鄭仕建，胡 靖

(中國核電工程有限公司華東分公司,浙江 嘉興 31400)

0 引言

隨著現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展步伐的加快和人們生活質量的不斷提高，電加熱器的應用已滲透到國民經(jīng)濟眾多領域和人們生活的方方面面電加熱器的廣泛應用，既給人們帶來實實在在的方便,又促進了國民經(jīng)濟高速健康發(fā)展，但在應用中，人們最大期望是安全[1]。

在電站正常運行時，為保持核輔助廠房和電氣廠房高溫區(qū)的內部溫度在設備正常運行、人員健康及安全所規(guī)定的范圍之內，需要啟動電加熱器對進入核輔助廠房的空氣進行加熱[2]。電加熱器在核電廠的應用非常廣泛、數(shù)量大，當發(fā)現(xiàn)加熱器損壞時，僅僅用更換加熱元件的方式進行處理，無法從根本上解決問題，需要找到根本原因，從而采取更加有針對性的方案進行處理[3]。

1 碘回路電加熱器運行與控制問題概述

華龍一號核輔助廠房通風系統(tǒng)碘回路電加熱器在運行過程中，因檢修工作需要，技術人員打開了通風小室N758房間密閉門，進入房間工作，同時為防止負壓傷害，在工作過程中保持該密閉門完全開啟，該回路的碘排風機始終保持運行，并通過開啟的密閉門吸風，將上游的電熱器旁通，造成電加熱器斷流，但是，上述異常運行工況意外的滿足了電加熱器保持運行的所有條件，導致電加熱器未能第一時間停運，對其周圍的空氣繼續(xù)加熱，直至空氣溫度高信號觸發(fā)連鎖電加熱器停運，電加熱停運后，其余熱繼續(xù)對周圍的高溫空氣加熱，周圍設備、管道油漆被烤糊，高溫空氣、濃煙引發(fā)了較大范圍的火災報警信號，運行部門消防二級干預隊緊急響應處置。該事情發(fā)生后，引起了監(jiān)管部門的高度關注。

電加熱器溫度的控制是過程控制的一個重點,其特點包括大時滯、非線性、難以建立精確數(shù)學模型等[4]。

為了更為直觀的對該案例進行剖析，繪制了核輔助廠房通風系統(tǒng)碘回路工藝流程簡圖，詳見圖1所示[5]。

圖1 核輔助廠房通風系統(tǒng)碘回路工藝流程簡圖

核輔助廠房通風系統(tǒng)碘回路由兩個具備完全碘排風能力的獨立系列回路組成，每個系列由閥門、管道、儀表、過濾器、碘吸附器、電加熱器、風機等組成，碘回路的空氣經(jīng)過核空氣凈化處理后最終通過煙囪排往大氣。

應用于核電廠通風系統(tǒng)中的碘吸附器,主要用于捕集通風系統(tǒng)空氣中的碘及其有機化合物,減少排風的放射性水平。碘吸附器的吸附率受溫度和相對濕度影響明顯,相對濕度太大或者溫度過高都會導致吸附效率下降[6]。

核輔助廠房通風系統(tǒng)碘回路設備清單詳見表1所示。電加熱器控制邏輯圖詳見圖2所示。

圖2 電加熱器控制邏輯圖

表1 碘回路設備清單

根據(jù)邏輯圖所示，當?shù)饣芈放c電加熱器對應的風機運行、碘回路空氣濕度高、碘回路空氣溫度不高三個條件同時滿足時，電加熱器啟動并保持運行，當上述三個條件有任何一個不滿足時，電加熱器停運。

當N758房間密閉門打開后，運行風機通過房間直接吸風，風機可以正常運行，但是造成了103電加熱器事實上的斷流，但是，在斷流后的一個短時間內，電加熱器保持運行的三個條件仍然同時滿足，電加熱器運行干燒。當空氣溫度升高，達到117溫度開關的閾值后，電加熱器的連續(xù)運行的三個條件不再同時滿足，電加熱器保護停運。

2 原因分析

本案例發(fā)生的原因，可以歸納為如下兩個方面：

(1)電加熱器控制邏輯設計不夠完善。原控制邏輯對電加熱器的保護已屬嚴密，通風、溫度、濕度任一不滿足，電加熱器都無法啟動或運行。但是，現(xiàn)場情況的復雜性和隨機性超出了設計初衷。N758房間有檢修工作，進入通風小室開展工作，為保護工作人員不受負壓傷害，保持通風小室的門處于開啟狀態(tài)，都是合理的，正當?shù)?，但是，這一異常運行狀態(tài)超出了設計預期，直接導致了問題的發(fā)生；

(2)對通風小室的特殊性認識有待提升。通風小室是土建風道，既是建筑物，也是通風系統(tǒng)的管道。通風小室的密閉門既是門，也是通風系統(tǒng)風管上的特殊隔離閥。N758通風小室的門開啟過于隨意，相當于持檢修票就進入了核輔助廠房通風系統(tǒng)內部工作，而且未隔離系統(tǒng)中的轉動設備，雖然為了人員不受傷害，采取臨時技防措施，保持了通風小室門開啟，但是，最終的結果是顧此失彼，造成了設備嚴重受損的后果。

3 優(yōu)化方案及效果分析

根據(jù)對本案例發(fā)生的原因分析，提出針對性的優(yōu)化方案。優(yōu)化方案主要由兩部分組成，第一部分完善電加熱器的控制邏輯，在電加熱器的上游增加一個流量開關，用于檢測電加熱器空氣流量，當空氣流量低于流量開關的閾值時，觸發(fā)電加熱器停運信號，保護電加熱器停運，這里需要強調的是，參與電加熱器控制邏輯的空氣流量開關應該設置于電加熱器上游合適位置，不應設置于電加熱器的下游；第二部分，對電加熱器所在通風回路的通風小室運行管理進行優(yōu)化，主要體現(xiàn)在兩方面：第一方面，通風小室上鎖，在密閉門醒目位置張貼通風小室密閉門的開啟流程及風險告知牌；第二方面，通風小室的密閉門采取特殊的物項編碼，具體編碼形式為門編碼+系統(tǒng)閥門編碼，既把通風小室的密閉門作為建筑物的門也把其視為系統(tǒng)閥門來進行物項管理。在設備管理系統(tǒng)中，上述編碼作為通風小室密閉門的唯一編碼，無論是搜索密閉門的位號還是通風系統(tǒng)閥門位號，顯示的都是該編碼。打開密閉門進入通風小室工作等同于開啟系統(tǒng)邊界，進入系統(tǒng)內部工作，應該按照相應的流程辦理工作許可證，同時，應該備注特殊的風險提示：如不停運設備進入工作，有負壓傷害風險和設備損壞風險。

優(yōu)化后的核輔助廠房通風系統(tǒng)碘回路工藝流程簡圖詳見圖3所示，優(yōu)化后的電加熱器的控制邏輯圖詳見圖4所示。優(yōu)化后增加物項清單詳見表2所示。

表2 優(yōu)化后碘回路增加的設備清單

圖3 優(yōu)化后核輔助廠房通風系統(tǒng)碘回路工藝流程簡圖

圖4 優(yōu)化后電加熱器控制邏輯圖

4 結論

本文通過對核輔助通風系統(tǒng)碘回路電加熱器運行過程中一起真實案例的剖析，給出了核電廠通風系統(tǒng)電加熱器控制邏輯和運行管理優(yōu)化方案，該方案主要內容如下：

(1)與電加熱器對應的風機的運行狀態(tài)，不宜作為空氣是否斷流的唯一判斷依據(jù)，應在電加熱器上游，特別強調是電加熱器的上游，增加空氣流量開關，通過空氣流量開關和風機運行狀態(tài)來共同判斷空氣是否斷流，參與電加熱器的邏輯控制。

(2)通風小室是土建風道，是通風系統(tǒng)的組成部分，通風小室的密閉門是通風系統(tǒng)的邊界，通風小室和其密閉門應該作為通風系統(tǒng)的物項而不是單純的土建物項來進行管理。通風小室的密閉門其編碼宜采用特殊的門編碼+通風系統(tǒng)閥門編碼的特殊方式進行編碼，而且該編碼應該作為通風小室密閉門的唯一編碼。打開通風小室的密閉門，進入通風小 室內部工作應該持有相應的工作許可證。日常運行時，通風小室應上鎖并增加開票流程和風險告知。

該方案實施后，經(jīng)過長時間連續(xù)運行驗證，核輔助廠房通風系統(tǒng)運行正常，碘回路電加熱器運行正常。