华龙一号核电机组稳压器波动管热分层专项试验研究

张利刚

中图分类号：TM9 文献标识：A 文章编号：1674-1145（2018）2-000-01

摘要 福清核电5号机组作为全球华龙一号核电机组首堆工程，需要执行稳压器波动管热分层首堆专项试验，用于监测稳压器波动管热分层和热位移，以验证改进设计的有效性。由于该试验并无正式设计方案，本文针对首堆试验的试验实施方案进行分析、研究，以满足试验要求。

关键词 稳压器波动管 首堆试验 试验方案

为缓解稳压器波动管热分层问题，华龙一号机组波动管布置在设计上采取了适当改进，福清5号机组作为华龙首堆项目，为验证设计改进的有效性，有必要在福清5号机组热态功能试验阶段对稳压器波动管的温度分布和管道位移进行监测。针对波动管众多温度及位移测点的监测要求及数据存储，结合现场管线布置及环境，分析并提出合适的试验方案以满足专项试验的需求。

一、试验描述

根据监测要求，稳压器波动管热分层及热位移试验需要在热态功能试验阶段连续监测并记录波动管上所有测点位置的温度及位移数据，并同时记录存储试验期间对应的电厂一回路温度、压力等相关参数数据。

由于此试验为首堆试验，在后续机组中并不执行该试验，因此在机组设计中并未考虑试验所需的相关仪表、监测装置及数据存储等设计方案。为完成此项试验，必须针对试验制定相关试验方案以满足试验的需求。

二、试验方案研究

稳压器波动管热分层及热位移试验根据监測要求需要监测稳压器波动管的热分层及热位移数据，并记录一回路相关数据。因此此试验的实现就需要针对温度、位移仪表选型及安装，温度及位移信号的传输、存储等方面进行研究。

（一）仪表选型及安装

温度传感器需要安装在波动管外壁以测量波动管的温度变化，为保证温度测量的准确，需在管道外壁安装保温，另外波动管所处空间狭小。

针对以上温度测量的需求，对于温度探测器建议选用贴片式温度传感器，通过抱箍的形式固定在管道外壁。并且为保证尽量少的热损失，保温层上开孔尽可能少且小，因此温度传感器的延长线采用铠装设计保证耐高温的要求。

对于波动管热位移的测量，位移传感器则选用拉线式，拉线固定在波动管管道上，位移传感器通过在管道外部搭设支架形式进行固定。

（二）温度、位移信号的连接和传输

根据试验要求，需要监测的温度及热位移测点较多，由于现场空间环境限制，避免过多的电缆敷设，可将温度及位移传感器先通过延长线连接到就地、就近分布的接线箱中，再通过接线箱送至控制柜，控制柜也就近布置在核岛中，这样可以减少大量的长距离电缆敷设。

（三）测量数据的存储

温度、位移测量数据可以通过搭设PLC控制系统的形式进行数据的采集、存储，PLC相关IO卡件及存储上满足相关精度及存储方式的要求。由于试验周期较长，为保证在试验期间控制系统的能够稳定、可靠运行，建议控制系统设计采用冗余电源，冗余CPU方案，以保证系统的可靠运行。

由于热试期间核岛厂房内部众多设备运行，厂房内长期处于高温、噪声环境，以及因高温产生的甲醛等有毒气体，为保证人身安全及健康，尽可能少的出入核岛厂房，可以考虑将控制系统与上位机分开布置的方案。可将控制系统布置在核岛内，而将上位机布置在电气厂房。对于控制系统与上位机的通讯问题，由于无光纤贯穿件，可利用核岛内电气贯穿件的备用通道实现通讯，用Modbus RTU通讯协议 ，通讯介质RS485，物理介质双绞线的方式通过电气贯穿件连接至上位机实现通讯。

由于试验期间还需采集电厂一回路相关参数，为实现参数的读取，还需要建立此试验平台控制系统与DCS的数据通讯。上位机与DCS之间通讯可以根据DCS系统可实现的第三方通讯方式进行设置，可依据DCS要求采用TCP/IP协议或者Modbus RTU协议等进行通讯配置。

综上所述几个方面，基本构成了稳压器波动管热分层及热位移试验的试验方案，试验方案的基本功能框图如下图所示：

三、结语

稳压器波动管热分层及热位移专项试验，是华龙一号核电机组首堆试验之一，试验的结果是分析设计改进是否有效的最直接最有效的数据。通过分析并编制上述的试验方案，解决试验中相关数据的采集、存储问题，保证了试验数据的有效性，同时也尽可能减少试验人员的工作量及安全，以最有效、最全面的进行稳压器波动管热分层的设计改进有效性分析，确保华龙一号机组的设计准备、设备稳定和机组安全。

参考文献：

[1] 稳压器波动管热分层监测技术要求.