DAS對PMS就地執行機構控制影響分析

劉辰星+++翟樹叢+++劉泓辰

摘 要：AP1000是我國引進的美國西屋第三代核電技術，保護和安全監督系統（PMS）與多樣化驅動系統（DAS）作為第三代核電站的保護系統，使用完全獨立的儀表和處理器平臺，實現現場關鍵參數的采集、處理并完成對電廠的保護功能。文章將重點介紹DAS與PMS系統在就地執行機構上各自的控制方式及氣動閥和電動閥在調試過程中的調試策略。

關鍵詞：DAS；PMS；電動閥；氣動閥

1 概述

AP1000核電站PMS主要用于監視機組關鍵參數，探測機組異常狀態，觸發緊急停堆及相應專設安全設施，是機組緊急故障下仍能處于安全狀態的關鍵屏障。為了減輕PMS系統共模故障的影響，減少由于PMS系統共模故障導致的概率風險評估中堆芯損壞頻率和大釋放頻率，在AP1000第三代核電廠中設置了DAS系統。

2 系統介紹

2.1 PMS系統

PMS系統基于ComQ平臺，該系統配置有四個冗余序列，停堆及專設驅動邏輯為四取二。主要用于完成監測電廠關鍵參數、觸發反應堆停堆、驅動專設安全設施動作以及事故后監視等安全功能。

2.2 DAS系統

DAS系統基于高級邏輯系統（ALS）平臺，是對PMS系統不太可能發生的軟件共模故障的多樣性備用系統，通過控制停堆斷路器上游的電動發電機實現停堆，提高了緊急停堆的可靠性，從根本上限制了ATWS事故的產生率和后果。但由于控制棒的插入失效等原因仍不可避免的發生，DAS還提供了停機和堆芯的非能動余熱排出功能，作為事故后的緩解。

3 DAS與PMS系統就地控制執行機構控制特點分析

DAS系統作為PMS備用系統，通過獨立的就地儀表和處理器平臺，在發生緊急事故并且PMS系統不可用的極端狀態下，通過給停堆斷路器斷電實現安全停堆，驅動非能動余熱導出（PRHR）/堆芯換料水箱（IRWST），堆芯補水箱（CMT），觸發爆破閥等一系列保護動作，預防和緩解ATWS事故。它與PMS系統控制相同的就地設備，但在實現方式上存在差異。

3.1 停堆功能

PMS系統停堆命令通過反應堆停堆邏輯矩陣（RTM TU）直接驅動停堆斷路器，導致本序列對應的停堆斷路器打開。當兩個序列的停堆斷路器斷開，控制棒驅動機構斷電，控制棒落棒，實現停堆功能。DAS系統停堆命令由開關量輸出卡件輸出，在硬件上將兩個觸點信號（分別由DAS兩個處理器控制輸出）串聯實現2取2邏輯，使停堆輸出繼電器上電，斷開停堆斷路器上游的電動發電機組的勵磁開關，使控制棒驅動機構斷電，控制棒落棒，實現停堆功能。DAS與PMS的停堆功能盡管都是由控制棒驅動機構斷電實現的，但PMS通過斷開斷路器實現停堆動作，而DAS通過給停堆斷路器斷電實現。

3.2 電動閥

DAS與PMS共同控制的電動閥共13個：安全殼冷卻閥和ADS 1-3級閥門。其中ADS1-3級電動閥，DAS系統只能通過主控室手動開關對其進行一對一控制。

PMS由設備接口卡件（CIM）發出閥門開關命令，共控制兩個線圈：閥門開命令線圈和閥門關命令線圈，線圈上電后，相應的觸點閉合，電機正轉/反轉執行相應的開關功能。閥門動作到位后，閥位反饋信號會送回到CIM卡件。

DAS系統只能給控制的電動閥發出開命令，其控制信號由ALS開關量輸出卡件輸出，共控制一個線圈，線圈上電，相應的觸點閉合，電機上電驅動，閥門打開。DAS系統不能接收閥門閥位反饋信號。

3.3 氣動閥

DAS與PMS系統通過控制氣動閥供氣管線上的電磁閥實現對氣動閥的控制。PMS控制的電磁閥回路濕電壓由1E級直流電源和不間斷電源系統（IDS）供電，共控制一個驅動電磁閥，電磁閥上電，氣源供給/失氣，閥門動作。DAS控制的電磁閥回路濕電壓由非1E級直流電與UPS系統（EDS）供電，此電磁閥為雙線圈電磁閥，即電磁閥內沒有設置彈簧復位裝置，內部設置兩個線圈：驅動線圈和復位線圈，相關線圈上電，氣源供給/失氣，實現閥門開/關控制。

3.4 爆破閥

AP1000核電機組共12個爆破閥：ADS第4級（4個），IRWST注入隔離閥（4個），安全殼再循環閥（2個），安全殼再循環/IRWST排水閥（2個）。DAS僅可以在主控室手動觸發爆破閥，其共控制12個爆破閥點火器，對上述12個爆破閥實行1對1控制。PMS通過CIM卡件可手動/自動觸發爆破閥，其共控制16個爆破閥點火器，除ADS第4級爆破閥冗余控制兩個點火器外，其余8個爆破閥實行1對1控制。除此之外，CIM卡件會接受到爆破閥閥位反饋信號。

4 DAS對PMS系統就地執行機構控制影響分析及調試策略

4.1 DAS對PMS系統氣動閥控制上的影響分析

對于DAS與PMS共同控制的氣動閥，由于DAS控制的氣動閥電磁閥位于PMS控制電磁閥的上游，其控制的優先級大于PMS優先級，即當DAS發出驅動信號，驅動電磁閥上電，使氣源管線供氣/失氣，PMS將無法控制此氣動閥。DAS發出驅動命令后，氣動閥動作，若要復位此氣動閥，只能使用DAS的手動硬手操開關進行復位。在對DAS與PMS共同控制氣動閥的調試過程中，建議首先對DAS控制的電磁閥進行調試，保證其上游氣源供給的可控性；或在對PMS控制的氣動閥調試時，應確保DAS控制的氣動閥驅動信號復位，否則閥門將不能執行PMS命令。

4.2 DAS對PMS系統電動閥控制上的影響分析

對于DAS與PMS共同控制的電動閥，由于DAS開命令的輸出觸點與PMS關命令的輸出觸點串聯，當DAS控制的線圈上電后，與PMS關命令串聯的DAS開命令輸出觸點斷開，PMS將不能執行此閥門的關動作，需將DAS開命令復位后，PMS才能對其執行控制命令。在對DAS與PMS共同控制電動閥的調試過程中，應注意DAS復位電動閥的方法。為了防止當DAS在控制電動閥執行開命令時，PMS發出關命令對其產生干擾，在電動機控制機柜（MCC柜）內硬件設計上，將DAS發出的驅動命令轉換為保持信號。若要復位DAS控制的電動閥，需將MCC柜電源斷電，復位DAS的驅動信號后，再將MCC柜上電，從PMS或PLS側復位此閥門。

5 結束語

文章主要通過介紹DAS和PMS的停堆方式，電動閥，氣動閥，爆破閥的控制方式，闡述兩者在就地執行機構控制方式上的差異，及在電動閥和氣動閥控制上DAS命令對PMS命令的影響。在機組調試或生產活動中，對于兩者共同控制的斷路器、電動閥和氣動閥，若發現拒動現象，在對上游儀控系統的故障排查過程中，除了檢查PMS/PLS系統驅動命令是否發出外，不要忽略對DAS系統進行驅動命令是否復位及其控制就地閥門回路濕電壓是否上電的排查。

參考文獻

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