陳蒙蒙 王魯寧 李樹玲

【摘?要】本文主要以昌江核電站的使用經(jīng)驗(yàn)為例，介紹核電廠火災(zāi)系統(tǒng)探測器使用過程的問題，講解應(yīng)對問題所做的選型優(yōu)化和應(yīng)用，作為設(shè)計(jì)初始選型及今后火災(zāi)探測器的變更改造提供參考。

【關(guān)鍵詞】火災(zāi)探測器;誤報(bào);選型優(yōu)化

1.引言

多年運(yùn)行的實(shí)踐表明，火災(zāi)是核電廠發(fā)生頻率比較高的事件之一，如何進(jìn)行火災(zāi)報(bào)警信號的準(zhǔn)確探測對電廠安全生產(chǎn)以及保障核安全有著重要作用。從監(jiān)測源頭來看，探測器的可靠性一定程度上決定火災(zāi)探測系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，探測器選型不僅要考慮廠房可燃物火災(zāi)發(fā)展時(shí)期特點(diǎn)，還要結(jié)合不同地理環(huán)境的使用差異，充分考慮環(huán)境的復(fù)雜性和惡劣性。本文闡述了電廠傳統(tǒng)火災(zāi)探測器的幾個(gè)典型使用問題，并根據(jù)問題進(jìn)行適宜的優(yōu)化選型應(yīng)用。

2.主變、廠變、輔變區(qū)域感溫電纜老化和紅外火焰探測器誤報(bào)

由于電廠所處地域環(huán)境溫度高、濕度大、陽光烈，主變壓器等室外區(qū)域原設(shè)計(jì)選型使用的纜式線型感溫電纜，出現(xiàn)表皮老化破損、頻繁誤報(bào)，相較于內(nèi)陸其他電廠同型產(chǎn)品，使用壽命在大幅縮減。電廠只有在機(jī)組大修時(shí)才具備窗口進(jìn)行更換，常規(guī)期間要承受火災(zāi)探測手段單一的壓力，對機(jī)組安全來說是重大隱患，同時(shí)定期維護(hù)工作量大且投入成本高。同樣位于該區(qū)域的室外紅外火焰探測器為單波段紅外式，昌江區(qū)域白天陽光照射強(qiáng)設(shè)備溫度高，選用的單波段紅外式火焰探測器無法消除熱體輻射的干擾影響，導(dǎo)致頻繁誤報(bào)火警，影響探測準(zhǔn)確性。

纜式感溫電纜的老化降質(zhì)問題，鑒于環(huán)境特點(diǎn)并結(jié)合經(jīng)濟(jì)效益，電廠對主變區(qū)域纜式感溫電纜測溫進(jìn)行改造優(yōu)化，經(jīng)過選型調(diào)研，選用武漢理工光科的WUTOS-DTS系列分布式光纖測溫產(chǎn)品。光纖測溫基于拉曼散射原理，在同步控制單元的觸發(fā)下，光發(fā)射機(jī)產(chǎn)生電流脈沖，驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生光脈沖。光脈沖經(jīng)過光路耦合器后進(jìn)入傳感光纖。當(dāng)激光在光纖中發(fā)生散射后，攜帶有溫度信息的拉曼后向散射光將返回到光路耦合器中。耦合器將散射回來的不同于發(fā)射波長的anti-stokes 和stokes 光耦合至分光器。分光器濾出anti-stokes 和stokes 光，這兩路光信號經(jīng)過信號進(jìn)一步處理，用于溫度的計(jì)算。感溫光纖長期可工作于-20 ℃～ 85℃的環(huán)境溫度下，使用壽命達(dá)20年，同時(shí)可以觀察具體光纖長度值對應(yīng)的實(shí)時(shí)溫度信息。通過改造實(shí)施后近18個(gè)月的使用觀察，分布光纖測溫產(chǎn)品工作穩(wěn)定，無故障和誤報(bào)，可靠性高。

對于該區(qū)域的火焰探測器，定位故障原因后，采用雙波段紅紫外火焰探測器替代單波段探測器，雙波段識別度高，能有效解決熱體輻射干擾產(chǎn)生的誤報(bào)現(xiàn)象。

3.聯(lián)合泵房線束式紅外對射探測器滋擾報(bào)警

在使用過程中，出現(xiàn)線束式感煙探測器誤報(bào)和故障，不能對煙霧進(jìn)行有效探測和報(bào)警，通過原因排查發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生原因?yàn)閰^(qū)域空間環(huán)境存在油霧和粉塵，容易引起干擾性報(bào)警，廠房震動(dòng)、行車吊物行進(jìn)途中存在遮擋對射路徑的情況。對于傳統(tǒng)的對射探測器，需要精確對準(zhǔn)，在受到建筑物結(jié)構(gòu)震動(dòng)的影響時(shí)，造成對準(zhǔn)偏移觸發(fā)故障，清理對射面及對準(zhǔn)調(diào)校耗費(fèi)大量工時(shí)，增加了探測維護(hù)成本。

針對此問題，電廠優(yōu)化選型雙鑒式成像線型光束感煙探測器來替代傳統(tǒng)對射探測器。雙鑒式探測器是利用紅外線和紫外線兩種光波的波長不同來探測顆粒物。紫外線波長較短可對大小顆粒有效，而紅外線波長較長，僅能對較大的顆粒有效。雙波長損失測量使探測器提供持續(xù)的絕對煙霧濃度值，從而能排除灰塵顆?；蚬虘B(tài)雜物的干擾。采用的COMS成像技術(shù)擴(kuò)大了對準(zhǔn)范圍，提供了更寬廣的視角對探測區(qū)域進(jìn)行定位并捕捉圖像，使得不受建筑物震動(dòng)和位移的影響。同時(shí)發(fā)射端和接收端可一對多配置進(jìn)行分層組網(wǎng)，可實(shí)現(xiàn)一個(gè)立體的保護(hù)空間，不再是傳統(tǒng)的單一路徑保護(hù)。

4.控制柜間與電纜層區(qū)域火災(zāi)探測的可靠性提升

控制間作為電廠數(shù)據(jù)運(yùn)算處理中心，火災(zāi)探測設(shè)備必須具備高度可靠性，其分布有控制柜、網(wǎng)絡(luò)柜、配電柜，電纜橋架敷設(shè)有大量電纜，當(dāng)前探測手段為點(diǎn)式感煙探測結(jié)合空氣采樣探測的方式。點(diǎn)型感煙探測器被動(dòng)地等待煙霧慢慢擴(kuò)散至其附近，由于機(jī)柜設(shè)備安裝在密閉的房間內(nèi)，并通過空調(diào)系統(tǒng)維持房間運(yùn)行所必需的環(huán)境，房間中空氣的更換速度為每小時(shí)15至60次。在這樣的房間環(huán)境下，燃燒所產(chǎn)生的煙霧一方面被空調(diào)氣流稀釋，很難達(dá)到常規(guī)的點(diǎn)型感煙探測器的報(bào)警閾值，另一方面由于空調(diào)氣流的影響，空氣在機(jī)房送風(fēng)和回風(fēng)口之間形成環(huán)流，會(huì)使煙霧根本無法達(dá)到點(diǎn)式感煙探測器。而現(xiàn)有的空氣采樣抽氣管懸掛于廠房房間頂部區(qū)域，發(fā)生火災(zāi)陰燃時(shí)，煙霧顆粒聚集從起火點(diǎn)散出，但是當(dāng)陰燃現(xiàn)象出現(xiàn)在控制柜內(nèi)部，從機(jī)柜內(nèi)部通過排氣扇向外部散發(fā)受阻，無法第一時(shí)間抽取含煙霧顆粒的空氣，不能實(shí)現(xiàn)極早期的探測。

優(yōu)化的思路是采用頂部探測加柜內(nèi)保護(hù)的方式進(jìn)行探測改造。除分列在廠房空間區(qū)域的采樣管外，在重要機(jī)柜內(nèi)部采取直接機(jī)柜內(nèi)采樣，將采樣管接入機(jī)柜內(nèi)部空間。調(diào)研的VESDA系列產(chǎn)品，可以對采樣管進(jìn)行編址，達(dá)到對每個(gè)機(jī)柜進(jìn)行編址探測，準(zhǔn)確定位，并實(shí)現(xiàn)集中遠(yuǎn)程監(jiān)控。

對于電纜層區(qū)域，傳統(tǒng)通常采用接觸式感溫電纜進(jìn)行探測，通過現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)來看，大量感溫電纜因施工原因翹起并未直接接觸電纜，起不到有效接觸，同時(shí)后期維護(hù)更換時(shí)面臨安裝空間受限的問題。鑒于此，采用空氣采樣探測方式進(jìn)行電纜橋架空間保護(hù)，能避免傳統(tǒng)感溫電纜的施工和更換問題。后續(xù)維護(hù)中定期更換主機(jī)側(cè)的濾芯，利用吹氣接口反向?qū)Σ蓸映闅夤艽祾?，能有效去除采樣管中粉塵，維護(hù)工作操作上具有可實(shí)施性。

5.結(jié)束語

隨著現(xiàn)代火災(zāi)探測技術(shù)的發(fā)展，越來越先進(jìn)的探測手段將廣泛應(yīng)用于各行業(yè)，核電廠也在積極汲取其他行業(yè)先進(jìn)使用經(jīng)驗(yàn)，探測器的用戶面臨的問題原因情況不同，應(yīng)定位問題進(jìn)行具體分析，在找到根本原因的前提下再開展針對性設(shè)計(jì)或技術(shù)改造優(yōu)化。

作者簡介：

陳蒙蒙，工程師，設(shè)備管理處，現(xiàn)從事核電廠柴油發(fā)電機(jī)、DCS、火災(zāi)報(bào)警等系統(tǒng)的設(shè)備管理工作，chenmm01@cnnp.com.cn。

（作者單位：海南核電有限公司）