诊断实验系统在AP1000核电厂中的应用

董延涛++郑长建

摘 要：诊断实验系统作为AP1000典型工艺系统的缩影，是一套涉及机、电、仪多专业的实验装置。因此，介绍了诊断实验系统的软、硬件组成和启动调试过程，以及系统调试过程中工作人员的经验反馈。

关键词：诊断实验系统；Ovation系统；核电厂；压水堆核电技术

中图分类号：TM623 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.22.105

1 AP1000技术

AP1000非能动先进压水堆核电技术由美国西屋公司研发，在传统的压水堆核电技术的基础上，引入了安全系统非能动理念，大大降低了发生人为错误的可能性。在设计中，采用了非能动的严重事故预防和缓解措施，简化了安全系统配置，大幅度减少了安全级设备（包括核级电动阀、泵和电缆等）和抗震厂房，取消了1E级应急柴油发电机系统和大部分安全级能动设备，明显降低了对大宗材料的需求，提高了系统的安全性和经济竞争力。

2 诊断实验系统

诊断实验系统的设计和实施过程与AP1000技术采用同一套规范体系，其在一定程度上属于AP1000典型工艺系统的缩影。由于此实验装置具有独立、灵活和可控等特点，工程人员可利用此系统进行AP1000系统设计、实施和调试等各个阶段的模拟训练；在电厂投运后，运维人员还可根据AP1000系统的运行情况设计工况系统故障诊断模式和运维训练模式。

2.1 工艺系统简介

海阳核电诊断实验系统的运作流程为：两台一用一备的离心泵使工质在投箱与喷淋箱间循环。通过对喷淋箱的简单设置，系统可模拟喷淋箱的液位控制、压力控制和管道流量调节等多种运行模式。

为了使实验平台更加接近实际电厂，系统配备了AP1000典型电动/气动控制阀、电磁阀、压力、流量和液位仪表，并在离心泵上安装了型号相同的震动监测系统，为模拟仿真各种AP1000系统工况提供了硬件支持。

2.2 控制系统简介

诊断系统的仪控架构如图1所示，DCS系统采用Ovation 3.3（Windows系统），包括Ovation控制柜、工业以太网交换机、系统服务器、历史服务器和多台全功能工作站。现场仪表和控制阀主要通过标准I/O卡件（HART、SOE、继电器输出卡）与控制器通讯；马达控制柜通过Ovation专用的Profibus卡件与控制器通讯；离心泵的震动监测系统通过交换机与Ovation系统进行Modbus通讯。

3 AP1000的调试过程

AP1000的现场调试过程分为以下4个阶段：①安装试验。主要验证设备在运输或安装过程中没有损伤。试验包括检查电缆的导通性、绝缘、设备供电、设备接地和仪表接地等。②单体试验。包括该系统各项设备与图纸文件的对照检查、设备的初步试验、检测设备和功能组件的运行情况。具体包括设备首次上电、DCS与现场设备的信号回路检查、画面显示与现场设备的一致性检查（断路器的触点位置、负载电流读数、阀门开度、阀位反馈）、仪表校准、阀门行程时间测试。此外，泵、电机的特性验证等也在此阶段进行。③预运行试验（A阶段）。用于验证系统、设备和功能组件的运行情况。试验包括水压试验、测试流体引入后泵设备的启动、动力冲洗、交直流供电系统的功能验证和仪控系统控制逻辑、联锁、整定值和报警等的验证等。对于某些涉及多系统的试验，需要专门的预运行试验程序，且在各项工况条件满足后进行。④启动试验（B阶段和C阶段）。启动试验在预运行试验后进行，分为装料、初次临界、低功率试验阶段（B 阶段）和功率提升试验阶段（C 阶段）。试验用于验证机组运行是否在技术规格书规定的限值范围内，并获取控制和保护核电厂所需的数据，同时，验证设施在正常、稳态和预期运行中能否按要求运行。

图1 海阳核电诊断实验室仪控架构图

4 系统应用

目前，海阳现场工程师已结合AP1000工程实际开发了多个训练项目，比如针对仪控专业开发了包括DCS系统（Ovation 3.3）训练、典型仪表的调试训练和振动监测系统调试训练，针对电气专业开发了马达控制中心调试训练，针对机械专业开发了典型阀门、泵设备调试训练等。

在培训过程中，设计了与AP1000工程一致的工作环境，为学员设定了各种角色，并由学员亲自操作。此外，还注重培养学员的核安全意识。

5 结束语

诊断实验系统的设计、实施和调试启动过程浓缩了AP1000非安全系统的工作过程，参与此系统调试的现场工程人员获得了大量的经验反馈，为AP1000调试提供了重要的借鉴。经过诊断实验系统培训，学员提前掌握了AP1000工程技术，培养了其良好的工作态度，为AP1000工程建设进度提供了重要保障。由于此系统拥有独立、灵活和可控的特点，未来，工程或运维人员将模拟更多的工况开展AP1000系统故障诊断和运维训练，从而进一步挖掘此系统的潜力。

参考文献

[1]林诚格.非能动安全先进压水堆技术核电技术[M].北京：原子能出版社，2010.

〔编辑：张思楠〕