人員空氣閘門電控聯鎖要求研究

馬曉榮　周健偉

【摘 要】人員空氣閘門作為反應堆安全殼的組成部分，承擔著安全殼通行和保持安全殼密封雙重作用。本文介紹了為保證人員空氣閘門各項功能，其電控方面應該考慮的聯鎖等要求，同時分析了核電站使用閘門時對其控制要求的經驗反饋，供相似設計參考，有助于減少設計中疏忽和紕漏。

【關鍵詞】人員空氣閘門；電控設計；聯鎖

【Abstract】The personnel airlock as part of the reactor containment， bear the safety containment shell access channel that is sealed， this article describes the various functions to ensure staff personnel airlock electrically controlled aspect that should be considered interlock requirements， simultaneous analysis of the nuclear power plant airlock is to use the experience of feedback control requirements for the similar reference design， reduce design negligence and flaws.

【Key words】Personnel airlock； Electrical control design； Interlock

0 概述

由于現代壓水堆核電站實行更高的安全設計標準，安全殼密封功能和承壓性能的要求也越來越高。人員空氣閘門作為反應堆安全殼的組成部分，其可靠性也至關重要。在核電站運行時人員空氣閘門應具有以下功能：保持放射性物質在安全殼內不外泄；限制電離輻射從控制區邊界泄漏；確保人員進出通道安全等。為此人員空氣閘門設計成雙道門體，通過閘門時依次開啟、關閉內、外門，來保證安全殼的密封性。閘門結構如圖1所示。其通常可以通過手動和電動方式進行操作。其在機械傳動上通過各種設計，進行了巧妙設計實現諸如聯鎖等各種安全設計要求，本文深入研究了為實現人員空氣閘門電控功能要求，分析了電控方面應該考慮的電氣聯鎖等方面應該考慮的內容。

1 授權管理

作為安全殼上人員通行的重要通道，人員空氣閘門既應具有通行性，又需保證密封性。安裝合格后的閘門一般處于一下三種狀態之一：

《閘門停運》狀態：閘門內、外門鎖緊，閘門處于密封狀態，雙門均禁止打開；

《閘門運行》狀態：閘門可依次打開關閉內、外門，人員空氣閘門可正常通過閘門；

《閘門雙開》狀態：閘門同時可打開內、外門，一般建安期間或者符合條件的停堆期間可以雙開內外門。

操控人員空氣閘門需將閘門從《閘門停運》狀態轉化為《閘門運行》狀態。此過程閘門電控系統需進行授權，以防無關人員誤操作。一般情況下閘門電控系統可以通過兩種方式獲得：一是主控給予準入信號，二是從就地控制柜處獲得。其中核電廠主控給予的準入信號控制管理較為嚴格，但是對于就地授權則管理較為混亂，此授權開關易設置成鑰匙開關，鑰匙由專人管理，以防止電控系統被隨意使用。

2 控制開關基本要求

人員在閘門的基本功能是在核電站運行或者維修時，在不破壞核島密封性情況下相關人員能夠通過閘門進入核電站。這要求閘門需設計雙道門體，人員先進打開外門，進入艙體后關閉外門并打開內門，進入核島內部并關閉內門。

每個閘門都設有三個控制臺，三個控制臺分別設置在閘門外門、閘門艙內和閘門內門。

同時應配備一個控制柜，其內裝有電機控制裝置、通風控制裝置、電磁離合器控制裝置和邏輯控制單元等，其還控制閘門內照明系統及聲音報警系統。

控制柜應設置三個狀態指示燈，來顯示閘門狀態：

《閘門停運》綠、《閘門運行》紅、《閘門雙開》黃。

外門控制臺應設置顯示裝置，能夠顯示以下信息：

安全殼外壓力、安全殼內溫度、壓力、閘門艙內壓力、內開外關門狀態、電控連鎖裝置、錯誤報警等信息。

外門控制臺設置的按鈕包括：

《停止》紅、《打開外門》綠、《關閉外門》藍、《燈試》黃、《忽略錯誤》黃白等。

外門控制臺上信號燈包括：

《自動模式》綠、《手動模式》紅、《禁止通行》紅、《準許進入》綠、《外門鎖緊》綠、《外門未鎖緊》紅、《外門打開》白、《內門鎖緊》綠、《內門未鎖緊》紅、《內門打開》白。

閘門艙內控制臺設置的按鈕包括：

《緊急停止》紅、《打開外門》綠、《關閉外門》藍、《打開內門》綠、《關閉內門》藍、《燈試》黃。

閘門艙內控制臺上設置的信號燈包括：

《自動模式》綠、《手動模式》紅、《外門鎖緊》綠、《外門未鎖緊》紅、《外門打開》白、《內門鎖緊》綠、《內門未鎖緊》紅、《內門打開》白。

內門控制臺設置的按鈕包括：

《停止》紅、《打開內門》綠、《關閉內門》藍、《燈試》黃。

內門控制臺上設置的信號燈包括：

自動模式》綠、《手動模式》紅、《外門鎖緊》綠、《外門未鎖緊》紅、《外門打開》白、《內門鎖緊》綠、《內門未鎖緊》紅、《內門打開》白。

為了實現閘門功能，每個控制臺控制內外門之間的按鈕應設置聯鎖，即操作外門時，按下內門控制按鈕不起作用反之亦然。

為防止不同控制臺間同時操作造成的人員或者設備損傷，設置三個控制臺之間也應聯鎖設置。其中一個控制臺操作時，除了緊急停止按鈕，另外兩個控制臺應操作無效。同時三個控制臺上的指示燈應該同步顯示。

為了讓安全殼內人員更加快速退出，外門控制臺和內門控制臺同時操作時，內門控制臺的信號具有優先權。

3 電控內外門聯鎖

為達到內外門不能同時被開啟，機械部分設置了機械聯鎖，使一扇門開啟狀態下另一扇門不能動作。之前閘門過于依賴于機械聯鎖，電控方面沒有設置聯鎖，電站在運行過程中某些特定環境下多次出現過機械聯鎖失效，導致內外門雙開的情況，故電控系統中有必要加入額外檢測門體狀態的聯鎖功能。一般情況下，閘門門體關閉處設置了關閉觸發行程開關，可利用此限位開關在一定程度上避免閘門雙開，具體做法為：執行電動操作打開內（外）門時，電機動作前先檢測外（內）門關閉限位開關信號是否觸發，只有觸發門體關閉情況下才能執行開門操作。從以往電站人員空氣閘門使用情況來看，由于電控系統過于信任機械聯鎖裝置，在沒有以上控制邏輯情況下，閘門出現了數次雙開現象，導致了整個核電廠房出現泄漏情況。以上聯鎖可在電控操作下增加電控部分冗余聯鎖檢測，增加了閘門可靠性。

4 環境參數聯鎖要求

為保證人員安全，同時為了已在安全殼的人員能夠快速撤出安全殼，安全殼內溫度高于50℃或者表壓超過0.1MPa時，外門控制臺上打開外門按鈕失效，閘門艙體內打開內門按鈕失效。

人員空氣閘門操作過程中，壓力平衡閥打開后，門體打開前，應先判斷閘門內部與安全殼內安全殼外壓力差，若壓力差大于0.01MPa，電機應停止工作。待壓差小于0.002 MPa時，電機啟動，門體打開。

5 結語

本文分析了為保證人員空氣閘門各項功能，其電控方面應該考慮的聯鎖等要求，同時分析了核電站使用閘門是對控制要求方面的經驗反饋，供相似設計參考，減少設計中疏忽和紕漏。

【參考文獻】

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[責任編輯：楊玉潔]