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嶺澳核電站火災探測系統剖析

來源:中國核電信息網 發布日期:2008-04-02

    嶺澳核電站火災探測(JDT)系統雖然不是完全與質量和安全相關的系統,但它在火災時,能對核電站安全相關設備起到保護作用,所以,其性能的優劣將直接關系到核電站的安全運行。

1 嶺澳核電站JDT系統簡介 嶺澳核電站JDT系統按核島、常規島和BOP分別進行設計和采購。核島JDT系統由Framatome公司設計,Cerberus公司供貨;常規島JDT系統由Alstom公司設計,How Fire Limited公司供貨;BOP則按廠房分別由北京核工程研究設計院(BINE)和廣東省電力設計研究院(GEDI)設計,香港科藝公司供貨。

1.1 核島JDT系統 1.1.1 系統功能描述 當分布在核島各廠房的探頭檢測到火災信號時,位于L711房間的中心火災探測盤即會發出聲音報警信號,同時報警信息將在液晶顯示窗中顯示。另外,就地動作指示器或模擬盤也會給出重復的報警信號。報警信息將被中心火災探測盤保存,同時在微型打印機上打印輸出。

1.1.2 探測區域各種探頭、底座和地址模塊等組成外部的探測回路,分布于所要探測的區域。 1號機和1、2號機公共部分(主要是NAB,包括NAB技術管廊)以及QA、QB和QS共計98個探測區域連至1號機CZ10控制機,即1號機中心火災探測盤1JDT 101 AR;2號機共有62個探測區域連至2號機CZ10控制機,即2號機中心火災探測盤2JDT 201 AR。

1.1.3 主要設備核島JDT系統主要由CZ10控制機,即1JDT 101 AR和2JDT 201 AR、各種探頭、底座和地址模塊等所組成的外部探測回路以及分布于現場的動作指示器和模擬盤所組成。

1.1.3.1 探頭探頭主要可分為離子感煙探頭、光學感煙探頭、紅外火焰探頭和溫升速率探頭。 (1)離子感煙探頭,型號為F905、F930和F911。離子感煙探頭對于高溫物體所釋放出來的微粒反應靈敏。其主要原理就是當外部燃燒產生的微粒進入到外電離室時,影響外電離室的電離強度,改變了內、外電離室的電流,從而產生了報警信號。(2)光學感煙探頭,型號為R930。 光學感煙探頭對于燃燒產生的大量可見煙反應靈敏。正常情況下,光接受器接收不到光源發出的光線,當大量煙霧粒子進入取樣室中時,微粒折射光線,當超過規定的條件時,光接受器接收到一定強度的光線,產生了報警信號。(3)紅外火焰探頭,型號為S610和S2406ex。 紅外火焰探頭對于物體燃燒時產生的大量紅外光線反應靈敏。當外部物體燃燒時,探頭接收到紅外光線,在達到一定程度后(一般在30 s內)產生報警信號。 (4)溫升速率探頭,型號為D915。 溫升速率探頭由取樣溫敏電阻來感受外界的溫度變化。當外界溫度變化超出一定程度后,即取樣電阻與參照電阻差值大于一定值時,探頭給出報警信號。

1.1.3.2 底座和地址模塊底座用于安裝上述探頭來構成探測回路。底座內裝有分立式地址模塊ZZ90I或ZZ90MI,這種地址模塊將每個探測點給予一個獨立的地址,每個探測點都能由CZ10控制機來查到具體的位置。

1.1.3.3 控制盤控制盤主要包括中心火災探測盤和反應堆冷卻劑泵就地火災探測盤。 (1)中心火災探測盤1JDT 101 AR和2JDT 201 AR,位于電氣廠房(+19.00 m)公共控制間(L711),主要包含檢測控制終端,其型號為CT10-03;反應堆冷卻劑泵(RCP)監控裝置,其型號為TSX17;打印機,其型號為CP101。 (2)RCP火災探測盤SAM1 263 CR,SAM2 264 CR,SAM1 265 CR,SAM2 266 CR,SAM1 267 CR和SAM2 268 CR。

1.1.3.4 指示器火災報警信號除了在中心火災探測盤中顯示外,還在設置在現場的動作指示器和模擬盤中重復顯示,以有利于運行人員的現場巡視。 (1)動作指示器,型號為DJ1192。 (2)模擬盤,分布在不同層面的房間入口處。

1.1.4 相關系統核島JDT系統與下列系統相關聯:JPD,JPH,JPT,JPU,LKX,KSC,LKF,LKG,LMA,LMC,LMD,LNE和LTR。

1.2 常規島JDT系統

 1.2.1 系統功能描述 常規島JDT系統主要包括氣動探測系統,溫升速率探測系統,離子感煙探測系統,光學感煙探測系統和線性感溫電纜系統。(1)氣動探測系統 此系統由空壓機和一整套探測管路等元件所組成,在探測管路上安裝有一系列可熔密封小孔,在探測管路中充有壓縮空氣。當發生火災時,產生的熱將使可熔密封小孔破裂,使探測管路泄壓,這將產生火災報警信號,或同時啟動自動噴淋系統。(2)溫升速率探測系統 在汽輪機、汽輪機潤滑油間、汽動給水泵和汽動給水泵潤滑油間設置了溫升速率探頭。當探頭檢測到溫升速率超過設定值時,即發出報警信號。(3)離子感煙探測系統 當設置在通風間、開關間、蓄電池間、化學監督室、凝結水精處理間和電纜層的離子感煙探頭檢測到煙霧時,即發出報警信號。(4)光學感煙探測系統 當設置在電纜層的光學感煙探頭檢測到煙霧時,即發出報警信號。 (5)線性感溫電纜系統 在電纜層設置了線性感溫電纜,當在電纜層出現火災時,線性感溫電纜即發出報警信號,同時啟動自動噴淋系統。

1.2.2 探測區域 1號機共有147個探測區域,2號機共有138個探測區域。

1.2.3 主要設備常規島JDT系統主要由火災盤、空壓機、探頭和玻璃盒等設備所組成。

1.2.3.1 探頭常規島JDT系統所用探頭的主要型號有: (1)離子感煙探頭,型號為Apollo Series 60 Part No.55000-200; (2)固有安全感煙探頭,型號為Apollo Series 60 Part No.55000-212; (3)光學感煙探頭,型號為Apollo Series 60 Part No.55000-300; (4)溫升速率探頭(60℃),型號為Apollo Series 60 Part No.55000-100 Grade 1; (5)溫升速率探頭(75℃),型號為Apollo Series 60 Part No.55000-102 Grade 3; (6)溫升速率探頭(80℃),型號為Apollo Series 60 Part No.55000-103 Range 1。

1.2.3.2 空壓機氣動探測系統所需的3~3.5bar的壓縮空氣由空壓機JDT 001 CO和JDT 002 CO所提供。

 1.2.3.3 控制盤 以1號機為例。 (1)火災盤1JDT 001 AI,位于+20.20 m輔助間MB507; (2)繼電器盤1JDT 001 CR和1JDT 018 CR; (3)蓄電池盤1JDT 002 CR; (4)汽機就地盤1JDT 002 AI。 (5)空壓機就地盤1JDT 017 CR。

1.2.3.4 玻璃盒當有人按碎玻璃盒時,火災報警信號會立刻由火災盤發出。1號機共有85個玻璃盒;2號機共有82個玻璃盒。

1.2.4 相關系統常規島JDT系統與下列系統相關聯:JPD,JPH,JPT,JPU,LKX,KSA,KSC,LKF,LKG,LMC,LMD和LTR。

1.3 BOP JDT系統 BOP按廠房或幾個廠房組合在一起形成各自獨立的火災探測系統,并將區域報警信號傳送至核島中心火災探測盤1JDT 101 AR。

 2 嶺澳核電站JDT系統剖析 雖然嶺澳核電站JDT系統按核島、常規島和BOP分別進行設計和采購,但功能基本相似。當發生火災時,核島和BOP能定位到探頭檢測點,而常規島卻只能定位到探測回路。核島未采用感溫電纜,而常規島和BOP雖然在部分探測回路采用了感溫電纜,但所用感溫電纜的測溫性能及抗干擾能力較差。歸納起來,主要存在如下所列問題。

 (1)缺乏火災預警功能。嶺澳核電站JDT系統的主要探測元件為感煙探頭,而感煙探頭大多在煙霧的體積分數達到3%~5%時才開始報警,而此時設備往往已遭受到巨大的損失,故缺乏對火災尚未出現的前期的預警功能。

(2)存在漏報和誤報的可能。由于感煙探頭大多數均安裝在房頂上,被動等待煙霧慢慢擴散到其附近才能報警,這就容易產生報警延誤甚至漏報。由于探頭需要帶電運行,且易受電磁干擾,故具有不安全隱患和誤報的可能性。

(3)人機接口界面不完善。

    1)核島中心火災探測盤和BOP各JDT控制盤均為液晶顯示,不夠形象和直觀。

    2)常規島JDT主控盤僅有LED模擬盤顯示,且僅顯示某一探測區域的報警信息,無法準確定位火災點。

(4)BOP JDT系統監控信息太分散。雖然在1JDT 101 AR中能反映BOP廠房的區域報警信息,但其準確報警點信息卻只能在各廠房的監控盤中獲取。所以,一旦發生火災,處理速度就不夠迅速。

3 嶺澳核電站JDT系統改進建議

3.1 增加重要區域的火災預警功能

(1)常規島+16.00 m電纜層的火災預警。 建議在常規島+16.00 m電纜層增加一套火災預警系統,此系統可以近年來線性感溫電纜技術發展所取得的主要成果——FTLD測溫電纜——作為系統的主要檢測元件。此系統的主要特點為:

· 可克服傳統感溫電纜在-40℃~+68℃之間的盲區;

· 既能測定溫度異變的幅度和速率,又能確定溫度異變的地點;

· 具有本質安全型特性和精確無誤報的優良品質。

    此套火災報警系統的實施具有可操作性,其設計、安裝和調試投運過程不影響原JDT系統的正常運行;在其投運后,可與原JDT系統并列運行,從而可檢驗其精確無誤報的火災預警功能。

(2)RCP的火災探測。 為了避免RCP的高劑量輻射,RCP的感煙探頭安裝在遠離RCP的SAM盤中,RCP附近的空氣成分通過風機和取樣管傳送至SAM盤中的感煙探頭中。 建議再增加一套帶過濾器的激光探測器與SAM盤中的感煙探頭并列運行,以形成所謂的RCP空氣采樣火災預警系統。此系統能對RCP周圍的空氣樣品進行分析,對空氣中燃燒產生的微粒加以測定,由此給出準確的煙霧濃度值,并根據預先設定的報警煙霧濃度值發出火災警報。空氣采樣火災預警系統的報警時間應比原JDT系統(感煙探頭)早數小時以上,從而有效地保護了RCP的安全。

3.2 改善人機接口界面 建議在公共控制間L711增加一臺工控機,作為1JDT 101 AR和2JDT 201 AR的公共上位機。在此上位機中,分別制作形象生動和直觀的1、2號機核島各監測點以及常規島和BOP各區域的火災監測畫面。當出現火災時,運行人員能根據上位機顯示的畫面和聲光報警信號迅速準確地定位火災點。

3.3 BOP火災探測集中控制系統 建議建立BOP火災探測集中控制系統,此系統的上位機可設置在YA或TC廠房,BOP所有廠房的火災監測信號均傳送至此上位機中。運行人員在監控除鹽水系統或主開關站的同時即可兼顧監控BOP JDT系統,從而一方面提高了運行人員的工作效率,另一方面也提高了當出現BOP廠房火災時處理的及時性。

4 新建核電站JDT系統的一體化考慮 對新建核電站可將整個JDT系統單獨委托一設計單位進行一體化設計和采購。此設計單位應充分調研JDT系統的最新應用技術,參照GB 50116-98等火災自動報警系統設計規范,對JDT系統進行一體化設計和采購,并負責處理與核島、常規島及BOP相關系統的設計接口。這樣,將會確保新建核電站JDT系統的技術先進性、運行的安全可靠性(接地、防雷和電磁兼容等)以及人機接口界面的友好性,同時也為JDT系統的備品備件的準備和檢修維護創造了良好的條件。


 

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