人员空气闸门电控联锁要求研究

马晓荣　周健伟

【摘 要】人员空气闸门作为反应堆安全壳的组成部分，承担着安全壳通行和保持安全壳密封双重作用。本文介绍了为保证人员空气闸门各项功能，其电控方面应该考虑的联锁等要求，同时分析了核电站使用闸门时对其控制要求的经验反馈，供相似设计参考，有助于减少设计中疏忽和纰漏。

【关键词】人员空气闸门；电控设计；联锁

【Abstract】The personnel airlock as part of the reactor containment， bear the safety containment shell access channel that is sealed， this article describes the various functions to ensure staff personnel airlock electrically controlled aspect that should be considered interlock requirements， simultaneous analysis of the nuclear power plant airlock is to use the experience of feedback control requirements for the similar reference design， reduce design negligence and flaws.

【Key words】Personnel airlock； Electrical control design； Interlock

0 概述

由于现代压水堆核电站实行更高的安全设计标准，安全壳密封功能和承压性能的要求也越来越高。人员空气闸门作为反应堆安全壳的组成部分，其可靠性也至关重要。在核电站运行时人员空气闸门应具有以下功能：保持放射性物质在安全壳内不外泄；限制电离辐射从控制区边界泄漏；确保人员进出通道安全等。为此人员空气闸门设计成双道门体，通过闸门时依次开启、关闭内、外门，来保证安全壳的密封性。闸门结构如图1所示。其通常可以通过手动和电动方式进行操作。其在机械传动上通过各种设计，进行了巧妙设计实现诸如联锁等各种安全设计要求，本文深入研究了为实现人员空气闸门电控功能要求，分析了电控方面应该考虑的电气联锁等方面应该考虑的内容。

1 授权管理

作为安全壳上人员通行的重要通道，人员空气闸门既应具有通行性，又需保证密封性。安装合格后的闸门一般处于一下三种状态之一：

《闸门停运》状态：闸门内、外门锁紧，闸门处于密封状态，双门均禁止打开；

《闸门运行》状态：闸门可依次打开关闭内、外门，人员空气闸门可正常通过闸门；

《闸门双开》状态：闸门同时可打开内、外门，一般建安期间或者符合条件的停堆期间可以双开内外门。

操控人员空气闸门需将闸门从《闸门停运》状态转化为《闸门运行》状态。此过程闸门电控系统需进行授权，以防无关人员误操作。一般情况下闸门电控系统可以通过两种方式获得：一是主控给予准入信号，二是从就地控制柜处获得。其中核电厂主控给予的准入信号控制管理较为严格，但是对于就地授权则管理较为混乱，此授权开关易设置成钥匙开关，钥匙由专人管理，以防止电控系统被随意使用。

2 控制开关基本要求

人员在闸门的基本功能是在核电站运行或者维修时，在不破坏核岛密封性情况下相关人员能够通过闸门进入核电站。这要求闸门需设计双道门体，人员先进打开外门，进入舱体后关闭外门并打开内门，进入核岛内部并关闭内门。

每个闸门都设有三个控制台，三个控制台分别设置在闸门外门、闸门舱内和闸门内门。

同时应配备一个控制柜，其内装有电机控制装置、通风控制装置、电磁离合器控制装置和逻辑控制单元等，其还控制闸门内照明系统及声音报警系统。

控制柜应设置三个状态指示灯，来显示闸门状态：

《闸门停运》绿、《闸门运行》红、《闸门双开》黄。

外门控制台应设置显示装置，能够显示以下信息：

安全壳外压力、安全壳内温度、压力、闸门舱内压力、内开外关门状态、电控连锁装置、错误报警等信息。

外门控制台设置的按钮包括：

《停止》红、《打开外门》绿、《关闭外门》蓝、《灯试》黄、《忽略错误》黄白等。

外门控制台上信号灯包括：

《自动模式》绿、《手动模式》红、《禁止通行》红、《准许进入》绿、《外门锁紧》绿、《外门未锁紧》红、《外门打开》白、《内门锁紧》绿、《内门未锁紧》红、《内门打开》白。

闸门舱内控制台设置的按钮包括：

《紧急停止》红、《打开外门》绿、《关闭外门》蓝、《打开内门》绿、《关闭内门》蓝、《灯试》黄。

闸门舱内控制台上设置的信号灯包括：

《自动模式》绿、《手动模式》红、《外门锁紧》绿、《外门未锁紧》红、《外门打开》白、《内门锁紧》绿、《内门未锁紧》红、《内门打开》白。

内门控制台设置的按钮包括：

《停止》红、《打开内门》绿、《关闭内门》蓝、《灯试》黄。

内门控制台上设置的信号灯包括：

自动模式》绿、《手动模式》红、《外门锁紧》绿、《外门未锁紧》红、《外门打开》白、《内门锁紧》绿、《内门未锁紧》红、《内门打开》白。

为了实现闸门功能，每个控制台控制内外门之间的按钮应设置联锁，即操作外门时，按下内门控制按钮不起作用反之亦然。

为防止不同控制台间同时操作造成的人员或者设备损伤，设置三个控制台之间也应联锁设置。其中一个控制台操作时，除了紧急停止按钮，另外两个控制台应操作无效。同时三个控制台上的指示灯应该同步显示。

为了让安全壳内人员更加快速退出，外门控制台和内门控制台同时操作时，内门控制台的信号具有优先权。

3 电控内外门联锁

为达到内外门不能同时被开启，机械部分设置了机械联锁，使一扇门开启状态下另一扇门不能动作。之前闸门过于依赖于机械联锁，电控方面没有设置联锁，电站在运行过程中某些特定环境下多次出现过机械联锁失效，导致内外门双开的情况，故电控系统中有必要加入额外检测门体状态的联锁功能。一般情况下，闸门门体关闭处设置了关闭触发行程开关，可利用此限位开关在一定程度上避免闸门双开，具体做法为：执行电动操作打开内（外）门时，电机动作前先检测外（内）门关闭限位开关信号是否触发，只有触发门体关闭情况下才能执行开门操作。从以往电站人员空气闸门使用情况来看，由于电控系统过于信任机械联锁装置，在没有以上控制逻辑情况下，闸门出现了数次双开现象，导致了整个核电厂房出现泄漏情况。以上联锁可在电控操作下增加电控部分冗余联锁检测，增加了闸门可靠性。

4 环境参数联锁要求

为保证人员安全，同时为了已在安全壳的人员能够快速撤出安全壳，安全壳内温度高于50℃或者表压超过0.1MPa时，外门控制台上打开外门按钮失效，闸门舱体内打开内门按钮失效。

人员空气闸门操作过程中，压力平衡阀打开后，门体打开前，应先判断闸门内部与安全壳内安全壳外压力差，若压力差大于0.01MPa，电机应停止工作。待压差小于0.002 MPa时，电机启动，门体打开。

5 结语

本文分析了为保证人员空气闸门各项功能，其电控方面应该考虑的联锁等要求，同时分析了核电站使用闸门是对控制要求方面的经验反馈，供相似设计参考，减少设计中疏忽和纰漏。

【参考文献】

[1]RCC-P 法国90万千瓦压水堆核电厂系统设计和建造规则[S].

[2]RCC-M压水堆核岛机械设备设计和建造规则[S].

[3]ETC-C EPR TECHNICAL CODE FOR CIVIL WORKS[Z].

[4]ASME BPVC-III RULES FOR CONSTRUCTION OF NUCLEAT POWER PLANT COMPONENTS[Z].

[责任编辑：杨玉洁]