DAS对PMS就地执行机构控制影响分析

刘辰星+++翟树丛+++刘泓辰

摘 要：AP1000是我国引进的美国西屋第三代核电技术，保护和安全监督系统（PMS）与多样化驱动系统（DAS）作为第三代核电站的保护系统，使用完全独立的仪表和处理器平台，实现现场关键参数的采集、处理并完成对电厂的保护功能。文章将重点介绍DAS与PMS系统在就地执行机构上各自的控制方式及气动阀和电动阀在调试过程中的調试策略。

关键词：DAS；PMS；电动阀；气动阀

1 概述

AP1000核电站PMS主要用于监视机组关键参数，探测机组异常状态，触发紧急停堆及相应专设安全设施，是机组紧急故障下仍能处于安全状态的关键屏障。为了减轻PMS系统共模故障的影响，减少由于PMS系统共模故障导致的概率风险评估中堆芯损坏频率和大释放频率，在AP1000第三代核电厂中设置了DAS系统。

2 系统介绍

2.1 PMS系统

PMS系统基于ComQ平台，该系统配置有四个冗余序列，停堆及专设驱动逻辑为四取二。主要用于完成监测电厂关键参数、触发反应堆停堆、驱动专设安全设施动作以及事故后监视等安全功能。

2.2 DAS系统

DAS系统基于高级逻辑系统（ALS）平台，是对PMS系统不太可能发生的软件共模故障的多样性备用系统，通过控制停堆断路器上游的电动发电机实现停堆，提高了紧急停堆的可靠性，从根本上限制了ATWS事故的产生率和后果。但由于控制棒的插入失效等原因仍不可避免的发生，DAS还提供了停机和堆芯的非能动余热排出功能，作为事故后的缓解。

3 DAS与PMS系统就地控制执行机构控制特点分析

DAS系统作为PMS备用系统，通过独立的就地仪表和处理器平台，在发生紧急事故并且PMS系统不可用的极端状态下，通过给停堆断路器断电实现安全停堆，驱动非能动余热导出（PRHR）/堆芯换料水箱（IRWST），堆芯补水箱（CMT），触发爆破阀等一系列保护动作，预防和缓解ATWS事故。它与PMS系统控制相同的就地设备，但在实现方式上存在差异。

3.1 停堆功能

PMS系统停堆命令通过反应堆停堆逻辑矩阵（RTM TU）直接驱动停堆断路器，导致本序列对应的停堆断路器打开。当两个序列的停堆断路器断开，控制棒驱动机构断电，控制棒落棒，实现停堆功能。DAS系统停堆命令由开关量输出卡件输出，在硬件上将两个触点信号（分别由DAS两个处理器控制输出）串联实现2取2逻辑，使停堆输出继电器上电，断开停堆断路器上游的电动发电机组的励磁开关，使控制棒驱动机构断电，控制棒落棒，实现停堆功能。DAS与PMS的停堆功能尽管都是由控制棒驱动机构断电实现的，但PMS通过断开断路器实现停堆动作，而DAS通过给停堆断路器断电实现。

3.2 电动阀

DAS与PMS共同控制的电动阀共13个：安全壳冷却阀和ADS 1-3级阀门。其中ADS1-3级电动阀，DAS系统只能通过主控室手动开关对其进行一对一控制。

PMS由设备接口卡件（CIM）发出阀门开关命令，共控制两个线圈：阀门开命令线圈和阀门关命令线圈，线圈上电后，相应的触点闭合，电机正转/反转执行相应的开关功能。阀门动作到位后，阀位反馈信号会送回到CIM卡件。

DAS系统只能给控制的电动阀发出开命令，其控制信号由ALS开关量输出卡件输出，共控制一个线圈，线圈上电，相应的触点闭合，电机上电驱动，阀门打开。DAS系统不能接收阀门阀位反馈信号。

3.3 气动阀

DAS与PMS系统通过控制气动阀供气管线上的电磁阀实现对气动阀的控制。PMS控制的电磁阀回路湿电压由1E级直流电源和不间断电源系统（IDS）供电，共控制一个驱动电磁阀，电磁阀上电，气源供给/失气，阀门动作。DAS控制的电磁阀回路湿电压由非1E级直流电与UPS系统（EDS）供电，此电磁阀为双线圈电磁阀，即电磁阀内没有设置弹簧复位装置，内部设置两个线圈：驱动线圈和复位线圈，相关线圈上电，气源供给/失气，实现阀门开/关控制。

3.4 爆破阀

AP1000核电机组共12个爆破阀：ADS第4级（4个），IRWST注入隔离阀（4个），安全壳再循环阀（2个），安全壳再循环/IRWST排水阀（2个）。DAS仅可以在主控室手动触发爆破阀，其共控制12个爆破阀点火器，对上述12个爆破阀实行1对1控制。PMS通过CIM卡件可手动/自动触发爆破阀，其共控制16个爆破阀点火器，除ADS第4级爆破阀冗余控制两个点火器外，其余8个爆破阀实行1对1控制。除此之外，CIM卡件会接受到爆破阀阀位反馈信号。

4 DAS对PMS系统就地执行机构控制影响分析及调试策略

4.1 DAS对PMS系统气动阀控制上的影响分析

对于DAS与PMS共同控制的气动阀，由于DAS控制的气动阀电磁阀位于PMS控制电磁阀的上游，其控制的优先级大于PMS优先级，即当DAS发出驱动信号，驱动电磁阀上电，使气源管线供气/失气，PMS将无法控制此气动阀。DAS发出驱动命令后，气动阀动作，若要复位此气动阀，只能使用DAS的手动硬手操开关进行复位。在对DAS与PMS共同控制气动阀的调试过程中，建议首先对DAS控制的电磁阀进行调试，保证其上游气源供给的可控性；或在对PMS控制的气动阀调试时，应确保DAS控制的气动阀驱动信号复位，否则阀门将不能执行PMS命令。

4.2 DAS对PMS系统电动阀控制上的影响分析

对于DAS与PMS共同控制的电动阀，由于DAS开命令的输出触点与PMS关命令的输出触点串联，当DAS控制的线圈上电后，与PMS关命令串联的DAS开命令输出触点断开，PMS将不能执行此阀门的关动作，需将DAS开命令复位后，PMS才能对其执行控制命令。在对DAS与PMS共同控制电动阀的调试过程中，应注意DAS复位电动阀的方法。为了防止当DAS在控制电动阀执行开命令时，PMS发出关命令对其产生干扰，在电动机控制机柜（MCC柜）内硬件设计上，将DAS发出的驱动命令转换为保持信号。若要复位DAS控制的电动阀，需将MCC柜电源断电，复位DAS的驱动信号后，再将MCC柜上电，从PMS或PLS侧复位此阀门。

5 结束语

文章主要通过介绍DAS和PMS的停堆方式，电动阀，气动阀，爆破阀的控制方式，阐述两者在就地执行机构控制方式上的差异，及在电动阀和气动阀控制上DAS命令对PMS命令的影响。在机组调试或生产活动中，对于两者共同控制的断路器、电动阀和气动阀，若发现拒动现象，在对上游仪控系统的故障排查过程中，除了检查PMS/PLS系统驱动命令是否发出外，不要忽略对DAS系统进行驱动命令是否复位及其控制就地阀门回路湿电压是否上电的排查。

参考文献

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