核電廠數字化儀表控制系統設備鑒定方法研究

關鍵詞：數字化儀表控制系統;AP1000;核安全

中圖分類號：TM623 ? ? 文獻標識碼：A 文章編號：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

我國在電氣自動化設備研究方面的能力比較薄弱，而核安全級數字化儀表控制系統是1E級的電氣設備，它的安全性、可靠性以及設計的合理性都需要通過設備鑒定的嚴格檢驗。但是按照我國現階段的發展水平，仍然還未達到形成完整的設備鑒定體系的高度，國內大部分正在使用的數字化儀表控制系統都是從國外進口的，這就要求技術工作者對國外較成熟的核安全級數字化儀表控制系統進行深入調查和研究。

1 ?核安全級數字化儀表控制系統設備鑒定的適應性研究

1.1 ?二代系統設備和三代AP1000堆型設備鑒定標準體系研究

在三代AP1000之前，我國二代以及二代以上的一些改進型核安全級數字化儀表控制系統設備的鑒定標準都是遵從法國的《核島電氣設備設計和建造規則》（RCC—E）規定，同時也運用了一部分的GB/T12727-2002《核電廠安全系統電氣物項質量鑒定》。到目前為止，我國大部分地區建設了AP1000項目，并且選擇采用美國的設備來建立一套標準體系。在美國，核管會的一些相關文件規定了對于電氣系統和設備的一些相關審查活動，它主要按照標準的審查大綱NUREG-0800來進行。因此，我國在建設AP1000項目中的核安全級數字化儀表控制系統設備鑒定也會按照該大綱中的標準和規范來進行。比如，像三代AP1000項目核安全級數字化儀表控制系統設備主要采用的標準就是IEEE 323《核電廠安全級設備鑒定》，這個標準就是來自NUREG-0800的大綱《核電廠中基于計算機的安全相關儀表和控制系統的環境鑒定指導》。而且在IEEE 323中的鑒定方法還包括運行經驗法、分析法、型式試驗法和組合法四種，在系統運行的過程中，在對數字化儀表控制系統的硬件設備進行鑒定的過程中，項目要求要在正常的環境下進行基本功能實驗，假如在極限環境下，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、事故及事故后環境條件下的試驗等，都極其重要。三代AP1000項目核安全級數字化儀表控制系統除了采用IEEE 323之外，還有依據于IEEE 420《核電廠安全級控制盤柜設計和鑒定標準》的部分。

1.2 ?IEC 60780、RCC-E以及IEEE 323標準比較

1.2.1 ?以鑒定試驗項目規定為依據

IEC 60780和RCC-E都有性能隨時間變化的試驗評價鑒定、抗震性能試驗鑒定、基準功能試驗鑒定和極限環境下功能試驗鑒定四種，而IEEE 323雖然也同樣有四種試驗鑒定，但是和其余兩個不同的是：IEEE 323還有運行老化處理功能試驗鑒定。雖然此三者在鑒定實驗項目中存在不同，但是大致還是相同的。

1.2.2 ?以鑒定方法為依據

從鑒定方法上分析，IEC 60780和IEEE 323都結合了上述四種方法：運行經驗法、分析法、型式試驗法和組合法。而IEC 60780也另外提出了一種關于系統設備運行過程中的質量鑒定方法。相比之下，對于安全級的數字化儀表控制系統設備來說，它在運用數字化的技術過程中，系統設備所需要的技術被時代的發展所刺激，自然也發展地十分迅速，而且這類產品的更新換代速度也非常快，因此，在實際情況下，數字化控制系統設備在實際運行經驗數據的獲取過程中將會比較困難，所以要優先采用型式試驗方法，才能具有更好的條件進行儀控設備的環境鑒定。

1.2.3 ?以事故及事故后環境條件為依據

核安全級數字化儀表控制系統一般安置在通風的設備間，可以說系統是在較溫和的環境下運行的，而如果發生了一些不可抗拒的事件，比如地震運動，就會導致溫和環境下設備在設計基準事件中工作效率失效，所以對于事故和事故后的環境條件，核安全級數字化儀表控制系統必須要考慮一些不可抗拒的事件發生的情況，盡量避免或減少設備因為地震或者其他非機械運動而發生損毀。上文提到的三類標準都規定了抗震鑒定，從效果和要求來看，三者相差不大。

1.2.4 ?以設備老化的問題為依據

在設備的老化方面，IEEE 323和IEC 60780都一致指出輻射劑量、溫度、振動和磨損等都是可能造成設備老化的一些因素，經過調查研究，在IEC 60780標準系統中還包括了腐蝕性活動。

2 ?核安全級DCS鑒定的總體要求

2.1 ?鑒定實驗的具體要求

2.1.1 ?環境要求

對于核安全DCS的環境要求，RCC-E規范里的環境要求十分嚴格，在我國，最先符合該規范要求的比如說像M310堆型的核電廠就是一個很好的例子。但是，不同的核電廠對環境的要求也不盡相同，比較典型的像國內AP1000堆型的核電廠對環境的要求就是：首先就要滿足NUREG-0800認可的環境要求，再根據不同情況遵從別的規范。就目前的實際鑒定結果而言，國內并沒有一個統一的核電標準要遵循的環境要求，大都是走一步看一步，所以也可以這樣認為，核安全級DCS設備的鑒定要滿足RCC-E中所規定的環境條件，還應該符合國內具體核電廠地址的一些要求。

2.1.2 ?處理老化問題要求

對于設備老化處理要求，設備的循環操作會對部件的壽命有影響，這類影響主要來自于機械磨損。因為這種磨損是沒有辦法避免的，所以除非有確切的數據來證明該設備沒有嚴重磨損，否則就應該在規定的條件下進行次數運行老化，這是根據安全級數字化控制系統設備老化定理來處理一些設備老化的問題。但是，當安全級數字化設備處于相對平穩的環境中時，就不存在明顯的老化，也不用確定設備的壽命，正因為這樣，這類設備就不用進行老化實驗了，當設備所處的地區累積輻射量不會太高，就可以不考慮輻射老化問題，也可以不進行相應的實驗。

2.1.3 ?設備安裝要求

在安裝核安全級DCS設備的時候，一般情況下要運用模擬預期時的安裝方法和調定的位置來安裝，這樣有利于提高安裝效率。任何的安裝，都具有很嚴格的要求，都應該根據實驗報告的具體規定來進行，如果沒有實驗報告的支持，沒有按照實驗方式來進行安裝，那么設備的性能可能會因為用了不同的配置而有所降低，這樣就離原有的目標漸行漸遠。

2.2 ?設備鑒定的主要素

經過大量的實踐得出的數據分析，核安全及DCS設備鑒定要執行IEEE 323標準，該標準中規定設備的鑒定主要素有：（1）設備技術規格書;（2）相關的驗收準則;（3）實施的鑒定計劃;（4）鑒定工程大綱;（5）鑒定工程需要的資料。工程設備用戶需要肩負核電廠規定的相關職責，比如要做好確定哪些證明要求是已經符合要求的文件資料等工作。

2.3 ?鑒定相關的試驗項目

鑒定相關的試驗項目一定要在一整個完全的試驗樣本上按試驗順序進行，像IEEE 323的要求，在試驗設備鑒定時，設備安裝的先后順序極為重要，任何一步都要按照要求進行，首先應該對正常環境條件下設備運行的基本功能試驗進行鑒定，這一步的鑒定一般包含三個項目的檢驗，它們分別是性能或功能試驗、絕緣電阻試驗、和接地連續性試驗。下一步就是在極限環境條件下的設備鑒定，這一步的鑒定包含了四個項目的試驗，分別是：負載試驗、環境溫度試驗、長期運行試驗和電磁兼容試驗。再一步是非地震機械振動試驗，試驗項目只有震動試驗一項。最后是模擬事故工況試驗，試驗項目為抗震試驗，這樣就相應地可以處理出現的事故和事故后的環境試驗。按照這些步驟順序進行下來，就對相關實驗項目鑒定完畢了。

3 ?結 ?論

在對核安全級數字化儀表控制系統設備進行鑒定時，應先向先進核電國家優秀的系統設備鑒定體系學習，再根據我國的現況進行分析和應用，適當且適量地增加符合我國國情的鑒定要求，以適應新技術發展的變化需求，從而保障核電廠安全可靠的運行。

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作者簡介：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。