羅 根

（中核武漢核電運行技術(shù)股份有限公司 浙江分公司，浙江 嘉興 314300）

核能是一種清潔能源，成為世界各國發(fā)展新能源的一個重要選擇，但由于開發(fā)核電存在輻射的危害，要發(fā)展核電，核安全處于首要位置。核安全不僅僅是要防止核泄漏，而且應(yīng)該包括火災(zāi)、地震等外部事件對核電廠的影響。核電廠火災(zāi)探測報警系統(tǒng)具有早期發(fā)現(xiàn)火情，撲滅初期火災(zāi)的特點，是核電廠安全、可靠運行的一種重要安全保護設(shè)施。

1 火災(zāi)探測報警系統(tǒng)簡介

1.1 火災(zāi)探測報警系統(tǒng)功能

火災(zāi)探測報警系統(tǒng)主要有以下功能：

◇ 由各類火災(zāi)探測器對分布在廠區(qū)的固定點進行連續(xù)監(jiān)測。

◇ 當有火情發(fā)生時，系統(tǒng)可自動發(fā)出聲光報警，也可手動報警。

圖1 火災(zāi)探測報警系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓撲圖Fig.1 Network topology diagram of fire detection and alarm system

圖2 火災(zāi)就地模擬盤Fig.2 Fire in-place simulation disk

◇ 根據(jù)火情聯(lián)動相關(guān)消防系統(tǒng)動作，自動或手動切非消防電源，并監(jiān)視消防系統(tǒng)運行情況。

◇ 提供各廠房消防系統(tǒng)的狀態(tài)指示。

◇ 設(shè)有消防電話系統(tǒng)，為各防火分區(qū)提供人工報警及消防指揮的專用通信通道。

1.2 火災(zāi)探測報警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與工作方式

1.2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

火災(zāi)探測報警系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)如圖1所示，BOP廠房內(nèi)所有的探測器都相應(yīng)地連接到附近的區(qū)域火災(zāi)報警控制器上。每個區(qū)域火災(zāi)報警控制器通過RJ45以太網(wǎng)接口送報警信號（火警信號、故障信號）至UA消防控制器，并且傳送給核島主控室的火災(zāi)自動報警控制器和操作員工作站上顯示[1]。在主控室火災(zāi)報警控制器可顯示所有廠房內(nèi)的火災(zāi)報警信號，主控室火災(zāi)報警控制器旁邊還配置有關(guān)鍵敏感區(qū)域的監(jiān)控畫面。

每個火災(zāi)報警控制器上有16個探測回路，每個回路可以掛接254個探測器。系統(tǒng)采用回路總線和電源總線的雙總線制。除了工作指示燈亮外，網(wǎng)絡(luò)型火災(zāi)報警控制器及區(qū)域火災(zāi)報警控制器上所有各種指示燈均為熄滅狀態(tài)。系統(tǒng)通過巡檢電流對所有回路的連續(xù)監(jiān)測可以識別回路上任一點的探測器故障或損壞。因此，各回路中發(fā)生的任何故障，諸如短路或保險絲燒斷，均向火災(zāi)報警控制器發(fā)送信號。

在主電源供電發(fā)生故障后，由第二電源蓄電池向JDT系統(tǒng)供電8h。在主電源和備用電源同時發(fā)生故障時，控制器專設(shè)的蓄電池可保持系統(tǒng)火災(zāi)和故障報警狀態(tài)記錄，并將故障信號送至網(wǎng)絡(luò)型報警控制器[2]。

火災(zāi)自動探測器安裝在核電廠各防火區(qū)域的固定位置上，利用不同的探測原理使用不同類型的探測器對火災(zāi)進行全面監(jiān)測。所有類型的探測器的工作電壓為直流24V，所有類型的點型探測器由一個固定式底座（內(nèi)含連接端子及觸點）及探測單元組成。本系統(tǒng)采用了7種火災(zāi)探測器，其動作時間可以進行整定以符合特定的火災(zāi)報警要求：光電感煙探測器、線型光束感煙探測器、紅外火焰探測器、差定溫探測器、本安型感煙探測器、纜式線型感溫探測器、空氣采用感煙探測器。

1.2.2 工作方式

火災(zāi)就地模擬盤（見圖2）安裝于各建筑物的入口，可在顯示屏上直觀指示出發(fā)生火情的房間的位置，發(fā)出聲、光報警信號，使消防人員能快速確定火災(zāi)位置[3]?；馂?zāi)就地模擬盤上還設(shè)置有TO按鈕，用來模擬區(qū)域火災(zāi)報警信號以及測試報警燈功能是否正常，當區(qū)域內(nèi)火災(zāi)探測器動作，或者按下TO按鈕時，會根據(jù)工藝需求，聯(lián)鎖動作相應(yīng)區(qū)域內(nèi)的防火閥、排煙閥、風(fēng)機等設(shè)備，并向主控發(fā)出報警，該按鈕僅供運行人員試驗時使用。

每次發(fā)生的火災(zāi)事件將由火災(zāi)探測系統(tǒng)（JDT）首次火災(zāi)探測信號進行確定，并由煙氣蔓延所產(chǎn)生的多個火災(zāi)探測信號進行跟蹤。首次火災(zāi)探測信號是由于接近發(fā)生火災(zāi)的區(qū)域，而被稱為“首次火災(zāi)記憶”，而其它隨后產(chǎn)生的火災(zāi)探測信號被稱為“煙氣蔓延監(jiān)測報警”。每個JDT“首次火災(zāi)記憶”信號將產(chǎn)生一個JDT“SJ.9”信號，并通過網(wǎng)關(guān)傳送到DCS。其它“煙氣蔓延監(jiān)測報警”不會產(chǎn)生傳送至DCS的信號。

當兩個或兩個以上火災(zāi)探測器同時動作時，JDT系統(tǒng)將產(chǎn)生SJ信號，如果需要，DCS可將SJ信號用于：

◇ 控制通風(fēng)系統(tǒng)驅(qū)動機構(gòu)，一般情況下關(guān)閉防火閥，有時停運風(fēng)機。

◇ 控制消防系統(tǒng)驅(qū)動機構(gòu)，一般情況下打開消防系統(tǒng)的閥門。

例如：

1）L105房間（1ZFSL0180A）的首次火災(zāi)探測信號將觸發(fā)JDT火災(zāi)探測報警“L105房間內(nèi)首次火災(zāi)記憶探測”，并在主控制室的JDT工作站上進行顯示。

2）同時將產(chǎn)生1JDT310SJ.9信號并傳送至DCS。

3）當兩個或兩個以上火災(zāi)探測器同時動作時，將產(chǎn)生1JDT310SJ信號并傳送至DCS。

4）DCS對1JDT310SJ.9和1JDT310SJ信號進行處理，1JDT310SJ.9信號將觸發(fā)1SFZ310KA報警并在KIC上進行顯示，1JDT310SJ信號自動關(guān)閉4個相關(guān)防火閥。

2 運行過程中遇到的問題及解決方法

2.1 異常顯示區(qū)域火災(zāi)報警

在幾次防火分區(qū)試驗的過程中，發(fā)現(xiàn)主控KIC畫面上顯示了非試驗區(qū)域中的防火閥異常關(guān)閉的情況，總結(jié)起來有以下幾點：

1）統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)有此類現(xiàn)象的均是火災(zāi)顯示盤上TO按鈕相對較多，傳輸線路相對較長的回路。對總線的輸出信號進行波形分析，發(fā)現(xiàn)在火災(zāi)就地模擬盤與主機通訊的過程中，波形出現(xiàn)毛刺現(xiàn)象，在電平的轉(zhuǎn)換過程中，波形更加混亂。分析原因，由于回路負載過多，造成線路的分布電容相對較大，從而產(chǎn)生信號的畸變，進而使數(shù)字電路的高低電平無法得到明確地區(qū)分，從而產(chǎn)生誤報現(xiàn)象。針對此類故障，在火災(zāi)就地模擬盤回路無法減少負載（隨著防火要求的越來越嚴格，以后只會越來越多）的情況下，提出了改進主板電路的要求，調(diào)整輸出信號的脈沖寬度，保證能得到明確區(qū)分高低電平的標準輸出信號。

2）火災(zāi)就地模擬盤上的TO按鈕因為工藝的要求，存在許多交叉引用的按鈕，同一功能的按鈕可能分布兩個及以上的就地模擬盤上；另外，由于盤面的限制，部分按鈕安裝時，間隔比較小，這種情況下增加了誤觸碰的概率。針對此現(xiàn)象，修改了火災(zāi)就地模擬信號的觸發(fā)時間，在火警控制器主機上設(shè)置了每個TO按鈕延時3s觸發(fā)。部分關(guān)鍵重要的TO按鈕加裝了塑料防護罩，從硬件和軟件兩個方面杜絕此類現(xiàn)象。

3）個別防火閥在DCS一層上的邏輯鏈接有誤，多是在調(diào)試階段邏輯變更沒有形成正式文件造成的編碼地址混用。此類現(xiàn)象較少，在第一個循環(huán)的防火分區(qū)試驗已全部修改完成。

2.2 雨淋閥及熔斷閥誤動作

JDT系統(tǒng)控制的雨淋閥有7個，熔斷閥有27個。閥門直接開啟的信號流程為：火災(zāi)就地模擬盤TO按鈕按下→模擬盤數(shù)據(jù)處理板→火災(zāi)報警主機柜→DCS一層→閥門，模擬盤因為自身可靠性問題易發(fā)閥門誤動作事件。運行期間發(fā)生過模擬盤數(shù)據(jù)處理板故障使得TO按鈕誤觸發(fā)從而導(dǎo)致柴油機廠房雨淋閥動作的事件。

模擬盤為非標準產(chǎn)品，未經(jīng)過消防設(shè)備強制認證，可靠性低[4]。如果觸發(fā)熔斷閥動作，導(dǎo)致熔斷閥的石英玻璃球噴頭破壞，嚴重地會導(dǎo)致電氣廠房電纜層水淹，如果柴油機廠房雨淋閥誤噴，可能造成設(shè)備不可修復(fù)的損壞。將閥門直啟的信號流程改為：火災(zāi)就地模擬盤TO按鈕按下→DCS一層→閥門。去除模擬盤數(shù)據(jù)處理板環(huán)節(jié)，避免因為模擬盤自身可靠性問題引起閥門動作的隱患。更改動作方式可以降低非火災(zāi)情況下閥門動作的概率，從而保障機組穩(wěn)定運行。

2.3 火警系統(tǒng)主機死機導(dǎo)致設(shè)備不可用

位于LX廠房的聯(lián)動型火災(zāi)報警控制器（火警系統(tǒng)主機），能顯示系統(tǒng)中所有火災(zāi)探測器、其他BOP廠房報警控制器的工作狀態(tài)，也能發(fā)出指令控制排煙閥、風(fēng)機等的動作，運行期間發(fā)生過幾次主機死機現(xiàn)象。當火災(zāi)主機死機后，就地探測器及聯(lián)動的報警控制器不受影響，但是如果有新的火災(zāi)信息產(chǎn)生，系統(tǒng)無法進行顯示及判斷，可能造成重大火災(zāi)事故。

經(jīng)過反復(fù)試驗與分析，火災(zāi)主機死機是由于同時顯示的火警信息過多所造成。當有火警信息產(chǎn)生時，如果沒有得到主控確認恢復(fù)的指令，主機會一直顯示當前所有的信息。由于現(xiàn)場工作的需要，有些防火閥會臨時關(guān)閉，部分探測器也會因為附近有打磨、鉆孔、油漆作業(yè)等工作而誤觸發(fā)報警信號，這些信息都會保留在主機。當主控進行防火分區(qū)試驗時，會同時動作好幾個防火閥，同時觸發(fā)報警信息，此時火災(zāi)主機最容易死機。

針對此現(xiàn)象，主控在做防火分區(qū)報警試驗前，會先檢查火災(zāi)主機的運行情況，刪除不重要的信息，做好臨時屏蔽，部分信號不需要送主控，減少主機同時需要處理的信息量?；馂?zāi)主機加入日常巡檢項目，及時發(fā)現(xiàn)問題，保證運行安全。

3 結(jié)束語

核電廠火災(zāi)探測報警系統(tǒng)在進行多方面的優(yōu)化后，故障率明顯有所降低，特別是柴油機雨淋閥的邏輯變更，大大降低了雨淋閥誤動作的風(fēng)險，極大提高了工作效率，使核電廠火災(zāi)系統(tǒng)安全、穩(wěn)定地運行得到保證。