仪控综合改造之堆外核测系统

仪控综合改造之堆外核测系统

发表时间：2018-05-28T16:44:32.417Z 来源：《建筑学研究前沿》2017年第35期作者：王伟

[导读] 本文介绍了秦山一期R10实行的仪控综合改造项目之堆外核测系统改造。

中核核电运行管理有限公司浙江嘉兴 314300

摘要：本文介绍了秦山一期R10实行的仪控综合改造项目之堆外核测系统改造，重点介绍改造后的系统的功能以及过程中出现的问题和解决方法，总结了项目实施过程中的经验和不足。

关键词：仪控综合改造；堆外核测系统；安装及调试

一.概述

核电厂仪表和控制系统的自动化程度随着计算机技术的发展在不断提高。应用数字化技术得当，可以提高核电厂运行的安全性和可靠性，从而提高电厂运行的可利用率，能给电厂带来显著的经济效益。

经过对国内外基于模拟技术和数字化技术平台的应用现状和趋势的深入调研和分析，最终选择采用数字化技术来改造反应堆保护系统和堆外核测系统。从国外对数字化反应堆保护系统的广泛应用来看，其优越性、可靠性越来越多得到个电厂业主的认可。

此次堆外核测系统的改造的主要工作为：1.测量机柜的更换，包括旧机柜拆除、新机柜安装、组件的上柜等；2.探测器信号电缆的更换，由于测量机柜物理位置发生变化，信号电缆需要重新更换，源量程信号电缆全部更换，中间量程和功率量程信号电缆从02贯穿件侧到05机柜全部更换；3.硬件性能测试和整个系统功能测试；4.和相关系统接口的调试工作，由于模拟量输出方式发生改变，堆外核测系统以前模拟量输出为电压信号，此次输出全部改成4-20mA电流输出，这样就涉及到相关系统接口组件发生变化；5.R10期间和改造有关的堆外核测系统工作，源量程探测器B的更换，中间量程探测器A/B的更换。

二、堆外核测系统功能及结构介绍

反应堆核测量系统是用来了解反应堆运行工况的装置，即了解堆内裂变状况的装置。反应堆核测量系统，主要测量堆功率及堆周期，并将测量结果用仪器显示出来，供操纵人员监督和操纵反应堆的运行，或者将测量结果送到信号保护系统去，在反应堆偏离规定的工况时，通过反应堆保护系统，自动的采取相应的措施以保证反应堆的安全；或者将功率信号送到功率调节系统去，功率调节系统再根据汽轮机的功率和堆的实际功率的差值，自动调节堆的功率水平，或者将测量结果送到自动记录仪和计算机系统，将反应堆的运行工况记录下来，供了解和分析反应堆的运行状况时用。

改造前堆外核测系统组成情况介绍：

源量程：

1.脉冲处理组件和周期处理组件组为法国MG公司生产。

2.脉冲周期仪，由北京核仪器厂生产。

3.脉冲计数率音响装置，由北京核仪器厂生产。

4.探测器为硼沉积计数管（CPNB44），法国MG公司生产。

中间量程：

1.直流对数周期仪是中间量程唯一的测量组件，由北京核仪器厂生产。

2.探测器为γ补偿电离室，由北京核仪器厂生产。

功率量程：

1.功率量程的仪表主要有线性功率测量装置、象限功率倾斜装置、功率通道比较装置，由北京核仪器厂生产。

2.探测器为长中子电离室，由法国MG公司生产。

3.改造后堆外核测系统组成情况介绍：

源量程：

1.探测器为硼沉积计数管（CPNB44），法国MG公司生产，R10期间安排的预防性维修进行了B通道探测器更换，但是探测器类型和厂家都没有变化。

2.所有仪表都由AREVA NP公司提供，主要仪表有前放、主放和源量程音响装置等；

3.逻辑处理CPU，通讯CPU和输入输出等外围组件是整个堆外核测通道所公用。

中间量程：

1.探测器为γ补偿电离室，由北京核仪器厂生产，R10期间安排的预防性维修进行了A/B通道探测器更换，但是探测器类型和厂家都没有变化；

2.所有仪表都由AREVA NP公司提供，主要仪表有电流放大器。

3.逻辑处理CPU，通讯CPU和输入输出等外围组件是整个堆外核测通道所公用

功率量程：

1.探测器为长中子电离室，由法国MG公司生产，R10期间没有进行更换；

2.所有仪表都由AREVA NP公司提供，主要仪表有电流放大器SCV1；

3.逻辑处理CPU，通讯CPU和输入输出等外围组件是整个堆外核测通道所公用。

三．问题解决和技术创新

1.解决了安全级系统要求通道间隔离的问题

核电厂安全级的系统要求各冗余通道间满足实体分割和电气隔离的要求。新的系统分布在4个不同的房间，满足了实体分割的要求。

2.源量程和中间量程通道分配更加统一

改造前源量程和中间量程通道分配不够清楚，源量程A分配到了A1，源量程B分配到了B2；中间量程A分配到了A2，中间量程B分配到

了B1，系统的划分不统一，从概念理解上也容易混淆；改造后进行了重新分配，源量程A和中间量程A都分配到了A1通道，源量程B和中间量程B都分配到了B1通道，这样从电缆通道到处理仪表更加清楚明白。

3.中间量程测量仪表测量的改进

此次改造后，硬件的性能也有一定的提高，主要体现在中间量程上，得益于TXS软件控制和硬件性能的良好配合，新中间量程测量仪表相对于旧的测量仪表测量精度得到了很大的提高，新的仪表测量范围从10-12A～10-3A，将整个测量分成9个小量程，即10-12A～10-11A为最小量程，10-4A～10-3A为最大量程，通过软件进行计算后根据计算结果判断自动切换至合适的量程，使测量值达到比较精确的结果。新的中间量程测量仪表在全量程都能达到0.5%的精度。

4.中间量程送保护系统信号进行归一化

改造前中间量程送反应堆保护系统为电压信号代表探测器电流信号，改造后的中间量程信号送保护系统为4-20mA电流代表两种信号：中间量程探测器电流信号和归一后的百分比功率信号。其中百分比功率信号是在堆外核测系统内部对电流进行了百分比功率的归一化，再输出到反应堆保护系统，这样带来的好处是在更换中间量程探测器或者别的原因引起中间量程探测器电流输出发生变化时，不用去调整反应堆保护系统定值，只要在堆外核测系统内部进行归一化后即可满足要求。

5.友好的人机界面使进行功率量程输出调整更加方便和准确

堆外核测系统功率量程测量的变量是探测器输出的电流，系统的模拟输出为百分比功率，所以就需要在系统内部进行归一化，进行归一化的标准是根据物理组的计算值，和物理组组人员沟通得知，进行调整的比例系数在一定时间内可认为不变，所以能够调整比例系数是更好的达到调整精度。但是改造前系统不能在线进行比例系数的调整，所以物理组只好提供某一时刻的目标值进行归一化，但是计算的目标值和实际调整时刻的实际值因为堆内的状况发生了变化是存在偏差的，这样就会影响调整的精确度。改造后系统提供了进行比例系数调整的窗口，即使调整时间和物理人员计算出比例因子的时间不一致，同样能达到和目标值一致，不会导致系统本身带来的误差。可以很方便地进行功率量程输出的调整，提高了输出的精确度。

6.友好的人机界面使进行各量程探测器的试验更加方便和准确

改造前的堆外核测系统进行探测器的各项试验，基本都是手工完成：需要人工设置每一个目标值，人工读取测量值，并将试验结果手工记录，探测器特性曲线手工绘制，这些都需要大量的时间，经过这么多次大修的经验来说，整理试验数据所花的时间比试验过程时间更长，这一点在日益紧凑的大修工期来说是很不利的。改造后的堆外核测系统可以很方便地进行探测器的各项试验，只需要进行简单的设置后，试验即可自动完成，试验结果自动保存，特性曲线自动绘制，节省了时间。且系统在试验开始时自动保持输出，在试验结束时恢复输出，基本做到无扰切换，输出抖动小，对核功率信号的下游用户影响较小。

四.项目总结

仪控综合改造项目的实施，不管是从项目的设计管理还是项目的具体实施都是很成功的。作为仪控综合改造的子项，此次堆外核测系统的改造也是非常成功的，反应堆的顺利启动，满功率至现在的顺利运行都证明了这一切。当然整个改造的进程不可能做到完美，但是也为以后工作的顺利进行提供了宝贵的经验。

五.结束语

通过大家的不断努力，堆外核测系统改造紧随仪控综合改造的进度，按期顺利完成了，自新系统投入运行以来，系统故障仅有一次且对反应堆安全稳定运行没有产生影响。此次堆外核测系统数字化的成功实施也为以后相关项目进行数字化提供了丰富的经验。参考文献

[1] 反应堆堆外核测量探测器培训教材北京核仪器厂 2005年7月

[2] LV4-A----3Q1.E.GZY25.F.05SJ-0114Requirement Specification，Detail Stage 4 of the Process Engineering Description for Safely Instrumentation and Control Q1.E.GZY25.F.05SJ -0114 秦山核电有限公司[3] 秦山核电有限公司培训教材--仪表和控制系统及设备（上册）秦山核电有限公司2009年11月