吳一謙 吳帝就 徐曉梅 詹林鈺 王延閣

(上海交通大學(xué)自動(dòng)化系1，上海 200030;深圳中廣核工程設(shè)計(jì)有限公司2，廣東 深圳 518172)

0 引言

為了進(jìn)一步滿足標(biāo)準(zhǔn)《核電廠主控室的報(bào)警功能與顯示》［1］(NB/T 20027 -2010)中對(duì)報(bào)警精簡(jiǎn)處理的要求，新一代核電廠報(bào)警設(shè)計(jì)引入了“報(bào)警抑制”設(shè)計(jì)理念。

新一代核電廠普遍采用的是數(shù)字化儀控系統(tǒng)，報(bào)警的數(shù)量與之前相比將增加不少。同時(shí)，數(shù)字化的報(bào)警顯示方式不如常規(guī)光字牌顯示方式直觀。數(shù)字化操縱員站一般為五屏配置，其中一個(gè)屏用于報(bào)警顯示，如果報(bào)警清單太長(zhǎng)，超過一個(gè)屏的容量，部分報(bào)警將會(huì)被覆蓋，這將對(duì)操縱員處理報(bào)警產(chǎn)生不利的影響。為解決以上問題，避免因數(shù)字化報(bào)警清單太長(zhǎng)而影響操縱員有效處理故障，對(duì)那些操縱員不必關(guān)注的報(bào)警，就有必要對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)摹耙种啤碧幚?，使其不出現(xiàn)在報(bào)警列表中，以減輕操縱員的負(fù)擔(dān)。這對(duì)降低操縱員的誤操作、提高操縱員處理故障和事故的效率、保證機(jī)組長(zhǎng)期安全穩(wěn)定運(yùn)行起到了重要的作用。

本文主要介紹報(bào)警抑制設(shè)計(jì)的目的、概念、分類以及設(shè)計(jì)原則，并通過工程實(shí)例分析報(bào)警抑制設(shè)計(jì)原理和方法。

1 報(bào)警抑制

1.1 報(bào)警禁止

為保證該報(bào)警信號(hào)有效且有意義，必須對(duì)產(chǎn)生該報(bào)警的信號(hào)進(jìn)行功能有效性確認(rèn)。當(dāng)一個(gè)信號(hào)無意義時(shí)，就應(yīng)該禁止該信號(hào)觸發(fā)報(bào)警，即報(bào)警禁止。報(bào)警禁止在DCS 系統(tǒng)的Level1 上實(shí)現(xiàn)。當(dāng)一個(gè)報(bào)警被禁止時(shí)，該報(bào)警所對(duì)應(yīng)的報(bào)警信號(hào)不會(huì)被送到DCS 的Level2 中去。因此，通過報(bào)警禁止不僅可以防止那些無意義的信號(hào)產(chǎn)生的報(bào)警對(duì)操縱員所造成的干擾，同時(shí)也可以減輕DCS 系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理的負(fù)荷，增強(qiáng)系統(tǒng)穩(wěn)定性。如報(bào)警RRA501/502KA (RRA 流量低低/RRA流量低)僅在RRA 泵運(yùn)行且RRA 入口閥開啟時(shí)才有意義。如果不滿足上述條件，RRA 流量低低/RRA 流量低報(bào)警將會(huì)在Level1 中被禁止觸發(fā)。報(bào)警禁止舉例如表1 所示。

表1 報(bào)警禁止舉例Tab.1 Example of alarm inhibition

1.2 報(bào)警抑制

在特定的運(yùn)行工況下，當(dāng)一個(gè)報(bào)警信號(hào)已經(jīng)產(chǎn)生并送入DCS 系統(tǒng)，但該報(bào)警此刻顯示的信息操縱員并不需要關(guān)注(報(bào)警列表中需要顯示與當(dāng)時(shí)工況下需關(guān)注的報(bào)警信息)，就可以對(duì)該報(bào)警作抑制處理，使該報(bào)警不顯示在“報(bào)警列表”，而是顯示在“被抑制報(bào)警列表”中。當(dāng)一個(gè)被抑制的報(bào)警產(chǎn)生或消失時(shí)，操縱員無需確認(rèn)和采取行動(dòng)，DCS 系統(tǒng)也不會(huì)給操縱員任何提示信息(閃爍或發(fā)聲)，但操縱員可以在“被抑制報(bào)警列表”中找到該報(bào)警及相關(guān)信息。這樣就能做到有用的報(bào)警顯示給主控操縱員，無用的被過濾掉，從而降低操縱員的負(fù)擔(dān)，提高操縱員處理故障和事故的效率。

報(bào)警抑制與報(bào)警禁止的區(qū)別在于:被抑制的報(bào)警信號(hào)仍被送入DCS Level2，只不過該報(bào)警不在“報(bào)警列表”中出現(xiàn)，而是在“被抑制報(bào)警列表”中;被禁止的報(bào)警信號(hào)是不會(huì)被送入DCS Level2，因此也不會(huì)產(chǎn)生報(bào)警。

2 報(bào)警抑制的分類

根據(jù)核電工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，可以將報(bào)警抑制分為以下幾類:

(1)運(yùn)行工況報(bào)警抑制。

(2)被其他信號(hào)抑制，包括:①多閾值報(bào)警抑制;②因果報(bào)警抑制;③綜合報(bào)警抑制;④公用機(jī)組報(bào)警抑制。

(3)設(shè)備隔離報(bào)警抑制。

3 運(yùn)行工況報(bào)警抑制

運(yùn)行工況報(bào)警抑制設(shè)計(jì)樣例如表2 所示。表2中，0 表示報(bào)警在該工況下需被抑制，1 表示報(bào)警在該工況下不抑制。

DCS 系統(tǒng)可以根據(jù)當(dāng)前機(jī)組運(yùn)行參數(shù)和計(jì)算邏輯實(shí)時(shí)、自動(dòng)計(jì)算當(dāng)前機(jī)組運(yùn)行工況，同時(shí)操縱員也可以手動(dòng)選擇當(dāng)前機(jī)組所處的工況。對(duì)每個(gè)報(bào)警必須定義在不同運(yùn)行工況下報(bào)警是有效(不能被抑制)還是無效(被抑制)。當(dāng)報(bào)警出現(xiàn)時(shí)，如果該報(bào)警在DCS 系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算出來的當(dāng)前電站運(yùn)行工況(簡(jiǎn)稱計(jì)算工況)或者操縱員手動(dòng)選擇的工況(簡(jiǎn)稱選擇工況)下有效，則該報(bào)警將出現(xiàn)在“報(bào)警列表”中;如果在計(jì)算工況和選擇工況下都無效，則該報(bào)警出現(xiàn)在“被抑制報(bào)警列表”中;當(dāng)計(jì)算工況為“未定義工況”時(shí)，報(bào)警都出現(xiàn)在“報(bào)警列表”中。

每一個(gè)可能被抑制的報(bào)警要按照實(shí)施流程逐一過濾，對(duì)于最后確定要被抑制的報(bào)警至少需要經(jīng)過“DOS-OTS -設(shè)備人身安全-機(jī)組可用率相關(guān)-運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)反饋”五個(gè)環(huán)節(jié)。①在當(dāng)前運(yùn)行工況下，與DOS 規(guī)程相關(guān)的任何報(bào)警都不允許抑制;②在當(dāng)前運(yùn)行工況下，運(yùn)行技術(shù)規(guī)范(OTS)中規(guī)定的系統(tǒng)/設(shè)備的報(bào)警都不抑制;③在當(dāng)前工況下，與人身安全/設(shè)備相關(guān)的系統(tǒng)報(bào)警也不抑制;④在當(dāng)前運(yùn)行工況下，與機(jī)組可用率相關(guān)的系統(tǒng)/設(shè)備的報(bào)警也不抑制;⑤不屬于以上幾類的，還需要考慮運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)反饋，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)反饋判斷是否屬于不能抑制的報(bào)警。

如在維修冷停一回路小開口、維修冷停一回路充分打開、換料冷停堆(RCS)和反應(yīng)堆完全卸料工況(RCD)下，對(duì)控制棒故障報(bào)警進(jìn)行抑制，由于在上述工況下，控制棒已根據(jù)規(guī)程要求落入堆底部，操縱員不需關(guān)注這些報(bào)警。這時(shí)在報(bào)警屏的“報(bào)警列表”中將不會(huì)出現(xiàn)這些報(bào)警。如果這些報(bào)警觸發(fā)了，操縱員可以在“被抑制報(bào)警列表”中找到被抑制報(bào)警信息。

又如穩(wěn)壓器液位報(bào)警，在反應(yīng)堆完全卸料工況下，一回路已打開，此時(shí)穩(wěn)壓器已停止工作并排空［2］。因此，在上述工況下，穩(wěn)壓器相關(guān)的報(bào)警也將被抑制。

表2 運(yùn)行工況報(bào)警抑制設(shè)計(jì)表Tab.2 Design table of alarm suppression for operating conditions

續(xù)表2

4 被其他信號(hào)抑制

一個(gè)報(bào)警可以被其他的開關(guān)量信號(hào)所抑制，因此對(duì)每個(gè)報(bào)警，都應(yīng)考慮是否可能被其他信號(hào)所抑制。同時(shí)，在進(jìn)行報(bào)警抑制設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該避免報(bào)警的循環(huán)抑制，如A 報(bào)警抑制B 報(bào)警，B 報(bào)警抑制C 報(bào)警，C 報(bào)警抑制A 報(bào)警。根據(jù)抑制信號(hào)和被抑制信號(hào)之間的關(guān)系，報(bào)警被其他信號(hào)抑制可以分為三類:多閾值報(bào)警抑制、因果報(bào)警抑制、綜合報(bào)警抑制。

4.1 多閾值報(bào)警抑制

對(duì)多閾值的報(bào)警，兩個(gè)相關(guān)聯(lián)的限值報(bào)警形成“抑制”關(guān)系。例如當(dāng)?shù)偷蛨?bào)警發(fā)生時(shí)，低報(bào)警會(huì)被抑制，即低報(bào)警會(huì)從“報(bào)警列表”中轉(zhuǎn)移到“被抑制報(bào)警列表”中，同時(shí)低低報(bào)警出現(xiàn)在“報(bào)警列表”中;當(dāng)?shù)偷蛨?bào)警消失時(shí)低報(bào)警又會(huì)自動(dòng)從“被抑制報(bào)警列表”中回到“報(bào)警列表”中，低低報(bào)警和低報(bào)警不會(huì)同時(shí)出現(xiàn)在“報(bào)警列表”中。

如穩(wěn)壓器設(shè)計(jì)有兩個(gè)相關(guān)聯(lián)的液位低報(bào)警:穩(wěn)壓器液位低低報(bào)警跟穩(wěn)壓器液位低低低報(bào)警。當(dāng)穩(wěn)壓器液位低低低報(bào)警出現(xiàn)時(shí)，穩(wěn)壓器液位低低報(bào)警即可被抑制。

又如主泵震動(dòng)設(shè)計(jì)有兩個(gè)相關(guān)聯(lián)的震動(dòng)高報(bào)警:主泵震動(dòng)高報(bào)警和主泵震動(dòng)高高報(bào)警。當(dāng)主泵震動(dòng)高高報(bào)警出現(xiàn)時(shí)，主泵震動(dòng)高報(bào)警即可被抑制。多閾值報(bào)警抑制設(shè)計(jì)樣例如表3 所示。

表3 多閾值報(bào)警抑制設(shè)計(jì)表Tab.3 Design table of multi-threshold alarm suppression

對(duì)于核電廠重要參數(shù)，一般會(huì)根據(jù)嚴(yán)重等級(jí)設(shè)計(jì)多個(gè)閾值報(bào)警，而多閾值報(bào)警抑制規(guī)則簡(jiǎn)單明確、可操作性強(qiáng)，因此多閾值報(bào)警抑制在目前核電廠設(shè)計(jì)過程中被廣泛應(yīng)用。

4.2 原因-后果報(bào)警抑制

原因-后果報(bào)警抑制是為了防止出現(xiàn)雪崩式的報(bào)警。例如，LHA 的喪失會(huì)觸發(fā)“LHA LOSS”報(bào)警，并且觸發(fā)在眾多系統(tǒng)中超過100 個(gè)的其他報(bào)警(因?yàn)橛泻芏嗟膱?zhí)行機(jī)構(gòu)和傳感器的電源都是由LHA 提供的)，因此“LHA LOSS”報(bào)警應(yīng)該抑制這些報(bào)警。這類報(bào)警抑制至少包括以下三種情況:

①電源喪失報(bào)警必須抑制由此電源消失而產(chǎn)生的其他相關(guān)報(bào)警;

②壓縮空氣喪失報(bào)警必須抑制由此壓縮空氣喪失而產(chǎn)生的其他相關(guān)報(bào)警;

③熱阱喪失報(bào)警必須抑制由此熱阱喪失而產(chǎn)生的其他相關(guān)報(bào)警。

如當(dāng)控制棒控制電源喪失時(shí)，控制棒落入堆芯底部，導(dǎo)致中子通量變化大報(bào)警。通過上述描述可知，中子通量變化大報(bào)警的原因是控制棒控制電源喪失，因此，電源喪失報(bào)警可抑制中子通量變化大報(bào)警。

4.3 綜合報(bào)警抑制

綜合報(bào)警是指多個(gè)故障同時(shí)出現(xiàn)時(shí)產(chǎn)生的報(bào)警。每個(gè)故障都有單獨(dú)的報(bào)警與之對(duì)應(yīng)，僅當(dāng)這些故障同時(shí)發(fā)生時(shí)才產(chǎn)生綜合報(bào)警。對(duì)于這種綜合報(bào)警，它應(yīng)該抑制構(gòu)成該綜合報(bào)警的各分報(bào)警。如“失去A/B列冷卻器(SEC021KA)”報(bào)警是由“RRI001/003RF 故障(SEC013KA )”報(bào) 警 和“RRI002/004RF 故 障(SEC014KA)”報(bào)警構(gòu)成的，那么當(dāng)報(bào)警“失去A/B列”出現(xiàn)時(shí)，就應(yīng)該抑制“RRI001/003RF 故障”報(bào)警和“RRI002/004RF 故障”報(bào)警。綜合報(bào)警抑制設(shè)計(jì)樣例如表4 所示。

表4 綜合報(bào)警抑制設(shè)計(jì)表Tab.4 Design table of comprehensive alarm suppression

4.4 公用機(jī)組報(bào)警抑制

兩個(gè)機(jī)組的公用報(bào)警可以送兩個(gè)機(jī)組，但為了避免兩個(gè)機(jī)組的操縱員同時(shí)處理該報(bào)警而造成的操作沖突問題，設(shè)計(jì)了專門的選擇開關(guān)999KG，對(duì)公用機(jī)組報(bào)警進(jìn)行管理。

如當(dāng)8LBG999KG 開關(guān)置為1 時(shí)，該公用系統(tǒng)所有的報(bào)警將統(tǒng)一在1 號(hào)機(jī)主控室顯示，并由該機(jī)組操縱員監(jiān)視并處理。這部分報(bào)警在2 號(hào)機(jī)主控室將被抑制，2 號(hào)機(jī)主控室將不顯示該系統(tǒng)的報(bào)警信息，從而減少兩個(gè)機(jī)組操縱員同時(shí)處理相關(guān)報(bào)警所造成的沖突，也減輕了2 號(hào)機(jī)組主控室操縱員的工作負(fù)荷。公用機(jī)組報(bào)警抑制設(shè)計(jì)樣例如表5所示。

表5 公用機(jī)組報(bào)警抑制設(shè)計(jì)表Tab.5 Design table of common unit alarm suppression

5 設(shè)備隔離報(bào)警抑制

當(dāng)一個(gè)工藝設(shè)備被隔離時(shí)，該隔離狀態(tài)可以在畫面上體現(xiàn)出來(如改變?cè)摴に囋O(shè)備的顏色)，同時(shí)由該工藝設(shè)備所產(chǎn)生的信號(hào)都會(huì)被標(biāo)志為隔離狀態(tài)。此外，設(shè)計(jì)者應(yīng)分析該設(shè)備相關(guān)的報(bào)警是否需要進(jìn)行抑制處理。

當(dāng)一個(gè)工藝設(shè)備被隔離時(shí)，該工藝設(shè)備的儀控故障會(huì)被DCS 系統(tǒng)自動(dòng)抑制，該儀控故障僅出現(xiàn)在“被抑制報(bào)警列表”中;而該設(shè)備相關(guān)的功能性報(bào)警不會(huì)被DCS 系統(tǒng)自動(dòng)抑制，而需要設(shè)計(jì)者分析并列出該設(shè)備隔離時(shí)應(yīng)抑制的報(bào)警清單。DCS 系統(tǒng)將設(shè)備隔離狀態(tài)作為抑制信號(hào)抑制相關(guān)報(bào)警。

如當(dāng)水箱被隔離時(shí)，該水箱相關(guān)的工藝報(bào)警(如水位低報(bào)警、水位高報(bào)警)可以被抑制。

6 結(jié)束語(yǔ)

報(bào)警抑制設(shè)計(jì)是一種成熟可靠的技術(shù)，在國(guó)際國(guó)內(nèi)核電領(lǐng)域已廣泛應(yīng)用。在國(guó)內(nèi)核電廠實(shí)際應(yīng)用過程中，以安全、偏保守為原則開展報(bào)警抑制設(shè)計(jì)工作。隨著報(bào)警抑制設(shè)計(jì)在國(guó)內(nèi)核電廠的應(yīng)用以及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的積累，相信報(bào)警抑制理念將會(huì)在后續(xù)核電廠設(shè)計(jì)中得到更為廣泛的應(yīng)用和完善，從而進(jìn)一步滿足《核電廠主控室的報(bào)警功能與顯示》［1］(NB/T 20027 -2010)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)報(bào)警精簡(jiǎn)處理的要求。

［1］ NB/T 20027 - 2010 核電廠主控室的報(bào)警功能與顯示［S］.2010.

［2］ 濮繼龍. 大亞灣核電站運(yùn)行教程［M］. 北京:原子能出版社，1998:436 -438.