(yàn)項(xiàng)目規(guī)定為依據(jù)

IEC 60780和RCC-E都有性能隨時(shí)間變化的試驗(yàn)評(píng)價(jià)鑒定、抗震性能試驗(yàn)鑒定、基準(zhǔn)功能試驗(yàn)鑒定和極限環(huán)境下功能試驗(yàn)鑒定四種，而IEEE 323雖然也同樣有四種試驗(yàn)鑒定，但是和其余兩個(gè)不同的是：IEEE 323還有運(yùn)行老化處理功能試驗(yàn)鑒定。雖然此三者在鑒定實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中存在不同，但是大致還是相同的。

1.2.2 ?以鑒定方法為依據(jù)

從鑒定方法上分析，IEC 60780和IEEE 323都結(jié)合了上述四種方法：運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)法、分析法、型式試驗(yàn)法和組合法。而IEC 60780也另外提出了一種關(guān)于系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的質(zhì)量鑒定方法。相比之下，對(duì)于安全級(jí)的數(shù)字化儀表控制系統(tǒng)設(shè)備來(lái)說(shuō)，它在運(yùn)用數(shù)字化的技術(shù)過(guò)程中，系統(tǒng)設(shè)備所需要的技術(shù)被時(shí)代的發(fā)展所刺激，自然也發(fā)展地十分迅速，而且這類產(chǎn)品的更新?lián)Q代速度也非常快，因此，在實(shí)際情況下，數(shù)字化控制系統(tǒng)設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的獲取過(guò)程中將會(huì)比較困難，所以要優(yōu)先采用型式試驗(yàn)方法，才能具有更好的條件進(jìn)行儀控設(shè)備的環(huán)境鑒定。

1.2.3 ?以事故及事故后環(huán)境條件為依據(jù)

核安全級(jí)數(shù)字化儀表控制系統(tǒng)一般安置在通風(fēng)的設(shè)備間，可以說(shuō)系統(tǒng)是在較溫和的環(huán)境下運(yùn)行的，而如果發(fā)生了一些不可抗拒的事件，比如地震運(yùn)動(dòng)，就會(huì)導(dǎo)致溫和環(huán)境下設(shè)備在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事件中工作效率失效，所以對(duì)于事故和事故后的環(huán)境條件，核安全級(jí)數(shù)字化儀表控制系統(tǒng)必須要考慮一些不可抗拒的事件發(fā)生的情況，盡量避免或減少設(shè)備因?yàn)榈卣鸹蛘咂渌菣C(jī)械運(yùn)動(dòng)而發(fā)生損毀。上文提到的三類標(biāo)準(zhǔn)都規(guī)定了抗震鑒定，從效果和要求來(lái)看，三者相差不大。

1.2.4 ?以設(shè)備老化的問(wèn)題為依據(jù)

在設(shè)備的老化方面，IEEE 323和IEC 60780都一致指出輻射劑量、溫度、振動(dòng)和磨損等都是可能造成設(shè)備老化的一些因素，經(jīng)過(guò)調(diào)查研究，在IEC 60780標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)中還包括了腐蝕性活動(dòng)。

2 ?核安全級(jí)DCS鑒定的總體要求

2.1 ?鑒定實(shí)驗(yàn)的具體要求

2.1.1 ?環(huán)境要求

對(duì)于核安全DCS的環(huán)境要求，RCC-E規(guī)范里的環(huán)境要求十分嚴(yán)格，在我國(guó)，最先符合該規(guī)范要求的比如說(shuō)像M310堆型的核電廠就是一個(gè)很好的例子。但是，不同的核電廠對(duì)環(huán)境的要求也不盡相同，比較典型的像國(guó)內(nèi)AP1000堆型的核電廠對(duì)環(huán)境的要求就是：首先就要滿足NUREG-0800認(rèn)可的環(huán)境要求，再根據(jù)不同情況遵從別的規(guī)范。就目前的實(shí)際鑒定結(jié)果而言，國(guó)內(nèi)并沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的核電標(biāo)準(zhǔn)要遵循的環(huán)境要求，大都是走一步看一步，所以也可以這樣認(rèn)為，核安全級(jí)DCS設(shè)備的鑒定要滿足RCC-E中所規(guī)定的環(huán)境條件，還應(yīng)該符合國(guó)內(nèi)具體核電廠地址的一些要求。

2.1.2 ?處理老化問(wèn)題要求

對(duì)于設(shè)備老化處理要求，設(shè)備的循環(huán)操作會(huì)對(duì)部件的壽命有影響，這類影響主要來(lái)自于機(jī)械磨損。因?yàn)檫@種磨損是沒(méi)有辦法避免的，所以除非有確切的數(shù)據(jù)來(lái)證明該設(shè)備沒(méi)有嚴(yán)重磨損，否則就應(yīng)該在規(guī)定的條件下進(jìn)行次數(shù)運(yùn)行老化，這是根據(jù)安全級(jí)數(shù)字化控制系統(tǒng)設(shè)備老化定理來(lái)處理一些設(shè)備老化的問(wèn)題。但是，當(dāng)安全級(jí)數(shù)字化設(shè)備處于相對(duì)平穩(wěn)的環(huán)境中時(shí)，就不存在明顯的老化，也不用確定設(shè)備的壽命，正因?yàn)檫@樣，這類設(shè)備就不用進(jìn)行老化實(shí)驗(yàn)了，當(dāng)設(shè)備所處的地區(qū)累積輻射量不會(huì)太高，就可以不考慮輻射老化問(wèn)題，也可以不進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。

2.1.3 ?設(shè)備安裝要求

在安裝核安全級(jí)DCS設(shè)備的時(shí)候，一般情況下要運(yùn)用模擬預(yù)期時(shí)的安裝方法和調(diào)定的位置來(lái)安裝，這樣有利于提高安裝效率。任何的安裝，都具有很嚴(yán)格的要求，都應(yīng)該根據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的具體規(guī)定來(lái)進(jìn)行，如果沒(méi)有實(shí)驗(yàn)報(bào)告的支持，沒(méi)有按照實(shí)驗(yàn)方式來(lái)進(jìn)行安裝，那么設(shè)備的性能可能會(huì)因?yàn)橛昧瞬煌呐渲枚兴档?，這樣就離原有的目標(biāo)漸行漸遠(yuǎn)。

2.2 ?設(shè)備鑒定的主要素

經(jīng)過(guò)大量的實(shí)踐得出的數(shù)據(jù)分析，核安全及DCS設(shè)備鑒定要執(zhí)行IEEE 323標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定設(shè)備的鑒定主要素有：（1）設(shè)備技術(shù)規(guī)格書(shū);（2）相關(guān)的驗(yàn)收準(zhǔn)則;（3）實(shí)施的鑒定計(jì)劃;（4）鑒定工程大綱;（5）鑒定工程需要的資料。工程設(shè)備用戶需要肩負(fù)核電廠規(guī)定的相關(guān)職責(zé)，比如要做好確定哪些證明要求是已經(jīng)符合要求的文件資料等工作。

2.3 ?鑒定相關(guān)的試驗(yàn)項(xiàng)目

鑒定相關(guān)的試驗(yàn)項(xiàng)目一定要在一整個(gè)完全的試驗(yàn)樣本上按試驗(yàn)順序進(jìn)行，像IEEE 323的要求，在試驗(yàn)設(shè)備鑒定時(shí)，設(shè)備安裝的先后順序極為重要，任何一步都要按照要求進(jìn)行，首先應(yīng)該對(duì)正常環(huán)境條件下設(shè)備運(yùn)行的基本功能試驗(yàn)進(jìn)行鑒定，這一步的鑒定一般包含三個(gè)項(xiàng)目的檢驗(yàn)，它們分別是性能或功能試驗(yàn)、絕緣電阻試驗(yàn)、和接地連續(xù)性試驗(yàn)。下一步就是在極限環(huán)境條件下的設(shè)備鑒定，這一步的鑒定包含了四個(gè)項(xiàng)目的試驗(yàn)，分別是：負(fù)載試驗(yàn)、環(huán)境溫度試驗(yàn)、長(zhǎng)期運(yùn)行試驗(yàn)和電磁兼容試驗(yàn)。再一步是非地震機(jī)械振動(dòng)試驗(yàn)，試驗(yàn)項(xiàng)目只有震動(dòng)試驗(yàn)一項(xiàng)。最后是模擬事故工況試驗(yàn)，試驗(yàn)項(xiàng)目為抗震試驗(yàn)，這樣就相應(yīng)地可以處理出現(xiàn)的事故和事故后的環(huán)境試驗(yàn)。按照這些步驟順序進(jìn)行下來(lái)，就對(duì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目鑒定完畢了。

3 ?結(jié) ?論

在對(duì)核安全級(jí)數(shù)字化儀表控制系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行鑒定時(shí)，應(yīng)先向先進(jìn)核電國(guó)家優(yōu)秀的系統(tǒng)設(shè)備鑒定體系學(xué)習(xí)，再根據(jù)我國(guó)的現(xiàn)況進(jìn)行分析和應(yīng)用，適當(dāng)且適量地增加符合我國(guó)國(guó)情的鑒定要求，以適應(yīng)新技術(shù)發(fā)展的變化需求，從而保障核電廠安全可靠的運(yùn)行。

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作者簡(jiǎn)介：石舒健（1978-），男，回族，江蘇常州人，工程師，碩士，研究方向：核電站儀控系統(tǒng)。