AP1000多樣化驅(qū)動系統(tǒng)爆破閥控制分析

摘要：文章從AP1000多樣化驅(qū)動系統(tǒng)（Diverse Actuation System，DAS）功能、爆破閥的特點及其在AP1000核電站的應(yīng)用出發(fā)，對DAS爆破閥的控制驅(qū)動時序進行介紹和分析。根據(jù)分析，得出爆破閥的硬件延時繼電器延時時間設(shè)定值方面存在的潛在故障。修訂延時設(shè)定值后，在事故工況下，DAS可以可靠地觸發(fā)爆破閥動作，緩解事故。

關(guān)鍵詞：AP1000；DAS；爆破閥；延時繼電器

中圖分類號：TM623 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）13-0073-03

AP1000是西屋公司開發(fā)的第三代非能動先進壓水堆核電站，其與傳統(tǒng)的壓水堆核電站最大的不同，就是其采用了“非能動”技術(shù)，而爆破閥正是實現(xiàn)非能動系統(tǒng)觸發(fā)的關(guān)鍵設(shè)備之一。DAS提供了觸發(fā)專設(shè)安全設(shè)施包括爆破閥的功能。本文將對AP1000核電站DAS中爆破閥的控制驅(qū)動方法進行分析，并對其中的硬件延時模塊存在的隱患提出改進措施。

1 DAS系統(tǒng)及爆破閥簡介

1.1 DAS系統(tǒng)簡介

AP1000的DAS是一個非安全相關(guān)系統(tǒng)，它使用與保護和安全監(jiān)測系統(tǒng)（Protection and Safety Monitoring System，PMS）不同的專用工藝儀表、信號處理單元、先進邏輯處理平臺、2oo2的邏輯運算、驅(qū)動裝置來實現(xiàn)如下功能：（1）自動反應(yīng)堆停堆、跳機以及自動觸發(fā)安全專設(shè)的功能；（2）手動反應(yīng)堆停堆、跳機以及手動觸發(fā)安全專設(shè)的功能；（3）電廠關(guān)鍵參數(shù)的監(jiān)測功能。

PMS從設(shè)計的角度防止了共模故障的發(fā)生，不過，萬一發(fā)生小概率的共模故障時，DAS將提供一個后備保護。DAS整定值和延時的設(shè)計策略是：在PMS有機會發(fā)揮其設(shè)計功能之前，DAS所有的自動停堆及安全專設(shè)功能將不會觸發(fā)。

1.2 爆破閥簡介

爆破閥是AP1000核電機組特有的設(shè)備。此類閥門具有無泄漏、耐高壓、耐腐蝕等特點。上述特點使其在正常運行時，可以保證閥門本體零泄漏，從而能夠可靠地應(yīng)用在主回路上，承擔(dān)系統(tǒng)一次壓力邊界功能。爆破閥所在處的系統(tǒng)壓力過高，一般的操作動力機構(gòu)不足以保證閥門可靠開啟。所以只能采用炸藥定向爆破技術(shù)，克服阻力，迅速有效地打開閥門。

AP1000電站中共有12個爆破閥，分為4組，分別為自動卸壓系統(tǒng)第4級（ADS-4）的4臺14”爆破閥，打開爆破閥，實現(xiàn)對反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)的卸壓；安全殼內(nèi)置換料水箱注入（IRWST Injection）的4臺8” 爆破閥，打開爆破閥，IRWST的水靠重力向反應(yīng)堆堆芯注水；安全殼再循環(huán)至反應(yīng)堆的2臺8”爆破閥，打開爆破閥，實現(xiàn)對堆芯的長期冷卻；IRWST疏水至安全殼的2臺8”爆破閥，打開爆破閥，實現(xiàn)對堆芯的長期冷卻。

2 DAS中爆破閥的控制分析

破閥。

正常運行工況下，通過主控室的DAS專用盤驅(qū)動爆破閥，主控室發(fā)生故障撤離時，通過DAS就地處理器機柜驅(qū)動爆破閥。

2.1 DAS爆破閥控制器驅(qū)動時序

12個爆破閥的點火器通過硬接線一一對應(yīng)地連接至DAS系統(tǒng)爆破閥控制器機柜內(nèi)的12個爆破閥控制器。每個爆破閥控制器接收兩個信號ARM和ACTUATE，如圖1。為了驅(qū)動一個爆破閥，首先將“ARM”開關(guān)打到“ARM”位置并維持至少1s。這個動作將使繼電器K1得電，K1b觸點斷開，電容器與爆破閥點火器隔離開，允許電容器充電。在電容器充好電后，需要將ARM開關(guān)打回到“NEUTRAL”位置，這個動作使得K1繼電器失電，K1b觸點閉合。在ARM開關(guān)返回到“NEUTRAL”后的27.5s內(nèi)，將“ACTUATE”驅(qū)動開關(guān)打到“ACTUATE”位置，為了保證ACTUATE命令的有效下達，須使ACTUATE開關(guān)維持在ACTUATE位置最少10ms以上。這個動作將使K2繼電器得電，K2b觸點斷開，電容器停止充電，K2a觸點閉合，充好電的電容器與爆破閥點火器電路接通，爆破閥點火器電路的電阻值約為4歐姆，當(dāng)流過爆破閥點火器電路的電流大于等于3.7安培時，爆破閥爆管才能點火驅(qū)動爆破閥。

2.2 放炮器

DAS爆破閥機柜內(nèi)有一個Blasting device（放炮器），正常情況下放炮器是放置在專門配置的箱子內(nèi)的。當(dāng)控制爆破閥驅(qū)動的開關(guān)或電路出現(xiàn)問題不能驅(qū)動爆破閥時，拿出放炮器，將來自爆破閥現(xiàn)場的信號線手動接到放炮器的接線端口，利用放炮器的輸出電源，手動實現(xiàn)爆破閥的點火驅(qū)動。

3 存在的問題及建議的改進措施

3.1 問題介紹

3.2 建議的改進措施

修改ARM的TDDO時間延時繼電器的設(shè)定值，建議修改后的值見表1。將ARM繼電器時間延時的設(shè)定值減少2.5s能夠保證在最壞的情況下也有0.5s的時間域量來保證ACTUATE在ARM完全失電后動作。

3.3 改進后的分析

4 結(jié)語

AP1000核電站發(fā)生異常情況需要爆破閥動作時，首先可以通過PMS驅(qū)動爆破閥，當(dāng)PMS發(fā)生小概率的共模故障失效時，DAS將起到PMS的備用系統(tǒng)作用。DAS系統(tǒng)手動驅(qū)動、ARM電容充電和ACTUATE驅(qū)動的爆破閥控制器控制回路、爆破閥放炮器的設(shè)計保證了在事故情況下DAS可以可靠地驅(qū)動爆破閥動作，緩解事故。硬件延時繼電器延時時間設(shè)定值方面存在的潛在故障問題，設(shè)計方美國西屋公司正在計劃出具相關(guān)設(shè)計變更，修改時間設(shè)定值。

參考文獻

[1] 黃來，張建玲，彭敏.第3代核電技術(shù)AP1000核島技術(shù)分析[J].湖南電力，2009，（4）.

[2] 楊燁.核電多樣性驅(qū)動（DAS）系統(tǒng)硬件設(shè)計[C].第一屆中國（國際）核電儀控技術(shù)大會[A].

[3] 周曉寧.AP1000全數(shù)字化儀表控制系統(tǒng)的分析[C].第一屆中國（國際）核電儀控技術(shù)大會[A].

[4] 王大勇，張小冬，張豐平，等.AP1000核電廠基礎(chǔ)培訓(xùn)教材（第3版）[M].教材編號KHS001：283-284.

[5] 劉湘波，劉學(xué)強.電容式發(fā)爆器起爆能力評估[J].西部探礦工程，2011，（1）.

[6] 俞金波.AP1000的多樣性驅(qū)動系統(tǒng)（DAS）分析[J].黑龍江科技信息，2008，（33）.

[7] 張建華，楊海峰，李斌.淺談時間繼電器的應(yīng)用[J].江西煤炭科技，2008，（4）.

作者簡介：王廣通（1985—），男，江蘇淮安人，三門核電有限公司助理工程師，研究方向：第三代AP1000核電站保護和安全監(jiān)測系統(tǒng)（PMS）及多樣化驅(qū)動系統(tǒng)（DAS）的調(diào)試。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）