華龍一號核電機組穩壓器波動管熱分層專項試驗研究

張利剛

中圖分類號：TM9 文獻標識：A 文章編號：1674-1145（2018）2-000-01

摘要 福清核電5號機組作為全球華龍一號核電機組首堆工程，需要執行穩壓器波動管熱分層首堆專項試驗，用于監測穩壓器波動管熱分層和熱位移，以驗證改進設計的有效性。由于該試驗并無正式設計方案，本文針對首堆試驗的試驗實施方案進行分析、研究，以滿足試驗要求。

關鍵詞 穩壓器波動管 首堆試驗 試驗方案

為緩解穩壓器波動管熱分層問題，華龍一號機組波動管布置在設計上采取了適當改進，福清5號機組作為華龍首堆項目，為驗證設計改進的有效性，有必要在福清5號機組熱態功能試驗階段對穩壓器波動管的溫度分布和管道位移進行監測。針對波動管眾多溫度及位移測點的監測要求及數據存儲，結合現場管線布置及環境，分析并提出合適的試驗方案以滿足專項試驗的需求。

一、試驗描述

根據監測要求，穩壓器波動管熱分層及熱位移試驗需要在熱態功能試驗階段連續監測并記錄波動管上所有測點位置的溫度及位移數據，并同時記錄存儲試驗期間對應的電廠一回路溫度、壓力等相關參數數據。

由于此試驗為首堆試驗，在后續機組中并不執行該試驗，因此在機組設計中并未考慮試驗所需的相關儀表、監測裝置及數據存儲等設計方案。為完成此項試驗，必須針對試驗制定相關試驗方案以滿足試驗的需求。

二、試驗方案研究

穩壓器波動管熱分層及熱位移試驗根據監測要求需要監測穩壓器波動管的熱分層及熱位移數據，并記錄一回路相關數據。因此此試驗的實現就需要針對溫度、位移儀表選型及安裝，溫度及位移信號的傳輸、存儲等方面進行研究。

（一）儀表選型及安裝

溫度傳感器需要安裝在波動管外壁以測量波動管的溫度變化，為保證溫度測量的準確，需在管道外壁安裝保溫，另外波動管所處空間狹小。

針對以上溫度測量的需求，對于溫度探測器建議選用貼片式溫度傳感器，通過抱箍的形式固定在管道外壁。并且為保證盡量少的熱損失，保溫層上開孔盡可能少且小，因此溫度傳感器的延長線采用鎧裝設計保證耐高溫的要求。

對于波動管熱位移的測量，位移傳感器則選用拉線式，拉線固定在波動管管道上，位移傳感器通過在管道外部搭設支架形式進行固定。

（二）溫度、位移信號的連接和傳輸

根據試驗要求，需要監測的溫度及熱位移測點較多，由于現場空間環境限制，避免過多的電纜敷設，可將溫度及位移傳感器先通過延長線連接到就地、就近分布的接線箱中，再通過接線箱送至控制柜，控制柜也就近布置在核島中，這樣可以減少大量的長距離電纜敷設。

（三）測量數據的存儲

溫度、位移測量數據可以通過搭設PLC控制系統的形式進行數據的采集、存儲，PLC相關IO卡件及存儲上滿足相關精度及存儲方式的要求。由于試驗周期較長，為保證在試驗期間控制系統的能夠穩定、可靠運行，建議控制系統設計采用冗余電源，冗余CPU方案，以保證系統的可靠運行。

由于熱試期間核島廠房內部眾多設備運行，廠房內長期處于高溫、噪聲環境，以及因高溫產生的甲醛等有毒氣體，為保證人身安全及健康，盡可能少的出入核島廠房，可以考慮將控制系統與上位機分開布置的方案。可將控制系統布置在核島內，而將上位機布置在電氣廠房。對于控制系統與上位機的通訊問題，由于無光纖貫穿件，可利用核島內電氣貫穿件的備用通道實現通訊，用Modbus RTU通訊協議 ，通訊介質RS485，物理介質雙絞線的方式通過電氣貫穿件連接至上位機實現通訊。

由于試驗期間還需采集電廠一回路相關參數，為實現參數的讀取，還需要建立此試驗平臺控制系統與DCS的數據通訊。上位機與DCS之間通訊可以根據DCS系統可實現的第三方通訊方式進行設置，可依據DCS要求采用TCP/IP協議或者Modbus RTU協議等進行通訊配置。

綜上所述幾個方面，基本構成了穩壓器波動管熱分層及熱位移試驗的試驗方案，試驗方案的基本功能框圖如下圖所示：

三、結語

穩壓器波動管熱分層及熱位移專項試驗，是華龍一號核電機組首堆試驗之一，試驗的結果是分析設計改進是否有效的最直接最有效的數據。通過分析并編制上述的試驗方案，解決試驗中相關數據的采集、存儲問題，保證了試驗數據的有效性，同時也盡可能減少試驗人員的工作量及安全，以最有效、最全面的進行穩壓器波動管熱分層的設計改進有效性分析，確保華龍一號機組的設計準備、設備穩定和機組安全。

參考文獻：

[1] 穩壓器波動管熱分層監測技術要求.