核電廠專用儀控設備鑒定試驗研究

歐陽峻峰

【摘?要】目前，國內對核電廠專用儀控設備的鑒定試驗還沒有一個統一的標準，各設備供應商在執行鑒定時參考的標準也比較雜亂，鑒定效果也不理想;或者是按照安全級DCS的鑒定方法對專用儀控設備實施鑒定，這就大大增加了設備鑒定成本，降低了產品的競爭力。本文對RCC-E進行深入解讀，結合某電站壓力容器水位信號測量系統的鑒定實踐，梳理出一套適用于核電廠專用儀控設備的鑒定思路和方法，為行業內相關設備的鑒定提供一定的指導。

【關鍵詞】設備鑒定;專用儀控設備;核電廠

引言

核電站在為人們提供巨大電能的同時，由于大量放射性裂變產物的積累而成為一個強輻射源，安全級儀控設備肩負著核電站安全穩定運行和保護公眾安全的重大責任，設備的質量鑒定是其質量的保障。設備鑒定一方面是“縱深防御”思想的重要基石，為“單一故障”、“多重性”、“獨立性”等安全準則提供高可信度的保障;另一方面，設備鑒定也是核安全法規強制要求的。設備鑒定是一個持續性的過程，其始于核電廠的設計，直至設備的服役壽期終結，是確保設備一經要求就能投入運行且滿足系統性能要求的證據的產生與維持的過程。

1儀控設備失效控制

儀控設備的老化最終會導致設備失效。可以通過對儀控設備失效的研究，來分析預計儀控設備的老化。電子產品在使用過程中，會因為各種各樣的原因失效。而儀控設備與其他電子設備類似，失效過程可分為3個階段：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計、生產或材料不滿足要求，表現為設備在開始使用時失效率很高，但隨著工作時間的增加，失效率迅速降低。驗證與識別早期失效所需的時間成本很低，容易識別。正常使用失效階段也叫偶然失效期或隨機失效期，這個階段表現為設備失效率較低，且較穩定。在役儀控設備應工作在此階段，從而確保系統的穩定運行。壽命末期失效階段也稱作損耗失效期，該階段隨時間的延長而失效率急劇增加，主要由磨損、疲勞、老化和損耗等原因造成。所以，為了確保儀控設備能夠滿足設計要求，其設計壽命不應達到壽期末期失效的時間，即：儀控設備在設計壽命不會發生壽期末損耗失效。

2核電廠專用儀控設備鑒定試驗研究

2.1各設備分級間的關系

1E級設備及其供電設備的質保等級最低應為Q2。1E級設備除通風系統中部分設備外其余均為Q1級;根據安裝位置（安全殼內或殼外）分K1、K2、K3。其中殼內安全級電氣貫穿件以及安全級通風設備、RPN中間量程探測器為K2級，其余為K1級;安裝在殼外的設備均為K3級。沒有特殊說明的1E級設備以及其供電設備均需滿足抗震1級要求。NC+設備一般按照常規的工業標準進行質量鑒定，若有特殊要求則應在技術規格書中指明，并參照安全級有關規定鑒定;對應質保等級為Q2或Q3，Q3級不要求供貨方制定專門的質保大綱，但必須滿足合同以及采購文件中的要求。而NC設備及其供電設備在核電廠安全方面無明顯作用，對于非安全級的設備及其供電設備按照常規的工業標準進行質量鑒定。對于NC+以及NC級設備在無特殊要求下屬于非抗震類設備。具體情況應參照設計院出具的技術規格書等文件要求。

2.2從設備功能的角度分析

智能型儀控設備相比于傳統設備，具有功能多樣性的特點，如多變量測量、設備自診斷等功能可為核電廠提供更為多樣化、智能化的數據信息和設備信息;其模塊化、智能化的設計將為核電站提供更為便捷的組態、標校手段。可以預見，智能技術的逐步升級、以及智能型儀控設備的廣泛應用，將使得儀表類設備的設置將更加集約化、智能化;儀控設備自身的自診斷功能使得儀控設備的預防性維修成為可能;而儀控終端設備計算能力的增強，可使得部分簡單設備的控制由DCS逐步下放至終端設備，局部實現端到端的控制。

2.3極限運行條件下的試驗

RCC-E中對極限運行條件下的試驗描述得比較籠統，只是簡單提到與設備相關的環境條件、安裝條件、供電特性、電磁干擾等，沒有細化，可執行性不高。在B3500章節又列出了一些特殊規定對鑒定大綱進行補充，明確鑒定大綱需要按照IEC60780（該標準已轉化為GB/T12727，技術內容等同）的5.3節的規定制定，并在后面表格中規定了電磁兼容試驗可以按照工業環境條件執行，參考工業環境通用電磁兼容試驗標準，即IEC61000-6-2和IEC61000-6-4。此外，在D5000章節對電磁兼容進行了專題介紹，并提供了一些關于設備電磁兼容的一些建議，以及如何根據設備的安裝位置選擇不同的試驗類型和嚴酷程度，并指出應優先選擇產品標準（IEC61131-2“可編程控制器測試標準”），再選擇通用標準（IEC61000系列標準）使用。在某核電站水位信號測量系統鑒定試驗中，極限運行條件下的試驗主要分為兩個部分：設備運行的環境條件（溫濕度和振動）和設備安裝處的電磁環境條件。溫濕度和振動等試驗具體執行上，主要根據GB/T12727的要求，按照GB/T2423系列標準進行試驗;而電磁兼容性試驗則是按照IEC61000系列標準進行，同時也參考了行業上比較認可的美國核管會出版的R.G.1.180標準作為補充。

2.4設備鑒定的建立

設備鑒定的建立是指具體進行設備鑒定的過程，國內設備鑒定的實施一般由供貨商或供貨商與業主或設計方聯合完成。由于三代核電站的設計參數、技術要求不用于以往二代加電站，三代電站的設備研發一般由廠家同設計方共同完成。設備鑒定主要涉及鑒定規范的選擇，鑒定方法的選擇，分析老化因素，鑒定參數的選擇，鑒定實施，同時應明確與鑒定相適應的安裝、運行、維修要求。設備鑒定完成后，應完成鑒定文件。需要說明的是，目前在《民用核安全設備監督管理條例》中監管的核級設備，核安全局將參與樣機的設計制造與鑒定試驗，并對設計制造企業頒發許可證。許可證審查可以驗證設計制造單位的設計制造能力與質保能力，但對于某個樣機鑒定結果是否滿足特定機組的設計要求需要由設計或采購單位按照設計要求進行有關評估與認可。

結語

RCC-E在MC卷對電氣特性試驗方法和試驗條件進行了詳細的說明，鑒定時可以直接按照設備自身供電特性選擇試驗等級。在極限運行條件下的試驗和設備性能隨時間變化的試驗，都只是規定了試驗的方法和流程，沒有對具體的試驗項目進行細化，執行起來存在一定的難度。因此，在實際的鑒定活動中需要綜合參考設備技術規格書中的鑒定要求和RCC-E指向的產品標準（IEC61131-2《可編程控制器測試標準》）、通用標準（IEC61000系列標準），并結合設備實際安裝位置的環境條件選擇適合的試驗項目和嚴酷等級。針對地震試驗，一般用設備技術規格書中提供的樓層響應譜進行試驗，若規格書中未規定反應譜，也可使用RCC-E提供的通用反應譜。本文分析了RCC-E中關于設備鑒定相關要求，并結合某專用儀控設備實際的鑒定經驗，給核電廠專用儀控設備的鑒定提供了一種新的思路，為核電廠其他專用儀控設備的鑒定提供一定的指導，也為儀控專業相關人員審視鑒定活動與標準的符合性，提供重要的參考價值。

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