0 前言

某核電廠主給水流量控制系統(tǒng)向蒸汽發(fā)生器供應(yīng)給水并且通過給水流量調(diào)節(jié)站調(diào)節(jié)給水流量，以將蒸汽發(fā)生器水位維持在一個隨汽機負(fù)荷變化的整定值上。在每個給水環(huán)路上配置了2塊寬量程流量表和1塊液體渦輪流量計，液體渦輪流量計主要承擔(dān)未能緊急停堆的預(yù)期瞬態(tài)(ATWT)保護和安全專設(shè)保護功能，未能緊急停堆的預(yù)期瞬態(tài)響應(yīng)是指在堆功率大于某一定值時，若窄量程流量低，將觸發(fā)反應(yīng)堆停堆保護；安全專設(shè)保護功能指在蒸汽發(fā)生器液位低低時，若窄量程流量低，將啟動汽動和電動輔助給水泵，以緩解二回路供水能力的不足，帶走堆芯熱量。ARE049/050/051MD分別測量主給水環(huán)路1、環(huán)路2、環(huán)路3窄量程流量。根據(jù)原廠家設(shè)計，三個傳感器信號送同一保護通道（IVP），三個傳感器均由單一LND母線供電，且三個傳感器端接在同一端子排，通過同一IO卡件送保護系統(tǒng)。根據(jù)RPRLD21，當(dāng)三個傳感器出現(xiàn)三取二邏輯低報（或質(zhì)量位）且RPN中間量程高于30%時，將誤觸發(fā)ATWT信號，給機組穩(wěn)定運行帶來較大風(fēng)險。

 

1 主給水流量控制系統(tǒng)液體渦輪流量計通道分析

1.1 液體渦輪流量計的工藝系統(tǒng)功能

1.1.1 未能緊急停堆的預(yù)期瞬態(tài)(ATWT)保護[2]

當(dāng)堆功率大于30%，液體渦輪流量計在低于6%NF或質(zhì)量位觸發(fā)時，經(jīng)過2/3邏輯觸發(fā)ATWT保護，使反應(yīng)堆停堆。

1.1.2 啟動輔助給水泵的安全專設(shè)邏輯

在蒸汽發(fā)生器液位低低時，若液體渦輪流量計在低于6%NF或質(zhì)量位觸發(fā)時，經(jīng)過1/3邏輯觸發(fā)安全專設(shè)邏輯，啟動電動或汽動輔助給水泵。

 

1.2信號通道設(shè)計特點

1.2.1上游設(shè)計輸入

根據(jù)系統(tǒng)手冊LD6.2SH4/5/6，液體渦輪流量計信號先進(jìn)入1E級DCS控制柜，經(jīng)過信號分配卡件將輸入信號分為兩路，一路進(jìn)入1E級控制柜參與保護邏輯運算，一路進(jìn)入NC+機柜參與ATWT邏輯運算。

 

1.2.2信號通道回路設(shè)計

根據(jù)上游設(shè)計文件，液體渦輪流量計的信號需同時送給Tricon服務(wù)器機柜卡件、保護機柜卡件、隔離機柜卡件。因就地儀表采用2線制接線，需機柜側(cè)向變送器提供工作電源，機柜側(cè)電源串入變送器、3721AI卡件、隔離分配器輸入端，隔離分配器由供電模塊進(jìn)行單獨供電，隔離分配器的輸出端信號、保護機柜卡件、隔離箱卡件串聯(lián)在一起。

 

2單一故障分析

2.1單一故障準(zhǔn)則單一故障準(zhǔn)則是反應(yīng)堆保護系統(tǒng)應(yīng)該遵循的設(shè)計原則，以保證系統(tǒng)配置有足夠的冗余度，保證不會因為單一部件故障而喪失保護功能，提高系統(tǒng)可靠性[1]。

 

2.2供電單一故障

廠家原設(shè)計，ARE049MD/050MD/051MD均設(shè)計在IVP通道，接線端子均設(shè)計為KCS041AR-121BN。因IVP通道相關(guān)保護機柜上游供電均為LND，當(dāng)LND失電時會導(dǎo)致3塊窄量程儀表同時失效。3塊儀表均端接在同一個端子，該端子的供電來自同一個電源模塊，每個端子按排列順序有規(guī)律地進(jìn)行串接，當(dāng)某個串接點出現(xiàn)斷點情況，3塊變送器存在同時失電的潛在隱患。儀表供電失去后，將可能觸發(fā)反應(yīng)堆停堆邏輯。

 

2.3卡件單一故障

根據(jù)廠家原設(shè)計，3個窄量程流量信號均送往Tricon服務(wù)器機柜KCS043AR，輸入端子均為131BN。若該機柜的131BN-3721N卡件失效，會造成3個信號同時失效。

在KCS041AR內(nèi)部，3個窄量程流量信號均送往同一個AIN卡件，卡件編號為121BN-3721N，當(dāng)出現(xiàn)卡件供電失效或卡件故障等現(xiàn)象時，會造成3個窄量程流量信號同時失效。

 

2.4防火分區(qū)單一故障

根據(jù)原廠家設(shè)計，3個液體渦輪流量計的信號回路均為KCS041AR/KCS043AR/KCS043CR，這3個機柜均安裝在同一房間(W602)，若該房間發(fā)生火災(zāi)造成電纜斷裂、卡件損壞等異常事件，將直接導(dǎo)致3個信號通道的質(zhì)量位同時觸發(fā)，造成反應(yīng)堆停堆。

 

3通道變更設(shè)計

機組正常運行時，LND電源、IO卡件、防火分區(qū)單模故障時，將觸發(fā)ATWT信號。將AER049MD、AER050MD、AER051MD分別送不同通道的保護機柜，可規(guī)避單模故障觸發(fā)ATWT和安全專設(shè)邏輯通道失效的問題。

 

3.1通道變更設(shè)計

變更前：ARE049MD/050MD/051MD均信號送至KCS041AR（IVP，第四保護通道）。三個信號送同一機柜，上游供電方為LND，且處于同一防火分區(qū)（W602房間）。

變更后：

1）ARE049MD由IP機柜（KCS011AR，W609房間）供電，供電方為LNA。

2）ARE050MD由IIIP機柜（KCS031AR，W603房間）供電，供電方為LNC。

3）ARE051MD保持不變，由IVP機柜供電，供電方為LND。

三個信號分別送不同的機柜和端子，處于不同防火分區(qū)，極大提高抗風(fēng)險能力。

本次變更擬為AER049MD、050MD重新敷設(shè)電纜，分別由MX8.5米敷設(shè)至3W609房間、3W603房間，AER051MD不用變更。防火分區(qū)分散至3SFZW0680B，3SFZW0682A和3SFZW0683A。

 

3.2ARE049MD通道變更(ARE050MD不作介紹)

3.2.1敷設(shè)傳感器至1E機柜電纜。

電纜起點為MX501房間，AER049MD，終點為3W609房間，KCS011AR。電纜類型為1P0010TBF。

3.2.2新電纜端接。

根據(jù)電纜端接文件，新電纜端IV線芯接至KCS011AR-122BN的20A-，R線芯接至KCS011AR-122BN的20A+。

3.2.3KCS011AR至KCS013AR電纜端接

利用原有電纜的備用線芯：電纜編號為KCSM0451的第二對線芯，始端為KCS011AR-122BN，20B+、20B-，末端為KCS013AR-132BN，17A+、17-。

 

3.2.4KCS011AR至KCS015CR電纜端接

利用原有電纜的備用線芯：電纜編號為KCSM0160的第四對線芯，始端為KCS011AR-122BN，20C+、20C-，末端為KCS015CR-TBC01BN，37U、37L。

 

3.2.5KCS015CR至KCP417AR電纜端接

利用原有電纜的備用線芯：電纜編號為KCPM0305的第三對線芯，始端為KCS015CR-TBC02BN-37，5+、6-，末端為3KCP417AR-301BN，B01、A01。

 

 

3.3變更前后對比

 

變更實施后各信號可得到較大分散,消除單一故障風(fēng)險。

 

4結(jié)論

本文介紹了ARE液體渦輪流量計的通道設(shè)計原理，分析了ARE液體渦輪流量計通道在供電、卡件、防火分區(qū)上的單一故障隱患，進(jìn)行通道變更是非常必要的。在設(shè)計通道變更方案時，將3個流量表中的2個分散至1P和ⅢP，并設(shè)計了詳細(xì)的電纜端接清單，實現(xiàn)了通道變更的目標(biāo)，消除了單一故障。上述設(shè)計方案已在該核電廠大修中實施完成，極大提高了系統(tǒng)可靠性。本文可為相關(guān)保護系統(tǒng)設(shè)計、出廠測試、生產(chǎn)運行等各階段的單一故障問題提供有力的參考。