CPR1000核电厂安全壳永久性仪表系统自动化采集改造

2020年11月
第22期总第464期内蒙古科技与经济
Inner Mongolia Science Technology & Economy
November2020No.22 Total No.464
CPR1000核电厂安全壳永久性仪表系统自动化采集改造
梁招瑞
（辽宁红沿河核电有限公司技术处，辽宁瓦房店116000）
摘要：介绍了 CPR1000核电厂安全壳永久性仪表系统（EAU ）在现有系统基础上开发了 一套自
动化采集装置，该装置一方面能实时采集数据，另一方面仍保留手动采集功能，最后对该装置系统的应
用效果作了说明％
关键词：核电站；安全壳；永久性仪表；自动化采集
中图分类号:TM623 文献标识码:A 文章编号1007—6921（2020）22—0108—02
安全壳作为核电厂核安全第三道屏障，必须具
备良好的强度性能和密封性能，用来包容反应堆冷 却剂回路在发生失水事故产生的放射性裂变产物,
确保核电工作人员和周围环境的安全°东北某 CRP1000核电机组，在工程移交后的商运阶段，安 全壳永久性仪表系统（EAU ）都是通过手动定期采 集数据来分析和评价安全壳的强度性能'手动采集
数据手段不能实时监测安全壳的参数，采集过程易 出现人为偏差°试验过程中，人员需携带仪器进行
多次爬高作业，存在较大工业安全风险°
随着自动化采集技术的发展，各式各样的采集 器技术已经很成熟°自动化采集有其诸多的优点, 使其已成为一种发展的必然趋势'在现有系统基础 上开发一套自动化采集装置，一方面能实时采集数 据，另一方面仍保留手动采集功能，成为迫切需求°
1 安全壳永久性仪表系统介绍
安全壳仪表系统（EAU ）10主要由预埋在安全 壳混凝土内的铅垂线测量系统、安全壳局部应变及 温度测量系统、垂直钢束预应力测量系统、水准盒测 量系统和收敛计系统组成°通过EAU 系统获取安 全壳整体打压试验期间的安全壳变形、位移和沉降
以及预应力钢索松弛度等参数，经过数据处理和分 析，评估安全壳结构强度是否满足：①强度抗力（局
部应变）随压力呈线性可逆变化；②静态形变（安全
壳直径、地基沉降等）随压力呈线性弹性可逆变形$ ③安全壳外观无损伤，裂缝宽度随压力呈可逆变化°
为监测安全壳的结构强度，在安全壳浇筑期间
共预埋有52支局部应变计、36支局部热电偶温度 计、12组铅垂线、11个静力水准罐、4个预应力钢缆
测力计、1个收敛计°机组在工程移交后的商运阶 段，EAU 系统都是通过人工手动进行数据采集及处 理，执行一次完整的EAU 定期试验，需要工作人员
对116个数据点进行采集，一次采集试验需3小时 〜4小时，并对读取的数据进行处理，耗时耗力°
2 自动化采集装置及系统集成
2. 1 系统的选择与开发
自动化采集装置由数据控制模块、数据采集模
块、设备控制软件、计算机、存储器等控制器组成，数 据采集器负责获取各种传感器的信号，通过总线系
统与计算机通讯，将测量数据传送到计算机°
改造后系统应能实现对各种传感器不同种类信
号采集、实时安全壳强度参数监测，且依然能够使用
便携式仪表同时对传感器信号进行人工采集
应变计传感器输出频率信号（Hz ）水准罐传感
器输出频率信号（Hz ）测力计传感器输出频率信号
（Hz ）收敛计传感器输出频率信号（Hz ）热电偶传 感器经过变送器输出电压信号（V ）铅垂线传感器 输出电流信号（mA ） °
自动化数据采集装置应满足系统内所有种类仪 表自动化采集的要求并且采集器的精度应满足一定 的要求°经过性能测试比较，最终采取澳大利亚
DATATAKER 公司生产的数据采集模块DT85G
系列的主采集单元，并在上述硬件设备基础上开发
出了配套的数据采集与分析软件YJ —DeLogger5 °
2. 2 主采集单元的技术参数
DT85G 主采集单元的测量范围和对应的精度,
如图1所示°
图1 DT85测量范围和精度
在常温环境下（5C 〜40C ）该主采集单元的基
收稿日期：2020 —06-30
作者简介：梁招瑞（1985—）,大学本科，工程师，就职于辽宁红沿河核电有限公司技术处%
・108
・
梁招瑞•CPR1000核电厂安全壳永久性仪表系统自动化采集改造2020年第22期
本精度如下。

直流电压测量：士0.1%;直流电流测量：士0.15%;直流电阻测量:士0.1%'
2.3系统构成
系统主要包括两个部分，硬件系统和软件系统。

典型的系统原理图，如图2所示°
图2计算机数据采集系统原理
本次升级改造内容包括：主机柜、附属集线箱和测量端；主机柜中包括：工控机、交换机和多个主采集器；附属集线箱中包括：多个扩展模块；测量端中包括：多个接线盒和传感器；工控机通过交换机向主采集器传输采集命令；主采集器根据采集命令控制对应的扩展模块的各个通道按照顺序逐一与主采集器进行数据交换；扩展模块通过数据电缆接收与其连接的各个传感器的测量数据，并通过数据电缆将测量数据传输给主采集器；工控机通过交换机从所述主采集器中下载测量数据，并对下载的测量数据进行分析处理并根据处理结果进行实时的安全预警’
2.4系统特点
安全壳永久性仪表自动化采集系统相对于传统
(上接第105页%后热处理，使其升温至400°C左右，并缓慢冷却，消除焊接残余应力°
3. 3.4待热处理后的焊缝缓慢冷却至常温后，利用角向磨光机对焊缝余高进行打磨去除#并对打磨后的焊缝进行超声波探伤检查，并涂抹防锈漆°
3.4结构改进
3. 4.1待导缆器回摆架整体焊接修复工艺结束后#由检修人员拆卸下滑轮轴压盖处的大螺母，将压盖分解，将假轴拆卸，拆卸后由技术人员在轴座正下方的圆角过渡处进行结构改进画线，要求两侧去除量
相同'
3. 4.2利用氧乙烘进行去除量的切割，增大圆角过渡，最后利用碳弧气刨和角向磨光机对切割面进行修整和打磨，并喷涂防锈漆°
3.4.3最后进行滑轮的装配，装配过程中由于结构改进后压盖下方结构发生改变，故利用液压千斤顶进行辅助安装，最后利用数控扭力扳手将端盖处紧固大螺母拧至标准力矩，安装两侧轴头密封环和端盖，紧固其端盖螺栓°
4结论
吊斗铲导缆器回摆架修复后上机安装运行状态良好，至今未再次发生开裂现象，说明结构改进后的人工采集，具有以下特点：精度高，稳定好，可靠性高；显著提高工作效率，可积累大量原始数据，实现数据实时分析处理，数据异常实时预警；单次完整试验用工量从14人/日减少至2人/日，节约大量的人工成本；减少人员控制区作业时间，减少人员集体辐照剂量；减少高处作业次数，降低工业安全风险°
3红沿河核电应用结果
电站1号〜4号机组已应用安全壳仪表系统自动化采集系统，效果良好，如下图为系统监测的应变计变化曲线，如图3所示°
图3系统监测的应变计变化曲线
4结束语
2#16年电站1号机组安全壳仪表系统数据自动化采集改造是国内CPR1000机组首次实施，至2018年1月底电站4台机组全部完成安全壳仪表系统自动化采集升级改造°经过电站成功应用之后，已逐渐扩展到国内同类型机组°
导缆器回摆架成功解决了原有的应力集中缺陷°此外检修过程中，焊接修复两侧单条焊缝长度近2.2m,焊修量大，焊接工艺要求和安装精度要求较高，为进行大型矿山设备结构件的焊接检修提供了可参考的经验°
［参考文献#
「1"张永强”吊斗铲导向轮导缆支架完全断裂组对焊接工艺露天采矿技术)012)5):60
〜64.
!"焦瑞军，董新.495HR电铲斗前臂纵向裂纹焊接检修工艺！"•露天采矿技术，2010,(3)：
55〜58.
!"王桂林.提高吊斗铲系统生产效率的途径露天采矿技术，2012,(6)：16〜18.
卢东晓.大型矿用挖掘机回转装置动力学仿
真研究［D".长春：吉林大学，2007.
!"荆元昌.露天采矿机械:M".北京：煤炭工业出版社，1988.
!"王辉.吊斗铲统计资料的分析露天采矿技术2##9)(5)67〜68.
!"关丽坤，王明华.吊斗铲回转装置的动力学仿真研究！"煤矿机械,2015,(8):108—110.
•109
•。