核電廠柴油儲罐火災報警系統介紹及控制回路缺陷處理分析

李國

摘要：核電廠應急柴油發電機作為全廠應急安全電源與核安全直接相關，目的是為了在核電廠的工作電源及輔助電源都發生故障時，確保機組安全停堆和防止關鍵設備損壞。因此其在保證核安全方面起到至關重要的作用，柴油儲罐儲存的柴油燃料為柴油發電機組穩定運行提供支撐，而燃油屬于危險品三類，因此對柴油儲罐區域的火災探測及自動滅火控制尤為重要。本文主要對某核電廠柴油儲罐區域火災自動報警及滅火系統進行介紹，并詳述現場遇到的控制回路缺陷導致試驗過程中無法實現自動滅火功能問題的處理過程。

關鍵詞：火災自動報警及滅火系統; 應急; 核安全; 控制回路

1? ?柴油儲罐火災自動報警及滅火系統介紹

1.1? 現場設備介紹

現場一、二號機組兩個柴油儲罐區及其它子項共用一臺壁掛型區域火災報警控制器。每臺機組配置一臺備用柴油機組，每臺柴油發電機組配置兩個柴油儲罐，每個柴油儲罐配備的火災探測及報警設備為兩臺火焰探測器、一套線性差定溫型感溫電纜及區域圍墻外兩個手動報警按鈕。兩個柴油儲罐共用一套輕水泡沫滅火系統，通過對火災報警控制器控制閥組上的電磁閥動作，選擇性的向探測出現火情的儲罐內注入泡沫，已達到將燃油與空氣隔離，最終滅火的目的?；馂奶綔y設備布置如下右圖，控制原理圖如下圖1所示。

1.2? 聯動邏輯介紹

火災探測設備滿足如下任一條件，即觸發火警控制器驅動電磁閥打開，向柴油罐中注入滅火劑。

①任一火焰探測器與任一感溫電纜同時報火警;

②任一火焰探測器與任一手動報警按鈕同時報火警;

③任一感溫電纜與任一手動報警按鈕同時報火警。

1.3? 火災報警控制器電源分配介紹

該區域外部設備所用DC24V電源均由控制器底板上的可復位式24V提供，已達到控制器復位過程中可使就地設備自動再次上電，消除自身故障報警目的，另外控制模塊及電磁閥也使用該可復位24V驅動，電磁閥由輸出模塊直接驅動，電源分配如上圖2所示。

2? ?現象及直接原因

初始該火警控制器僅接入一號機相關子項火警設備，在試驗中輕水泡沫系統雨淋閥組上的電磁閥動作也正常;但后期隨著工程安裝，在接入二號機組相關子項火警系統后，進行測試二號機輕水泡沫儲罐站雨淋閥聯動時，泡沫滅火系統電磁閥無法動作，且消防控制中心CRT中出現該火災報警控制器斷網報警，同時出現該主機所帶使用24V電源工作的所有設備觸發故障報警。

直接原因：在火警控制器聯動電磁閥時，致使控制器輸出的24V電壓瞬間降為4V，電磁閥無法動作導致泡沫滅火系統雨淋閥組無法打開，同時交換機及需要24V供電的探測設備失電，引起火災報警控制器與消控中心CRT斷網、相關探測器出現故障報警。

3? ?問題分析及各種處理方案分析

3.1? 判斷電纜絕緣性差或接地問題

對該系統各電源接線拆除后、用絕緣電阻表依次測量阻值，均未發現異常，對就地各設備接線分別拆下重新端接，再次測試，仍出現原問題[1]。

3.2? 判斷控制器部件損壞

考慮到直流穩壓電源容量為10A，廠家計算給出該控制器所帶設備正常工作狀態下負載為2.12A，即使4只電磁閥同時啟動，穩壓電源容量仍完全滿足現場需求，因此懷疑直流穩壓電源損壞，更換控制器底板及穩壓電源后再次進行聯動測試，電磁閥仍無法動作。

3.3? 判斷控制器負載過大

設計院判斷二號機側設備距離控制器較遠，為線損過大導致，且廠家給出說明按現場1.5平方毫米電纜來算，每100米壓降為2V，另出變更在二號機輕水泡沫儲罐站內增加一臺20A直流穩壓電源及繼電器專為4個電磁閥供電。原電磁閥驅動如圖3，單獨增加直流穩壓電源后的電磁閥驅動方式如圖4設計后由輸出模塊觸點電源為直流穩壓電源供電（輸入輸出模塊及繼電器觸點容量24V/1A，單個電磁閥動作時電流為0.5A）。

? ? ? ? ? ??該方案實施后，二號機輕水泡沫儲罐站內電磁閥可正常動作，但啟動一號機輕水泡沫儲罐站內電磁閥時仍出現原現象，設備無法動作。

3.4? 判斷控制器底板輸出帶載能力不足

在為驗證線路損耗對此現象的影響，用同型號電磁閥，供電取自控制器輸出端24V時，電磁閥動作正常，交換機工作正常。但將該電磁閥接至終端輕水泡沫站24V電源側，電磁閥無法動作，且交換機立刻停機，此時檢測底板輸出24V降為4V，但穩壓電源輸出24V正常，因此判斷為控制器底板上進行了過流保護。

確定問題后，對控制器底板上元器件及線路分析，發現24V輸出端上游串接進入自恢復式保險，正常情況下為低阻狀態，當電路發生短路或串入異常大電流時，自恢復保險絲在短時間內變成高阻狀態，從而對電路起到保護作用[2]。

自恢復保險型號為：WH60-135 ，25℃環境下最大工作電流為1.35A，啟動保護的最小電流為：2.70A。聯動輕水泡沫雨淋閥組啟動時，瞬間啟動兩只電磁閥，同時啟動兩只電磁閥，啟動瞬間電流增加1A，線路總電流超過啟動保護的最小電流，自恢復保險起到保護作用?？刂破鞯装迳峡蓮臀?4V輸出模型如圖5。

對控制器內部供電模式進行更改，以自恢復式保險輸出電源僅驅動單一繼電器（24V）線圈，通過繼電器觸點（8A）將控制器內24V直流穩壓電源直接向負載供電，模型如下圖6。

供電方式更改后，多次測試單獨手動啟動4個電磁閥、自動狀態下連鎖啟動，設備動作均正常，控制器聯網正常。

4? ?結語

如上述對故障原因的排查過程體現火災自動報警系統線路故障排查的一般方法。主要是由于火災自動報警系統中的回路線、24V電源線、可復位24V電源線在連接設備及電源分配過程中，經過較多的接線端子箱端接，這無疑增加了接線端子上接線虛接、線頭脫落接地的風險，可以通過選擇優質端子排、線鼻子等材料，配合較高水平的安裝工藝將發生此類現象的可能性降至最低[3]。

部分火警控制器產品質量欠保證，尤其是粗糙的裝配工藝，設計沒有固化，控制器箱體內配件采用東拼西湊，簡單接線的方式，極大地增加了火警控制器的故障率，此類問題可通過固化控制器內配件，配件間連接摒棄雜亂的線纜，采用接插件的方式連接各電路板及功能模塊，以減少控制器的故障。

在設計火災報警系統初期，應充分考慮所應用類型火警控制器的帶載能力，控制器各輸出端子特性，統籌設備利用率，已達到最佳的經濟效益及安全防護效果。

參考文獻：

[1]? ?王? 璐，楊亞偉.電廠火災報警系統線型感溫探測器設備選型研究[J].電線電纜，2019，（04）：1-7.

[2]? ?趙貴普.火災自動報警系統的組成及應用探討[J].科技創新導報，2019，（08）：65-66.

[3]? ?張智斌.火災自動報警系統新老規范在地鐵設計中的差異化研究[J].科技風，2018，（35）：126.