劉哲明 劉辰星

摘要：AP1000核電站中的多樣化驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（DAS）是非安全級(jí)系統(tǒng)。當(dāng)發(fā)生概率極低的反應(yīng)堆保護(hù)和安全監(jiān)視系統(tǒng)共模故障時(shí)，DAS能執(zhí)行其預(yù)定功能。為確保DAS的安全可靠的運(yùn)行，需要執(zhí)行DAS監(jiān)督試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證DAS的功能沒(méi)有失敗或降級(jí)。本文重點(diǎn)對(duì)AP1000核電站中DAS監(jiān)督試驗(yàn)進(jìn)行了分析與研究。

關(guān)鍵詞：多樣化驅(qū)動(dòng)系統(tǒng);監(jiān)督試驗(yàn);

1.0引言

DAS主要包含三個(gè)功能，即自動(dòng)驅(qū)動(dòng)功能、手動(dòng)驅(qū)動(dòng)功能、顯示和報(bào)警功能。為了驗(yàn)證這些功能的可用性，DAS在設(shè)計(jì)上，允許在電廠運(yùn)行的任何模式下對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試。電廠技術(shù)規(guī)格書(shū)和短期可用性控制要求對(duì)DAS監(jiān)督試驗(yàn)進(jìn)行監(jiān)督。這些文件是電廠經(jīng)營(yíng)許可證的一部分，必須嚴(yán)格遵守。DAS基于高級(jí)邏輯系統(tǒng)（ALS）平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，ALS子系統(tǒng)進(jìn)行連續(xù)的自診斷檢查，確保了DAS的完整性，同時(shí)還可以進(jìn)行系統(tǒng)功能性測(cè)試。

2.0多樣化驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)監(jiān)督試驗(yàn)分類(lèi)

2.1通道檢查

通道檢查是通過(guò)觀察通道運(yùn)行期間的表現(xiàn)，對(duì)通道的可用性進(jìn)行評(píng)估。通道檢查主要是對(duì)比主控室DAS控制面板與DAS處理器機(jī)柜1中的OTEK顯示器上顯示的數(shù)值是否一致，并且確認(rèn)OTEK顯示器上是否存在FAULT顯示。通道檢查不需要打開(kāi)DAS的機(jī)柜柜門(mén)。

2.2通道運(yùn)行試驗(yàn)

通道運(yùn)行試驗(yàn)是將測(cè)試信號(hào)注入到傳感器的通道內(nèi)，來(lái)驗(yàn)證預(yù)期的報(bào)警和停堆功能。在主試驗(yàn)?zāi)Ｊ较拢ǖ肋\(yùn)行試驗(yàn)在兩個(gè)冗余的DAS通道內(nèi)執(zhí)行。當(dāng)測(cè)試信號(hào)注入DAS通道后，可以在ALS服務(wù)單元上驗(yàn)證通道比較器與相關(guān)自動(dòng)輸出繼電器的動(dòng)作情況。電廠控制系統(tǒng)同時(shí)也驗(yàn)證了SOE點(diǎn)和相對(duì)應(yīng)的觸發(fā)報(bào)警。DAS終端單元面板上有傳感器的斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，它可以斷開(kāi)現(xiàn)場(chǎng)傳感器的連接并且將測(cè)試信號(hào)注入。由于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備沒(méi)有真實(shí)動(dòng)作，DAS的通道運(yùn)行試驗(yàn)可以在電廠的任何模式下執(zhí)行。

2.3通道校驗(yàn)

通道校驗(yàn)是在必要時(shí)對(duì)通道進(jìn)行調(diào)整，以便在要求的精度范圍內(nèi)對(duì)已知的輸入信號(hào)做出正確的響應(yīng)。通道調(diào)整期間，主要對(duì)傳感器和用于信號(hào)調(diào)節(jié)的模數(shù)轉(zhuǎn)換硬件進(jìn)行調(diào)整。無(wú)論何時(shí)更換傳感器相關(guān)元件，都需要對(duì)通道進(jìn)行重新校驗(yàn)。DAS的通道校驗(yàn)采用類(lèi)似于通道運(yùn)行試驗(yàn)的方式執(zhí)行。當(dāng)通道處于旁路或主試驗(yàn)?zāi)Ｊ綍r(shí)，操作人員手動(dòng)斷開(kāi)傳感器的斷開(kāi)開(kāi)關(guān)并注入測(cè)試信號(hào)。在驗(yàn)證過(guò)程中，ALS讀取的期望值在其服務(wù)單元上顯示。如果顯示的通道數(shù)值超出了驗(yàn)收準(zhǔn)則，則使用ALS服務(wù)單元對(duì)通道進(jìn)行校驗(yàn)。

2.3.1傳感器校驗(yàn)

DAS通道校驗(yàn)包含DAS傳感器校驗(yàn)。對(duì)于差壓傳感器校驗(yàn)，通過(guò)向傳感器中加入測(cè)試的壓力信號(hào)，驗(yàn)證傳感器輸出端是否觀察到正確的電流（4-20mA），從而對(duì)傳感器進(jìn)行校驗(yàn)。這些傳感器有AsFound驗(yàn)收準(zhǔn)則（0.5%通道量程）和AsLeft驗(yàn)收準(zhǔn)則（0.2%通道量程）。在反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)（RCS）溫度傳感器交叉比較期間，對(duì)DASRCS熱腿溫度RTDs和RCS堆芯出口熱電偶均進(jìn)行了評(píng)估。對(duì)于安全殼溫度RTDs，采用校驗(yàn)過(guò)的溫度計(jì)在其附近進(jìn)行測(cè)量，并與ALS終端服務(wù)單元上觀察到的溫度值進(jìn)行比較。

2.4停堆驅(qū)動(dòng)設(shè)備可用性試驗(yàn)

停堆驅(qū)動(dòng)設(shè)備可用性試驗(yàn)包括對(duì)停堆驅(qū)動(dòng)設(shè)備進(jìn)行操作，并且驗(yàn)證通道內(nèi)所有設(shè)備的可用性。有必要的話，停堆驅(qū)動(dòng)設(shè)備可用性試驗(yàn)包括對(duì)停堆驅(qū)動(dòng)設(shè)備的調(diào)整，使其在要求的整定值以及精度范圍內(nèi)工作。停堆驅(qū)動(dòng)設(shè)備可用性試驗(yàn)可以通過(guò)任何的順序，重疊或全通道步驟執(zhí)行。具體來(lái)說(shuō)，停堆驅(qū)動(dòng)設(shè)備可用性試驗(yàn)需要操作主控室DAS控制面板和處理器機(jī)柜1里面的手動(dòng)驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)，并驗(yàn)證相關(guān)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)。對(duì)于爆破閥功能，停堆驅(qū)動(dòng)設(shè)備可用性試驗(yàn)包含了爆破閥控制器的驅(qū)動(dòng)以及機(jī)柜到閥門(mén)的電路連續(xù)性測(cè)試，但不會(huì)真實(shí)動(dòng)作爆破閥。

3.0多樣化驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)監(jiān)督試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)與優(yōu)化分析

3.1通道檢查

對(duì)于通道檢查試驗(yàn)，其風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較小，因?yàn)樵囼?yàn)是通過(guò)觀察并記錄顯示器數(shù)值來(lái)完成，并且不需要打開(kāi)機(jī)柜柜門(mén)。所以此試驗(yàn)的主要潛在風(fēng)險(xiǎn)是人因失誤風(fēng)險(xiǎn)，為防止該風(fēng)險(xiǎn)帶來(lái)的后果，建議在執(zhí)行該試驗(yàn)數(shù)值記錄時(shí)派專(zhuān)人監(jiān)護(hù)或進(jìn)行獨(dú)立驗(yàn)證來(lái)確保試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。

3.2通道運(yùn)行試驗(yàn)

此試驗(yàn)需在DAS處于主試驗(yàn)?zāi)Ｊ较买?yàn)證其2取2的表決邏輯是否正常。由于在主試驗(yàn)?zāi)Ｊ较逻M(jìn)行此試驗(yàn)，其就地設(shè)備才不會(huì)真實(shí)動(dòng)作。所以主試驗(yàn)?zāi)Ｊ降拇_認(rèn)顯得尤為重要。建議在主試驗(yàn)開(kāi)關(guān)打到TEST位后用三種方式進(jìn)行確認(rèn)：1.確認(rèn)ALS卡件上相應(yīng)指示燈是否翻轉(zhuǎn);2.向主控室操作員確認(rèn)MASTERTEST報(bào)警是否產(chǎn)生;3.在ALS服務(wù)單元上確認(rèn)MASTERTEST顯示燈變?yōu)榧t色。并且在機(jī)組處于模式1時(shí)執(zhí)行此試驗(yàn)還可能涉及進(jìn)入電廠短期可用性控制條目相關(guān)事項(xiàng)，需謹(jǐn)慎執(zhí)行。

目前此試驗(yàn)的執(zhí)行周期為3M，DAS基于的ALS平臺(tái)是為了長(zhǎng)期的可靠性和可維護(hù)性而設(shè)計(jì)的，并且ALS有自診斷和故障顯示功能，試驗(yàn)執(zhí)行周期建議優(yōu)化為24M。這樣可以減少執(zhí)行此試驗(yàn)所需的資源，并且降低試驗(yàn)執(zhí)行過(guò)程中潛在的人因失誤風(fēng)險(xiǎn)。

3.3通道校驗(yàn)

該試驗(yàn)的主要風(fēng)險(xiǎn)在于通道校驗(yàn)前的旁路操作，如在通道校驗(yàn)前未對(duì)該通道進(jìn)行旁路操作，該通道可能會(huì)觸發(fā)整定值。若滿足了DAS的表決邏輯，將可能會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)堆的停堆停機(jī)，專(zhuān)設(shè)安全設(shè)施的誤驅(qū)動(dòng)。所以為了降低試驗(yàn)執(zhí)行期間的風(fēng)險(xiǎn)，建議在試驗(yàn)執(zhí)行旁路操作時(shí)要做好監(jiān)護(hù)工作，并且進(jìn)行旁路操作后不要急于進(jìn)行試驗(yàn)，一定要在ALS服務(wù)單元上觀察該儀表下方數(shù)值變?yōu)樗{(lán)綠色，并向主控室確認(rèn)ChannelBypass報(bào)警已經(jīng)產(chǎn)生。

此試驗(yàn)執(zhí)行周期為24M，一般為大修期間執(zhí)行，為節(jié)約大修工期，可以將DAS通道校驗(yàn)機(jī)架部分優(yōu)化為臨近大修的日常期執(zhí)行，這樣可以減輕大修期間的時(shí)間壓力，并且滿足試驗(yàn)的執(zhí)行周期。

3.4停堆驅(qū)動(dòng)設(shè)備可用性試驗(yàn)

該試驗(yàn)在執(zhí)行期間會(huì)真實(shí)動(dòng)作DAS驅(qū)動(dòng)的就地設(shè)備（除爆破閥外），所以該試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)主要在于將要?jiǎng)幼鞯脑O(shè)備是否在機(jī)組當(dāng)前工況的允許范圍內(nèi)。若不對(duì)機(jī)組工況進(jìn)行確認(rèn)將很可能造成機(jī)組的異常工況，帶來(lái)很?chē)?yán)重的后果。建議在執(zhí)行該試驗(yàn)前要與機(jī)組的運(yùn)行人員共同分析確認(rèn)該試驗(yàn)將要驅(qū)動(dòng)的設(shè)備對(duì)機(jī)組的影響。

此外，由于爆破閥功能組不會(huì)真實(shí)動(dòng)作就地設(shè)備，在臨近大修時(shí)，可以提前梳理出機(jī)組模式1時(shí)該功能技術(shù)規(guī)格書(shū)以及短期可用性控制要求，并計(jì)劃進(jìn)入。并且建議優(yōu)化試驗(yàn)程序，在爆破閥功能組前添加將爆破閥機(jī)柜側(cè)的所有爆破閥信號(hào)線全部解掉的步驟。而不是在執(zhí)行爆破閥功能組不同功能時(shí)解掉相應(yīng)的接線，這樣可以大大降低誤操作帶來(lái)嚴(yán)重后果的風(fēng)險(xiǎn)。

4.0總結(jié)

AP1000DAS被設(shè)計(jì)成一個(gè)孤立系統(tǒng)，它獨(dú)立于其它電廠控制和監(jiān)視系統(tǒng)，其運(yùn)行不依賴于電廠數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，DAS通過(guò)上述定期執(zhí)行的監(jiān)督試驗(yàn)是可以驗(yàn)證其功能的可用性與完整性的，試驗(yàn)交疊覆蓋了整個(gè)AP1000多樣化驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，對(duì)系統(tǒng)邏輯、通道精度、就地設(shè)備等均進(jìn)行了驗(yàn)證。大大降低了機(jī)組異常工況可能導(dǎo)致的核安全風(fēng)險(xiǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1]羅慧.AP1000反應(yīng)堆保護(hù)和安全監(jiān)視系統(tǒng)定期試驗(yàn)分析[J].中國(guó)儀器儀表，2015（7）

[2]AP1000多樣化驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在ATWS緩解中的作用.李宗.核工程與技術(shù)，2011.