診斷實驗系統在AP1000核電廠中的應用

董延濤++鄭長建

摘 要：診斷實驗系統作為AP1000典型工藝系統的縮影，是一套涉及機、電、儀多專業的實驗裝置。因此，介紹了診斷實驗系統的軟、硬件組成和啟動調試過程，以及系統調試過程中工作人員的經驗反饋。

關鍵詞：診斷實驗系統；Ovation系統；核電廠；壓水堆核電技術

中圖分類號：TM623 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.22.105

1 AP1000技術

AP1000非能動先進壓水堆核電技術由美國西屋公司研發，在傳統的壓水堆核電技術的基礎上，引入了安全系統非能動理念，大大降低了發生人為錯誤的可能性。在設計中，采用了非能動的嚴重事故預防和緩解措施，簡化了安全系統配置，大幅度減少了安全級設備（包括核級電動閥、泵和電纜等）和抗震廠房，取消了1E級應急柴油發電機系統和大部分安全級能動設備，明顯降低了對大宗材料的需求，提高了系統的安全性和經濟競爭力。

2 診斷實驗系統

診斷實驗系統的設計和實施過程與AP1000技術采用同一套規范體系，其在一定程度上屬于AP1000典型工藝系統的縮影。由于此實驗裝置具有獨立、靈活和可控等特點，工程人員可利用此系統進行AP1000系統設計、實施和調試等各個階段的模擬訓練；在電廠投運后，運維人員還可根據AP1000系統的運行情況設計工況系統故障診斷模式和運維訓練模式。

2.1 工藝系統簡介

海陽核電診斷實驗系統的運作流程為：兩臺一用一備的離心泵使工質在投箱與噴淋箱間循環。通過對噴淋箱的簡單設置，系統可模擬噴淋箱的液位控制、壓力控制和管道流量調節等多種運行模式。

為了使實驗平臺更加接近實際電廠，系統配備了AP1000典型電動/氣動控制閥、電磁閥、壓力、流量和液位儀表，并在離心泵上安裝了型號相同的震動監測系統，為模擬仿真各種AP1000系統工況提供了硬件支持。

2.2 控制系統簡介

診斷系統的儀控架構如圖1所示，DCS系統采用Ovation 3.3（Windows系統），包括Ovation控制柜、工業以太網交換機、系統服務器、歷史服務器和多臺全功能工作站。現場儀表和控制閥主要通過標準I/O卡件（HART、SOE、繼電器輸出卡）與控制器通訊；馬達控制柜通過Ovation專用的Profibus卡件與控制器通訊；離心泵的震動監測系統通過交換機與Ovation系統進行Modbus通訊。

3 AP1000的調試過程

AP1000的現場調試過程分為以下4個階段：①安裝試驗。主要驗證設備在運輸或安裝過程中沒有損傷。試驗包括檢查電纜的導通性、絕緣、設備供電、設備接地和儀表接地等。②單體試驗。包括該系統各項設備與圖紙文件的對照檢查、設備的初步試驗、檢測設備和功能組件的運行情況。具體包括設備首次上電、DCS與現場設備的信號回路檢查、畫面顯示與現場設備的一致性檢查（斷路器的觸點位置、負載電流讀數、閥門開度、閥位反饋）、儀表校準、閥門行程時間測試。此外，泵、電機的特性驗證等也在此階段進行。③預運行試驗（A階段）。用于驗證系統、設備和功能組件的運行情況。試驗包括水壓試驗、測試流體引入后泵設備的啟動、動力沖洗、交直流供電系統的功能驗證和儀控系統控制邏輯、聯鎖、整定值和報警等的驗證等。對于某些涉及多系統的試驗，需要專門的預運行試驗程序，且在各項工況條件滿足后進行。④啟動試驗（B階段和C階段）。啟動試驗在預運行試驗后進行，分為裝料、初次臨界、低功率試驗階段（B 階段）和功率提升試驗階段（C 階段）。試驗用于驗證機組運行是否在技術規格書規定的限值范圍內，并獲取控制和保護核電廠所需的數據，同時，驗證設施在正常、穩態和預期運行中能否按要求運行。

圖1 海陽核電診斷實驗室儀控架構圖

4 系統應用

目前，海陽現場工程師已結合AP1000工程實際開發了多個訓練項目，比如針對儀控專業開發了包括DCS系統（Ovation 3.3）訓練、典型儀表的調試訓練和振動監測系統調試訓練，針對電氣專業開發了馬達控制中心調試訓練，針對機械專業開發了典型閥門、泵設備調試訓練等。

在培訓過程中，設計了與AP1000工程一致的工作環境，為學員設定了各種角色，并由學員親自操作。此外，還注重培養學員的核安全意識。

5 結束語

診斷實驗系統的設計、實施和調試啟動過程濃縮了AP1000非安全系統的工作過程，參與此系統調試的現場工程人員獲得了大量的經驗反饋，為AP1000調試提供了重要的借鑒。經過診斷實驗系統培訓，學員提前掌握了AP1000工程技術，培養了其良好的工作態度，為AP1000工程建設進度提供了重要保障。由于此系統擁有獨立、靈活和可控的特點，未來，工程或運維人員將模擬更多的工況開展AP1000系統故障診斷和運維訓練，從而進一步挖掘此系統的潛力。

參考文獻

[1]林誠格.非能動安全先進壓水堆技術核電技術[M].北京：原子能出版社，2010.

〔編輯：張思楠〕