核電廠數(shù)字化儀表控制系統(tǒng)設(shè)備鑒定方法研究

關(guān)鍵詞：數(shù)字化儀表控制系統(tǒng);AP1000;核安全

中圖分類號：TM623 ? ? 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：2096-4706（2019）06-0087-02

Abstract：With the wider application of digital instrument control system，its performance is gradually improving. As an important operation system of nuclear power plant，the equipment identification method is particularly important. This paper will discuss the construction system of digital instrument and control system equipment for nuclear safety level and the overall needs to be met. By comparing two different technical specifications，it will analyze the advantages and disadvantages of their respective operation of digital instrument and control system for nuclear power plants in China，select the appraisal technology suitable for China’s market，and conduct in-depth research on it，and put forward the corresponding acceptance and acceptance.

Keywords：digital instrument control system;AP1000;nuclear safety

0 ?引 ?言

我國在電氣自動化設(shè)備研究方面的能力比較薄弱，而核安全級數(shù)字化儀表控制系統(tǒng)是1E級的電氣設(shè)備，它的安全性、可靠性以及設(shè)計的合理性都需要通過設(shè)備鑒定的嚴格檢驗。但是按照我國現(xiàn)階段的發(fā)展水平，仍然還未達到形成完整的設(shè)備鑒定體系的高度，國內(nèi)大部分正在使用的數(shù)字化儀表控制系統(tǒng)都是從國外進口的，這就要求技術(shù)工作者對國外較成熟的核安全級數(shù)字化儀表控制系統(tǒng)進行深入調(diào)查和研究。

1 ?核安全級數(shù)字化儀表控制系統(tǒng)設(shè)備鑒定的適應(yīng)性研究

1.1 ?二代系統(tǒng)設(shè)備和三代AP1000堆型設(shè)備鑒定標(biāo)準(zhǔn)體系研究

在三代AP1000之前，我國二代以及二代以上的一些改進型核安全級數(shù)字化儀表控制系統(tǒng)設(shè)備的鑒定標(biāo)準(zhǔn)都是遵從法國的《核島電氣設(shè)備設(shè)計和建造規(guī)則》（RCC—E）規(guī)定，同時也運用了一部分的GB/T12727-2002《核電廠安全系統(tǒng)電氣物項質(zhì)量鑒定》。到目前為止，我國大部分地區(qū)建設(shè)了AP1000項目，并且選擇采用美國的設(shè)備來建立一套標(biāo)準(zhǔn)體系。在美國，核管會的一些相關(guān)文件規(guī)定了對于電氣系統(tǒng)和設(shè)備的一些相關(guān)審查活動，它主要按照標(biāo)準(zhǔn)的審查大綱NUREG-0800來進行。因此，我國在建設(shè)AP1000項目中的核安全級數(shù)字化儀表控制系統(tǒng)設(shè)備鑒定也會按照該大綱中的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范來進行。比如，像三代AP1000項目核安全級數(shù)字化儀表控制系統(tǒng)設(shè)備主要采用的標(biāo)準(zhǔn)就是IEEE 323《核電廠安全級設(shè)備鑒定》，這個標(biāo)準(zhǔn)就是來自NUREG-0800的大綱《核電廠中基于計算機的安全相關(guān)儀表和控制系統(tǒng)的環(huán)境鑒定指導(dǎo)》。而且在IEEE 323中的鑒定方法還包括運行經(jīng)驗法、分析法、型式試驗法和組合法四種，在系統(tǒng)運行的過程中，在對數(shù)字化儀表控制系統(tǒng)的硬件設(shè)備進行鑒定的過程中，項目要求要在正常的環(huán)境下進行基本功能實驗，假如在極限環(huán)境下，如溫度濕度不正常的工況下，就要考慮裕度要求。除此之外，抗震鑒定試驗、事故及事故后環(huán)境條件下的試驗等，都極其重要。三代AP1000項目核安全級數(shù)字化儀表控制系統(tǒng)除了采用IEEE 323之外，還有依據(jù)于IEEE 420《核電廠安全級控制盤柜設(shè)計和鑒定標(biāo)準(zhǔn)》的部分。

1.2 ?IEC 60780、RCC-E以及IEEE 323標(biāo)準(zhǔn)比較

1.2.1 ?以鑒定試驗項目規(guī)定為依據(jù)

IEC 60780和RCC-E都有性能隨時間變化的試驗評價鑒定、抗震性能試驗鑒定、基準(zhǔn)功能試驗鑒定和極限環(huán)境下功能試驗鑒定四種，而IEEE 323雖然也同樣有四種試驗鑒定，但是和其余兩個不同的是：IEEE 323還有運行老化處理功能試驗鑒定。雖然此三者在鑒定實驗項目中存在不同，但是大致還是相同的。

1.2.2 ?以鑒定方法為依據(jù)

從鑒定方法上分析，IEC 60780和IEEE 323都結(jié)合了上述四種方法：運行經(jīng)驗法、分析法、型式試驗法和組合法。而IEC 60780也另外提出了一種關(guān)于系統(tǒng)設(shè)備運行過程中的質(zhì)量鑒定方法。相比之下，對于安全級的數(shù)字化儀表控制系統(tǒng)設(shè)備來說，它在運用數(shù)字化的技術(shù)過程中，系統(tǒng)設(shè)備所需要的技術(shù)被時代的發(fā)展所刺激，自然也發(fā)展地十分迅速，而且這類產(chǎn)品的更新?lián)Q代速度也非常快，因此，在實際情況下，數(shù)字化控制系統(tǒng)設(shè)備在實際運行經(jīng)驗數(shù)據(jù)的獲取過程中將會比較困難，所以要優(yōu)先采用型式試驗方法，才能具有更好的條件進行儀控設(shè)備的環(huán)境鑒定。

1.2.3 ?以事故及事故后環(huán)境條件為依據(jù)

核安全級數(shù)字化儀表控制系統(tǒng)一般安置在通風(fēng)的設(shè)備間，可以說系統(tǒng)是在較溫和的環(huán)境下運行的，而如果發(fā)生了一些不可抗拒的事件，比如地震運動，就會導(dǎo)致溫和環(huán)境下設(shè)備在設(shè)計基準(zhǔn)事件中工作效率失效，所以對于事故和事故后的環(huán)境條件，核安全級數(shù)字化儀表控制系統(tǒng)必須要考慮一些不可抗拒的事件發(fā)生的情況，盡量避免或減少設(shè)備因為地震或者其他非機械運動而發(fā)生損毀。上文提到的三類標(biāo)準(zhǔn)都規(guī)定了抗震鑒定，從效果和要求來看，三者相差不大。

1.2.4 ?以設(shè)備老化的問題為依據(jù)

在設(shè)備的老化方面，IEEE 323和IEC 60780都一致指出輻射劑量、溫度、振動和磨損等都是可能造成設(shè)備老化的一些因素，經(jīng)過調(diào)查研究，在IEC 60780標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)中還包括了腐蝕性活動。

2 ?核安全級DCS鑒定的總體要求

2.1 ?鑒定實驗的具體要求

2.1.1 ?環(huán)境要求

對于核安全DCS的環(huán)境要求，RCC-E規(guī)范里的環(huán)境要求十分嚴格，在我國，最先符合該規(guī)范要求的比如說像M310堆型的核電廠就是一個很好的例子。但是，不同的核電廠對環(huán)境的要求也不盡相同，比較典型的像國內(nèi)AP1000堆型的核電廠對環(huán)境的要求就是：首先就要滿足NUREG-0800認可的環(huán)境要求，再根據(jù)不同情況遵從別的規(guī)范。就目前的實際鑒定結(jié)果而言，國內(nèi)并沒有一個統(tǒng)一的核電標(biāo)準(zhǔn)要遵循的環(huán)境要求，大都是走一步看一步，所以也可以這樣認為，核安全級DCS設(shè)備的鑒定要滿足RCC-E中所規(guī)定的環(huán)境條件，還應(yīng)該符合國內(nèi)具體核電廠地址的一些要求。

2.1.2 ?處理老化問題要求

對于設(shè)備老化處理要求，設(shè)備的循環(huán)操作會對部件的壽命有影響，這類影響主要來自于機械磨損。因為這種磨損是沒有辦法避免的，所以除非有確切的數(shù)據(jù)來證明該設(shè)備沒有嚴重磨損，否則就應(yīng)該在規(guī)定的條件下進行次數(shù)運行老化，這是根據(jù)安全級數(shù)字化控制系統(tǒng)設(shè)備老化定理來處理一些設(shè)備老化的問題。但是，當(dāng)安全級數(shù)字化設(shè)備處于相對平穩(wěn)的環(huán)境中時，就不存在明顯的老化，也不用確定設(shè)備的壽命，正因為這樣，這類設(shè)備就不用進行老化實驗了，當(dāng)設(shè)備所處的地區(qū)累積輻射量不會太高，就可以不考慮輻射老化問題，也可以不進行相應(yīng)的實驗。

2.1.3 ?設(shè)備安裝要求

在安裝核安全級DCS設(shè)備的時候，一般情況下要運用模擬預(yù)期時的安裝方法和調(diào)定的位置來安裝，這樣有利于提高安裝效率。任何的安裝，都具有很嚴格的要求，都應(yīng)該根據(jù)實驗報告的具體規(guī)定來進行，如果沒有實驗報告的支持，沒有按照實驗方式來進行安裝，那么設(shè)備的性能可能會因為用了不同的配置而有所降低，這樣就離原有的目標(biāo)漸行漸遠。

2.2 ?設(shè)備鑒定的主要素

經(jīng)過大量的實踐得出的數(shù)據(jù)分析，核安全及DCS設(shè)備鑒定要執(zhí)行IEEE 323標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定設(shè)備的鑒定主要素有：（1）設(shè)備技術(shù)規(guī)格書;（2）相關(guān)的驗收準(zhǔn)則;（3）實施的鑒定計劃;（4）鑒定工程大綱;（5）鑒定工程需要的資料。工程設(shè)備用戶需要肩負核電廠規(guī)定的相關(guān)職責(zé)，比如要做好確定哪些證明要求是已經(jīng)符合要求的文件資料等工作。

2.3 ?鑒定相關(guān)的試驗項目

鑒定相關(guān)的試驗項目一定要在一整個完全的試驗樣本上按試驗順序進行，像IEEE 323的要求，在試驗設(shè)備鑒定時，設(shè)備安裝的先后順序極為重要，任何一步都要按照要求進行，首先應(yīng)該對正常環(huán)境條件下設(shè)備運行的基本功能試驗進行鑒定，這一步的鑒定一般包含三個項目的檢驗，它們分別是性能或功能試驗、絕緣電阻試驗、和接地連續(xù)性試驗。下一步就是在極限環(huán)境條件下的設(shè)備鑒定，這一步的鑒定包含了四個項目的試驗，分別是：負載試驗、環(huán)境溫度試驗、長期運行試驗和電磁兼容試驗。再一步是非地震機械振動試驗，試驗項目只有震動試驗一項。最后是模擬事故工況試驗，試驗項目為抗震試驗，這樣就相應(yīng)地可以處理出現(xiàn)的事故和事故后的環(huán)境試驗。按照這些步驟順序進行下來，就對相關(guān)實驗項目鑒定完畢了。

3 ?結(jié) ?論

在對核安全級數(shù)字化儀表控制系統(tǒng)設(shè)備進行鑒定時，應(yīng)先向先進核電國家優(yōu)秀的系統(tǒng)設(shè)備鑒定體系學(xué)習(xí)，再根據(jù)我國的現(xiàn)況進行分析和應(yīng)用，適當(dāng)且適量地增加符合我國國情的鑒定要求，以適應(yīng)新技術(shù)發(fā)展的變化需求，從而保障核電廠安全可靠的運行。

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作者簡介：石舒健（1978-），男，回族，江蘇常州人，工程師，碩士，研究方向：核電站儀控系統(tǒng)。