某核電廠主給水窄量程流量表信號(hào)通道單一故障分析與變更

劉心愿　李本榮　趙旺

【摘 要】介紹了某核電廠主給水流量控制系統(tǒng)窄量程流量表的功能，介紹了信號(hào)通道原設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，分析原信號(hào)通道設(shè)計(jì)在供電、卡件、防火分區(qū)方面的單一故障缺陷，進(jìn)行了有針對(duì)性的通道變更設(shè)計(jì)，經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施和驗(yàn)證，消除了單一故障隱患。

【關(guān)鍵詞】流量表;通道變更設(shè)計(jì);實(shí)施

中圖分類號(hào)： TM623文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2019）20-0208-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.20.096

0 前言

某核電廠主給水流量控制系統(tǒng)向蒸汽發(fā)生器供應(yīng)給水并且通過給水流量調(diào)節(jié)站調(diào)節(jié)給水流量，以將蒸汽發(fā)生器水位維持在一個(gè)隨汽機(jī)負(fù)荷變化的整定值上。在每個(gè)給水環(huán)路上配置了2塊寬量程流量表和1塊窄量程流量表，窄量程流量表主要承擔(dān)未能緊急停堆的預(yù)期瞬態(tài)（ATWT）保護(hù)和安全專設(shè)保護(hù)功能，未能緊急停堆的預(yù)期瞬態(tài)響應(yīng)是指在堆功率大于某一定值時(shí)，若窄量程流量低，將觸發(fā)反應(yīng)堆停堆保護(hù);安全專設(shè)保護(hù)功能指在蒸汽發(fā)生器液位低低時(shí)，若窄量程流量低，將啟動(dòng)汽動(dòng)和電動(dòng)輔助給水泵，以緩解二回路供水能力的不足，帶走堆芯熱量。ARE049/050/051MD分別測(cè)量主給水環(huán)路1、環(huán)路2、環(huán)路3窄量程流量。根據(jù)原廠家設(shè)計(jì)，三個(gè)傳感器信號(hào)送同一保護(hù)通道（IVP），三個(gè)傳感器均由單一LND母線供電，且三個(gè)傳感器端接在同一端子排，通過同一IO卡件送保護(hù)系統(tǒng)。根據(jù)RPR LD21，當(dāng)三個(gè)傳感器出現(xiàn)三取二邏輯低報(bào)（或質(zhì)量位）且RPN中間量程高于30%時(shí)，將誤觸發(fā)ATWT信號(hào)，給機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行帶來較大風(fēng)險(xiǎn)。

1 主給水流量控制系統(tǒng)窄量程流量表通道分析

1.1 窄量程流量表的工藝系統(tǒng)功能

1.1.1 未能緊急停堆的預(yù)期瞬態(tài)（ATWT）保護(hù)[2]

當(dāng)堆功率大于30%，窄量程流量表在低于6%NF或質(zhì)量位觸發(fā)時(shí)，經(jīng)過2/3邏輯觸發(fā)ATWT保護(hù)，使反應(yīng)堆停堆。

1.1.2 啟動(dòng)輔助給水泵的安全專設(shè)邏輯

在蒸汽發(fā)生器液位低低時(shí)，若窄量程流量表在低于6%NF或質(zhì)量位觸發(fā)時(shí)，經(jīng)過1/3邏輯觸發(fā)安全專設(shè)邏輯，啟動(dòng)電動(dòng)或汽動(dòng)輔助給水泵。

1.2 信號(hào)通道設(shè)計(jì)特點(diǎn)

1.2.1 上游設(shè)計(jì)輸入

根據(jù)系統(tǒng)手冊(cè)LD 6.2 SH4/5/6，窄量程流量表信號(hào)先進(jìn)入1E級(jí)DCS控制柜，經(jīng)過信號(hào)分配卡件將輸入信號(hào)分為兩路，一路進(jìn)入1E級(jí)控制柜參與保護(hù)邏輯運(yùn)算，一路進(jìn)入NC+機(jī)柜參與ATWT邏輯運(yùn)算。

1.2.2 信號(hào)通道回路設(shè)計(jì)

根據(jù)上游設(shè)計(jì)文件，窄量程流量表的信號(hào)需同時(shí)送給Tricon 服務(wù)器機(jī)柜卡件、保護(hù)機(jī)柜卡件、隔離機(jī)柜卡件。因就地儀表采用2線制接線，需機(jī)柜側(cè)向變送器提供工作電源，機(jī)柜側(cè)電源串入變送器、3721AI卡件、隔離分配器輸入端，隔離分配器由供電模塊進(jìn)行單獨(dú)供電，隔離分配器的輸出端信號(hào)、保護(hù)機(jī)柜卡件、隔離箱卡件串聯(lián)在一起。

2 單一故障分析

2.1 單一故障準(zhǔn)則

單一故障準(zhǔn)則是反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)該遵循的設(shè)計(jì)原則，以保證系統(tǒng)配置有足夠的冗余度，保證不會(huì)因?yàn)閱我徊考收隙鴨适ПＷo(hù)功能，提高系統(tǒng)可靠性[1]。

2.2 供電單一故障

廠家原設(shè)計(jì)，ARE049MD/050MD/051MD均設(shè)計(jì)在IVP通道，接線端子均設(shè)計(jì)為KCS041AR-121BN。因IVP通道相關(guān)保護(hù)機(jī)柜上游供電均為L(zhǎng)ND，當(dāng)LND失電時(shí)會(huì)導(dǎo)致3塊窄量程儀表同時(shí)失效。3塊儀表均端接在同一個(gè)端子，該端子的供電來自同一個(gè)電源模塊，每個(gè)端子按排列順序有規(guī)律地進(jìn)行串接，當(dāng)某個(gè)串接點(diǎn)出現(xiàn)斷點(diǎn)情況，3塊變送器存在同時(shí)失電的潛在隱患。儀表供電失去后，將可能觸發(fā)反應(yīng)堆停堆邏輯。

2.3 卡件單一故障

根據(jù)廠家原設(shè)計(jì)，3個(gè)窄量程流量信號(hào)均送往Tricon服務(wù)器機(jī)柜KCS043AR，輸入端子均為131BN。若該機(jī)柜的131BN-3721N卡件失效，會(huì)造成3個(gè)信號(hào)同時(shí)失效。

在KCS041AR內(nèi)部，3個(gè)窄量程流量信號(hào)均送往同一個(gè)AIN卡件，卡件編號(hào)為121BN-3721N，當(dāng)出現(xiàn)卡件供電失效或卡件故障等現(xiàn)象時(shí)，會(huì)造成3個(gè)窄量程流量信號(hào)同時(shí)失效。

2.4 防火分區(qū)單一故障

根據(jù)原廠家設(shè)計(jì)，3個(gè)窄量程流量表的信號(hào)回路均為KCS041AR/KCS043AR/KCS043CR，這3個(gè)機(jī)柜均安裝在同一房間（W602），若該房間發(fā)生火災(zāi)造成電纜斷裂、卡件損壞等異常事件，將直接導(dǎo)致3個(gè)信號(hào)通道的質(zhì)量位同時(shí)觸發(fā)，造成反應(yīng)堆停堆。

3 通道變更設(shè)計(jì)

機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，LND電源、IO卡件、防火分區(qū)單模故障時(shí)，將觸發(fā)ATWT信號(hào)。將AER049MD、AER050MD、AER051MD分別送不同通道的保護(hù)機(jī)柜，可規(guī)避單模故障觸發(fā)ATWT和安全專設(shè)邏輯通道失效的問題。

3.1 通道變更設(shè)計(jì)

變更前：

ARE049MD/050MD/051MD均信號(hào)送至KCS041AR（IVP，第四保護(hù)通道）。三個(gè)信號(hào)送同一機(jī)柜，上游供電方為L(zhǎng)ND，且處于同一防火分區(qū)（W602房間）。

變更后：

1）ARE049MD由IP機(jī)柜（KCS011AR，W609房間）供電，供電方為L(zhǎng)NA。

2）ARE050MD由IIIP機(jī)柜（KCS031AR，W603房間）供電，供電方為L(zhǎng)NC。

3）ARE051MD保持不變，由IVP機(jī)柜供電，供電方為L(zhǎng)ND。

三個(gè)信號(hào)分別送不同的機(jī)柜和端子，處于不同防火分區(qū)，極大提高抗風(fēng)險(xiǎn)能力。

本次變更擬為AER049MD、050MD重新敷設(shè)電纜，分別由MX8.5米敷設(shè)至3W609房間、3W603房間，AER051MD不用變更。防火分區(qū)分散至3SFZW0680B，3SFZW0682A和3SFZW0683A。

3.2 ARE049MD通道變更（ARE050MD不作介紹）

3.2.1 敷設(shè)傳感器至1E機(jī)柜電纜。

電纜起點(diǎn)為MX501房間，AER049MD，終點(diǎn)為3W609房間，KCS011AR。電纜類型為1P0010 TBF。

3.2.2 新電纜端接。

根據(jù)電纜端接文件，新電纜端IV線芯接至KCS011AR-122BN的20A-，R線芯接至KCS011AR-122BN的20A+。

3.2.3 KCS011AR至KCS013AR電纜端接，利用原有電纜的備用線芯：電纜編號(hào)為KCSM0451的第二對(duì)線芯，始端為KCS011AR-122BN，20B+、20B-，末端為KCS013AR-132BN，17A+、17-。

3.2.4 KCS011AR至KCS015CR電纜端接

利用原有電纜的備用線芯：電纜編號(hào)為KCSM0160的第四對(duì)線芯，始端為KCS011AR-122BN，20C+、20C-，末端為KCS015CR-TBC01BN，37U、37L。

3.2.5 KCS015CR至KCP417AR電纜端接

利用原有電纜的備用線芯：電纜編號(hào)為KCPM0305 的第三對(duì)線芯，始端為KCS015CR-TBC02BN-37，5+、6-，末端為3KCP417AR-301BN，B01、A01。

3.3 變更前后對(duì)比

變更實(shí)施后各信號(hào)可得到較大分散，消除單一故障風(fēng)險(xiǎn)。

4 結(jié)論

本文介紹了ARE窄量程流量表的通道設(shè)計(jì)原理，分析了ARE窄量程流量表通道在供電、卡件、防火分區(qū)上的單一故障隱患，進(jìn)行通道變更是非常必要的。在設(shè)計(jì)通道變更方案時(shí)，將3個(gè)流量表中的2個(gè)分散至1P和ⅢP，并設(shè)計(jì)了詳細(xì)的電纜端接清單，實(shí)現(xiàn)了通道變更的目標(biāo)，消除了單一故障。上述設(shè)計(jì)方案已在該核電廠大修中實(shí)施完成，極大提高了系統(tǒng)可靠性。本文可為相關(guān)保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、出廠測(cè)試、生產(chǎn)運(yùn)行等各階段的單一故障問題提供有力的參考。

【參考文獻(xiàn)】

[1]劉宏春FQY17RPR002N00145GN反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)手冊(cè)（RPR）第2-5章-B.

[2]馮威.FQY17RPR016N00145DD_RPR系統(tǒng)手冊(cè)第6.2節(jié)邏輯圖-B.