AP1000核電廠安全級(jí)儀控系統(tǒng)施工要點(diǎn)及對(duì)策

摘要：AP1000核電廠采用了全數(shù)字化儀控系統(tǒng)，其中保護(hù)和安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（PMS）屬于安全級(jí)，該系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)安裝的全過程需要高度關(guān)注。PMS系統(tǒng)安裝的實(shí)體工作可分解成三大類：處理機(jī)柜、電纜與光纜、中子探測(cè)器。通過首堆工程中PMS系統(tǒng)安裝實(shí)踐積累下的經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)，必將對(duì)后續(xù)AP1000機(jī)組的安全級(jí)儀控系統(tǒng)提供了寶貴的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：AP1000核電廠；安全級(jí)儀控系統(tǒng)；施工安裝；處理機(jī)柜；電纜與光纜；中子探測(cè)器 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM623 文章編號(hào)：1009-2374（2017）10-0198-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.10.100

1 概述

AP1000核電廠采用了全數(shù)字化儀控系統(tǒng)，其中保護(hù)和安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（PMS）屬于安全級(jí)，其余均為非核安全級(jí)。PMS系統(tǒng)為電廠提供反應(yīng)堆停堆、專設(shè)安全設(shè)施、核級(jí)數(shù)據(jù)處理三大主要功能。PMS系統(tǒng)直接關(guān)系到核電站的安全運(yùn)行，是AP1000機(jī)組中最為重要的儀控系統(tǒng)，因此該系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)安裝的全過程需要高度關(guān)注。

2 PMS安裝工程分類及施工要點(diǎn)

PMS系統(tǒng)安裝的實(shí)體工作可分解成三大類：處理機(jī)柜、電纜與光纜、中子探測(cè)器。

2.1 處理機(jī)柜

PMS總共包含39個(gè)DCS（集散控制系統(tǒng)）標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜，尺寸約為700*750*2300（寬*深*高），按照功能分為NIC（核儀表子系統(tǒng)柜）、BCC（雙穩(wěn)態(tài)邏輯處理器柜）、ILC（符合邏輯處理器柜）、MTP（檢修試驗(yàn)柜）、QDP（核級(jí)數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)柜）、SVC（爆破閥控制子系統(tǒng)）、SOE（順序事件記錄柜）。PMS機(jī)柜按照不同的安全序列分別布置在輔助廠房內(nèi)的6個(gè)房間內(nèi)，成排布置。

PMS屬于精密電子設(shè)備，對(duì)安裝環(huán)境的要求高，溫度必須控制在10℃～25℃、相對(duì)濕度控制在20%～75%、空氣中無粉塵和腐蝕性氣體。AP1000首堆工程中，現(xiàn)場(chǎng)參照ASME NQA-1的標(biāo)準(zhǔn)，在PMS房間建立了增強(qiáng)的Ⅲ級(jí)清潔區(qū)，不僅對(duì)進(jìn)入人員、進(jìn)入材料、區(qū)域內(nèi)的焊接、切割、打磨等動(dòng)火作業(yè)加以控制，還專門設(shè)置了臨時(shí)空調(diào)、除濕機(jī)、吸塵器等設(shè)施改善安裝環(huán)境。

PMS機(jī)柜的安裝過程大體包括五個(gè)步驟：（1）卸車。按照核電廠物項(xiàng)分類原則，有抗震要求的PMS機(jī)柜屬于B類物項(xiàng)，卸車時(shí)應(yīng)十分注意機(jī)柜頂部吊耳的受力均衡性，以防止機(jī)柜結(jié)構(gòu)變形。為此，首堆工程中采用了一種方形平衡梁，并與其他輔助吊具一起進(jìn)行了150%靜載試驗(yàn)；（2）引入房間。PMS機(jī)柜要求豎直搬運(yùn)，但受限于廠房內(nèi)門洞高度，通過時(shí)需要傾斜。此時(shí)應(yīng)注意傾斜時(shí)必須確保柜門在兩側(cè)而不至于受壓變形。首堆工程中專門設(shè)計(jì)了一種翻轉(zhuǎn)運(yùn)輸小車，為提高廠房內(nèi)搬運(yùn)效率；（3）調(diào)平。PMS機(jī)柜在房間內(nèi)的調(diào)整主要依靠滾杠，由于房間頂部的電纜橋架較為密集，借助葫蘆等吊具的輔助是十分有限的。調(diào)整期間必須始終保持柜門關(guān)閉，以防止異物進(jìn)入損傷內(nèi)部電子元件。成排機(jī)柜調(diào)平后應(yīng)及時(shí)鎖緊柜間螺栓，之后進(jìn)行機(jī)柜與地面的連接；（4）就位與接地。PMS機(jī)柜可采用螺栓固定或者焊接固定兩種方式，在就位過程中若遇到預(yù)埋件不平整問題，可根據(jù)間隙選擇采用墊塊或者墊片加以調(diào)整。首堆工程中采用的是焊接方式，即在機(jī)柜基座的正面與背面以長度不小于3英寸、焊角高度不小于1/4英寸的要求進(jìn)行焊接。為了防止機(jī)柜內(nèi)電子元件損傷，焊接前必須確保接地可靠；（5）柜內(nèi)部件裝配。除了柜間的連接電纜外，PMS機(jī)柜安裝期間幾乎不需要對(duì)內(nèi)部元件進(jìn)行裝配，而柜間電纜主要分為預(yù)制插頭和預(yù)制端子兩種，安裝時(shí)應(yīng)當(dāng)避免遮擋控制器散熱通道。

2.2 電纜與光纜

PMS系統(tǒng)總共包括368根光纖、1279根外部電纜（包含NIS子系統(tǒng)電纜）。

光纖均為2芯62.5/120μm多模光纖，設(shè)備接口使用ST冷接頭。光纖共5種類型，分別是1E級(jí)的A、B、C、D四個(gè)序列及非1E級(jí)序列，其外護(hù)套分別以“棕、綠、藍(lán)、黃、黑”5種顏色加以區(qū)分。

外部電纜，指需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際敷設(shè)來裁剪長度的電纜，可分為兩類：（1）與核測(cè)量子系統(tǒng)相關(guān)的。此類均為進(jìn)口電纜，包括四同軸電纜、三同軸電纜、18AWG雙絞線信號(hào)電纜等；（2）其他用途的。此類均為國產(chǎn)電纜，包括220V電源電纜（4mm2、2.5mm2）、220V雙絞線或四絞線控制電纜（2.5mm2、1.5mm2）、多種規(guī)格的50V以下的信號(hào)電纜。

在這些電纜與光纖之中，有一些施工工藝要求比較高，比如：（1）ST光纖的冷接頭制作。PMS系統(tǒng)大量采用光纖冷接技術(shù)。相比光纖熔解技術(shù)而言，冷接技術(shù)具有操作更方便，速度更快等特點(diǎn)，比較適合環(huán)境惡劣的現(xiàn)場(chǎng)施工。為了克服建安承包商在光纖工程領(lǐng)域的短板，AP1000首堆工程中通過多方協(xié)議，由光纖冷接頭供應(yīng)商指定的服務(wù)商來提供光纖冷接的現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)，確保了光纖接頭的施工質(zhì)量；（2）NIS三同軸/四同軸電纜的插頭與密封組件制作。核測(cè)量子系統(tǒng)的三同軸電纜用于安全殼外，四同軸電纜用于安全殼內(nèi)。除了都具有的中心導(dǎo)體、內(nèi)屏蔽、外屏蔽、外護(hù)套外，四同軸電纜比三同軸電纜多了一層銅鎧屏蔽與相應(yīng)的絕緣層。這些電纜的端接都需要現(xiàn)場(chǎng)制作航空插頭。此外，四同軸電纜上還有一個(gè)適配接頭，將該電纜的全封閉銅鎧與密封組件套筒進(jìn)行固定連接，利用了金屬環(huán)擠壓變形與高溫?zé)崛酃噱a兩種密封技術(shù)實(shí)現(xiàn)整個(gè)電纜系統(tǒng)的密封，可以確保在嚴(yán)重事故下這些電纜仍然可用。三同軸/四同軸電纜及密封組件的施工要求極為嚴(yán)格，首堆工程中專門安排供貨方對(duì)工人現(xiàn)場(chǎng)培訓(xùn)和實(shí)際操作考核，合格后授權(quán)施工，最終有效控制了一次成功率。

2.3 NIS中子探測(cè)器

NIS是PMS的子系統(tǒng)，用于監(jiān)測(cè)從完全停堆到滿功率運(yùn)行的反應(yīng)堆功率。與其他壓水堆核電機(jī)組類似，NIS也采用了3段量程的探測(cè)器進(jìn)行監(jiān)測(cè)，即源量程、中間量程、功率量程3類探測(cè)器，共計(jì)16個(gè)。但安裝方式與傳統(tǒng)壓水堆核電機(jī)組截然不同，采用倒置的固定方式，每個(gè)探測(cè)器為分段設(shè)計(jì)，安裝期間需要將探頭段與相應(yīng)的延伸段逐段頂升連接，完成最后的組裝。此外，每個(gè)NIS探測(cè)器都附帶有1根或者2根長度約15m的礦物電纜，末端與四同軸電纜航空插頭對(duì)插。探測(cè)器安裝時(shí)需要同步將自帶電纜從事先預(yù)埋好的電纜導(dǎo)管中穿出，期間還要避免電纜表面包裹的玻璃纖維帶破損引起單點(diǎn)接地故障。為此，在首堆工程中專門采用了尼龍水龍帶套在自帶電纜上，安排電纜牽引人員與儀表安裝人員協(xié)同操作，最終確保各項(xiàng)指標(biāo)滿足要求。

3 結(jié)語

隨著儀控技術(shù)的不斷發(fā)展，后續(xù)AP1000機(jī)組的安全級(jí)儀控系統(tǒng)配置可能有所變化。但無論如何變化，系統(tǒng)安裝仍然離不開機(jī)柜、電纜、探測(cè)器這幾類。通過首堆工程中PMS系統(tǒng)安裝實(shí)踐所積累下的經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)，必將對(duì)后續(xù)AP1000機(jī)組的安全級(jí)儀控系統(tǒng)提供寶貴的參考

價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1] 核電廠物項(xiàng)的起重、吊裝和運(yùn)輸?shù)馁|(zhì)量保證要求（ASME NQA-1-2004）[S].

作者簡(jiǎn)介：李熙（1981-），男，浙江嘉善人，三門核電有限公司核島儀控安裝主管，研究方向：全球首個(gè)AP1000核電工程的電氣、儀控領(lǐng)域的安裝管理。

（責(zé)任編輯：小 燕）