核電廠專用儀控設(shè)備鑒定試驗(yàn)研究

歐陽(yáng)峻峰

【摘?要】目前，國(guó)內(nèi)對(duì)核電廠專用儀控設(shè)備的鑒定試驗(yàn)還沒有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，各設(shè)備供應(yīng)商在執(zhí)行鑒定時(shí)參考的標(biāo)準(zhǔn)也比較雜亂，鑒定效果也不理想;或者是按照安全級(jí)DCS的鑒定方法對(duì)專用儀控設(shè)備實(shí)施鑒定，這就大大增加了設(shè)備鑒定成本，降低了產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。本文對(duì)RCC-E進(jìn)行深入解讀，結(jié)合某電站壓力容器水位信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)的鑒定實(shí)踐，梳理出一套適用于核電廠專用儀控設(shè)備的鑒定思路和方法，為行業(yè)內(nèi)相關(guān)設(shè)備的鑒定提供一定的指導(dǎo)。

【關(guān)鍵詞】設(shè)備鑒定;專用儀控設(shè)備;核電廠

引言

核電站在為人們提供巨大電能的同時(shí)，由于大量放射性裂變產(chǎn)物的積累而成為一個(gè)強(qiáng)輻射源，安全級(jí)儀控設(shè)備肩負(fù)著核電站安全穩(wěn)定運(yùn)行和保護(hù)公眾安全的重大責(zé)任，設(shè)備的質(zhì)量鑒定是其質(zhì)量的保障。設(shè)備鑒定一方面是“縱深防御”思想的重要基石，為“單一故障”、“多重性”、“獨(dú)立性”等安全準(zhǔn)則提供高可信度的保障;另一方面，設(shè)備鑒定也是核安全法規(guī)強(qiáng)制要求的。設(shè)備鑒定是一個(gè)持續(xù)性的過程，其始于核電廠的設(shè)計(jì)，直至設(shè)備的服役壽期終結(jié)，是確保設(shè)備一經(jīng)要求就能投入運(yùn)行且滿足系統(tǒng)性能要求的證據(jù)的產(chǎn)生與維持的過程。

1儀控設(shè)備失效控制

儀控設(shè)備的老化最終會(huì)導(dǎo)致設(shè)備失效?？梢酝ㄟ^對(duì)儀控設(shè)備失效的研究，來(lái)分析預(yù)計(jì)儀控設(shè)備的老化。電子產(chǎn)品在使用過程中，會(huì)因?yàn)楦鞣N各樣的原因失效。而儀控設(shè)備與其他電子設(shè)備類似，失效過程可分為3個(gè)階段：早期失效階段、正常使用階段和壽期末階段。早期失效階段一般是由于設(shè)計(jì)、生產(chǎn)或材料不滿足要求，表現(xiàn)為設(shè)備在開始使用時(shí)失效率很高，但隨著工作時(shí)間的增加，失效率迅速降低。驗(yàn)證與識(shí)別早期失效所需的時(shí)間成本很低，容易識(shí)別。正常使用失效階段也叫偶然失效期或隨機(jī)失效期，這個(gè)階段表現(xiàn)為設(shè)備失效率較低，且較穩(wěn)定。在役儀控設(shè)備應(yīng)工作在此階段，從而確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。壽命末期失效階段也稱作損耗失效期，該階段隨時(shí)間的延長(zhǎng)而失效率急劇增加，主要由磨損、疲勞、老化和損耗等原因造成。所以，為了確保儀控設(shè)備能夠滿足設(shè)計(jì)要求，其設(shè)計(jì)壽命不應(yīng)達(dá)到壽期末期失效的時(shí)間，即：儀控設(shè)備在設(shè)計(jì)壽命不會(huì)發(fā)生壽期末損耗失效。

2核電廠專用儀控設(shè)備鑒定試驗(yàn)研究

2.1各設(shè)備分級(jí)間的關(guān)系

1E級(jí)設(shè)備及其供電設(shè)備的質(zhì)保等級(jí)最低應(yīng)為Q2。1E級(jí)設(shè)備除通風(fēng)系統(tǒng)中部分設(shè)備外其余均為Q1級(jí);根據(jù)安裝位置（安全殼內(nèi)或殼外）分K1、K2、K3。其中殼內(nèi)安全級(jí)電氣貫穿件以及安全級(jí)通風(fēng)設(shè)備、RPN中間量程探測(cè)器為K2級(jí)，其余為K1級(jí);安裝在殼外的設(shè)備均為K3級(jí)。沒有特殊說明的1E級(jí)設(shè)備以及其供電設(shè)備均需滿足抗震1級(jí)要求。NC+設(shè)備一般按照常規(guī)的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行質(zhì)量鑒定，若有特殊要求則應(yīng)在技術(shù)規(guī)格書中指明，并參照安全級(jí)有關(guān)規(guī)定鑒定;對(duì)應(yīng)質(zhì)保等級(jí)為Q2或Q3，Q3級(jí)不要求供貨方制定專門的質(zhì)保大綱，但必須滿足合同以及采購(gòu)文件中的要求。而NC設(shè)備及其供電設(shè)備在核電廠安全方面無(wú)明顯作用，對(duì)于非安全級(jí)的設(shè)備及其供電設(shè)備按照常規(guī)的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行質(zhì)量鑒定。對(duì)于NC+以及NC級(jí)設(shè)備在無(wú)特殊要求下屬于非抗震類設(shè)備。具體情況應(yīng)參照設(shè)計(jì)院出具的技術(shù)規(guī)格書等文件要求。

2.2從設(shè)備功能的角度分析

智能型儀控設(shè)備相比于傳統(tǒng)設(shè)備，具有功能多樣性的特點(diǎn)，如多變量測(cè)量、設(shè)備自診斷等功能可為核電廠提供更為多樣化、智能化的數(shù)據(jù)信息和設(shè)備信息;其模塊化、智能化的設(shè)計(jì)將為核電站提供更為便捷的組態(tài)、標(biāo)校手段?？梢灶A(yù)見，智能技術(shù)的逐步升級(jí)、以及智能型儀控設(shè)備的廣泛應(yīng)用，將使得儀表類設(shè)備的設(shè)置將更加集約化、智能化;儀控設(shè)備自身的自診斷功能使得儀控設(shè)備的預(yù)防性維修成為可能;而儀控終端設(shè)備計(jì)算能力的增強(qiáng)，可使得部分簡(jiǎn)單設(shè)備的控制由DCS逐步下放至終端設(shè)備，局部實(shí)現(xiàn)端到端的控制。

2.3極限運(yùn)行條件下的試驗(yàn)

RCC-E中對(duì)極限運(yùn)行條件下的試驗(yàn)描述得比較籠統(tǒng)，只是簡(jiǎn)單提到與設(shè)備相關(guān)的環(huán)境條件、安裝條件、供電特性、電磁干擾等，沒有細(xì)化，可執(zhí)行性不高。在B3500章節(jié)又列出了一些特殊規(guī)定對(duì)鑒定大綱進(jìn)行補(bǔ)充，明確鑒定大綱需要按照IEC60780（該標(biāo)準(zhǔn)已轉(zhuǎn)化為GB/T12727，技術(shù)內(nèi)容等同）的5.3節(jié)的規(guī)定制定，并在后面表格中規(guī)定了電磁兼容試驗(yàn)可以按照工業(yè)環(huán)境條件執(zhí)行，參考工業(yè)環(huán)境通用電磁兼容試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，即IEC61000-6-2和IEC61000-6-4。此外，在D5000章節(jié)對(duì)電磁兼容進(jìn)行了專題介紹，并提供了一些關(guān)于設(shè)備電磁兼容的一些建議，以及如何根據(jù)設(shè)備的安裝位置選擇不同的試驗(yàn)類型和嚴(yán)酷程度，并指出應(yīng)優(yōu)先選擇產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)（IEC61131-2“可編程控制器測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)”），再選擇通用標(biāo)準(zhǔn)（IEC61000系列標(biāo)準(zhǔn)）使用。在某核電站水位信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)鑒定試驗(yàn)中，極限運(yùn)行條件下的試驗(yàn)主要分為兩個(gè)部分：設(shè)備運(yùn)行的環(huán)境條件（溫濕度和振動(dòng)）和設(shè)備安裝處的電磁環(huán)境條件。溫濕度和振動(dòng)等試驗(yàn)具體執(zhí)行上，主要根據(jù)GB/T12727的要求，按照GB/T2423系列標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗(yàn);而電磁兼容性試驗(yàn)則是按照IEC61000系列標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，同時(shí)也參考了行業(yè)上比較認(rèn)可的美國(guó)核管會(huì)出版的R.G.1.180標(biāo)準(zhǔn)作為補(bǔ)充。

2.4設(shè)備鑒定的建立

設(shè)備鑒定的建立是指具體進(jìn)行設(shè)備鑒定的過程，國(guó)內(nèi)設(shè)備鑒定的實(shí)施一般由供貨商或供貨商與業(yè)主或設(shè)計(jì)方聯(lián)合完成。由于三代核電站的設(shè)計(jì)參數(shù)、技術(shù)要求不用于以往二代加電站，三代電站的設(shè)備研發(fā)一般由廠家同設(shè)計(jì)方共同完成。設(shè)備鑒定主要涉及鑒定規(guī)范的選擇，鑒定方法的選擇，分析老化因素，鑒定參數(shù)的選擇，鑒定實(shí)施，同時(shí)應(yīng)明確與鑒定相適應(yīng)的安裝、運(yùn)行、維修要求。設(shè)備鑒定完成后，應(yīng)完成鑒定文件。需要說明的是，目前在《民用核安全設(shè)備監(jiān)督管理?xiàng)l例》中監(jiān)管的核級(jí)設(shè)備，核安全局將參與樣機(jī)的設(shè)計(jì)制造與鑒定試驗(yàn)，并對(duì)設(shè)計(jì)制造企業(yè)頒發(fā)許可證。許可證審查可以驗(yàn)證設(shè)計(jì)制造單位的設(shè)計(jì)制造能力與質(zhì)保能力，但對(duì)于某個(gè)樣機(jī)鑒定結(jié)果是否滿足特定機(jī)組的設(shè)計(jì)要求需要由設(shè)計(jì)或采購(gòu)單位按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行有關(guān)評(píng)估與認(rèn)可。

結(jié)語(yǔ)

RCC-E在MC卷對(duì)電氣特性試驗(yàn)方法和試驗(yàn)條件進(jìn)行了詳細(xì)的說明，鑒定時(shí)可以直接按照設(shè)備自身供電特性選擇試驗(yàn)等級(jí)。在極限運(yùn)行條件下的試驗(yàn)和設(shè)備性能隨時(shí)間變化的試驗(yàn)，都只是規(guī)定了試驗(yàn)的方法和流程，沒有對(duì)具體的試驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行細(xì)化，執(zhí)行起來(lái)存在一定的難度。因此，在實(shí)際的鑒定活動(dòng)中需要綜合參考設(shè)備技術(shù)規(guī)格書中的鑒定要求和RCC-E指向的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)（IEC61131-2《可編程控制器測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)》）、通用標(biāo)準(zhǔn)（IEC61000系列標(biāo)準(zhǔn)），并結(jié)合設(shè)備實(shí)際安裝位置的環(huán)境條件選擇適合的試驗(yàn)項(xiàng)目和嚴(yán)酷等級(jí)。針對(duì)地震試驗(yàn)，一般用設(shè)備技術(shù)規(guī)格書中提供的樓層響應(yīng)譜進(jìn)行試驗(yàn)，若規(guī)格書中未規(guī)定反應(yīng)譜，也可使用RCC-E提供的通用反應(yīng)譜。本文分析了RCC-E中關(guān)于設(shè)備鑒定相關(guān)要求，并結(jié)合某專用儀控設(shè)備實(shí)際的鑒定經(jīng)驗(yàn)，給核電廠專用儀控設(shè)備的鑒定提供了一種新的思路，為核電廠其他專用儀控設(shè)備的鑒定提供一定的指導(dǎo)，也為儀控專業(yè)相關(guān)人員審視鑒定活動(dòng)與標(biāo)準(zhǔn)的符合性，提供重要的參考價(jià)值。

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