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(zhí)行穩(wěn)壓器波動管熱分層首堆專項試驗，用于監(jiān)測穩(wěn)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(wěn)壓器波動管 首堆試驗 試驗方案

為緩解穩(wěn)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(tài)功能試驗階段對穩(wěn)壓器波動管的溫度分布和管道位移進行監(jiān)測。針對波動管眾多溫度及位移測點的監(jiān)測要求及數(shù)據(jù)存儲，結合現(xiàn)場管線布置及環(huán)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(jù)監(jiān)測要求，穩(wěn)壓器波動管熱分層及熱位移試驗需要在熱態(tài)功能試驗階段連續(xù)監(jiān)測并記錄波動管上所有測點位置的溫度及位移數(shù)據(jù)，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(shù)數(shù)據(jù)。

由于此試驗為首堆試驗，在后續(xù)機組中并不執(zhí)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(jiān)測裝置及數(shù)據(jù)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(wěn)壓器波動管熱分層及熱位移試驗根據(jù)監(jiān)測要求需要監(jiān)測穩(wěn)壓器波動管的熱分層及熱位移數(shù)據(jù)，并記錄一回路相關數(shù)據(jù)。因此此試驗的實現(xiàn)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(jù)試驗要求，需要監(jiān)測的溫度及熱位移測點較多，由于現(xiàn)場空間環(huán)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(shù)據(jù)的存儲

溫度、位移測量數(shù)據(jù)可以通過搭設PLC控制系統(tǒng)的形式進行數(shù)據(jù)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(tǒng)的能夠穩(wěn)定、可靠運行，建議控制系統(tǒng)設計采用冗余電源，冗余CPU方案，以保證系統(tǒng)的可靠運行。

由于熱試期間核島廠房內(nèi)部眾多設備運行，廠房內(nèi)長期處于高溫、噪聲環(huán)境，以及因高溫產(chǎn)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(tǒng)與上位機分開布置的方案?？蓪⒖刂葡到y(tǒng)布置在核島內(nèi)，而將上位機布置在電氣廠房。對于控制系統(tǒng)與上位機的通訊問題，由于無光纖貫穿件，可利用核島內(nèi)電氣貫穿件的備用通道實現(xiàn)通訊，用Modbus RTU通訊協(xié)議 ，通訊介質(zhì)RS485，物理介質(zhì)雙絞線的方式通過電氣貫穿件連接至上位機實現(xiàn)通訊。

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

綜上所述幾個方面，基本構成了穩(wěn)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(wěn)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(shù)據(jù)。通過分析并編制上述的試驗方案，解決試驗中相關數(shù)據(jù)的采集、存儲問題，保證了試驗數(shù)據(jù)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(wěn)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(wěn)定和機組安全。

參考文獻：

[1] 穩(wěn)壓器波動管熱分層監(jiān)測技術要求.