AP1000核电爆破阀回路测试工具应用及研究

刘辰星 聂森

摘要：根据AP1000核电厂最终安全分析报告（FSAR）第16章电站技术规格书（TS）要求，在機组大修期间需执行爆破阀点火器回路测试试验，对每个爆破阀进行驱动逻辑和相关电气回路验证其可运行性。本文通过梳理爆破阀回路测试试验的技术要求及此前使用西屋爆破阀测试工具的情况，推荐一种国产替代的爆破阀回路测试工具。并通过与国外产品的对比，分析核电爆破阀回路测试工具的优点及推广前景。

关键词：核电;爆破阀;回路测试工具;

1 背景

根据AP1000 核电厂最终安全分析报告（FSAR）第16章电站技术规格书（TS）要求，在机组大修期间需执行爆破阀点火器回路测试试验，对每个爆破阀进行（在移除点火器或者断开点火器电缆接线的状态下）驱动逻辑和相关电气回路验证其可运行性，以保证爆破阀驱动功能在每一个换料周期内都能满足电站技术规格书的要求。

2 核电爆破阀回路测试工具应用背景

爆破阀回路测试试验项目简介：

该试验目的为检查爆破阀相关驱动设备的功能性能正常，内容包括以下几方面：

爆破阀点火回路试验：通过爆破阀试验工具自动触发完成试验，检查爆破阀驱动单元的驱动能力，通过数据记录仪进行试验电流采集;针对保护系统所控制的所有爆破阀点火回路进行试验。

检查爆破阀相关设备接口模块（CIM）所在机柜电源冗余性：在做好就地设备防误动措施后，在响应机柜内将其中一路机柜供电断开，检查机柜供电模块上空开冗余供电输出电压是否满足要求;

注入闭锁装置解锁逻辑试验：针对注入闭锁装置开关量信号（主控室手动解锁开关、主控室/备控室切换开关、蓄电池充电器电压低信号）解锁逻辑进行验证;

爆破阀所在机柜的爆破阀控制器驱动设备试验：在机柜侧，用电阻模拟点火器替换就地点火器，通过操作对应CIM完成爆破阀驱动信号发出，通过数据记录仪验证爆破阀控制器输出电流满足要求;

检查爆破阀点火器电缆连续性以及阀位检查：用数字万用表电阻档测量SVC机柜内爆破阀点火器就地侧电缆回路电阻，确认回路电阻满足要求。

其中爆破阀点火回路试验及爆破阀控制器驱动设备试验章节需使用爆破阀回路测试工具执行。根据以往经验，使用西屋爆破阀回路测试工具在执行此试验期间，每次仅能针对一个爆破阀点火器进行测试，执行一个爆破阀回路测试需工时约4小时，对所有16个爆破阀测试共需要约64小时，需要耗费大量的人力物力。使用西屋爆破阀回路测试工具无法自动计算试验结果仅能通过人工进行计算记录，存在人因失误的风险。此外，若西屋提供的爆破阀测试工具发生故障，需要花费高额的费用进行设备维修，成本非常高、效率较低。

3 潜在国产替代产品介绍

根据ADS&IRWST注入闭锁和爆破阀测试试验执行内容原理分析，爆破阀回路测试工具至少需满足以下要求：

3.1设计要求

爆破阀回路测试工具需实现爆破阀控制回路的功能和性能的测试。通过对爆破阀回路测试，确认满足爆破阀接口控制要求。

爆破阀控制器输入和输出需满足一定的时序要求，爆破阀控制时序需首先输出ARM指令后，在要求时间内输出FRIE指令。

爆破阀回路测试工具，还应满足如下要求：

爆破阀回路测试工具应能实现同时对电厂所有爆破阀控制回路进行测试。

每个爆破阀回路测试通道应包括ADS&IRWST注入闭锁和爆破阀测试试验所需的所有信号的监测。

ARM信号输出（DO输出）应满足机柜相应部件供电的要求。

FIRE信号输出（DO输出）应满足机柜相应部件供电的要求。

爆破阀控制器输出信号为电流信号，爆破阀回路测试工具应满足监测出发电流输入信号。

爆破阀回路测试工具应能自动截取监测信号的时间。

3.2性能要求

对于爆破阀回路测试工具，需满足以下性能指标要求：

计时精度要求

高精度功率可调电组精度要求

电流监测精度要求

3.3接口要求

3.3.1硬接线接口

爆破阀回路测试工具包括的硬接线接口用于向爆破阀控制器发送ARM和FIRE指令。硬接线接口应与爆破阀控制器接口匹配。

3.3.2 通信接口

为了适应各种环境的应用，爆破阀回路测试工具应具备至少两种通信接口。

4 与国外爆破阀回路测试工具对比分析

与国外爆破阀回路测试工具相比，国产替代产品可具有以下优点：

1）可同时对多个爆破阀进行回路测试

根据以往经验，使用西屋爆破阀测试工具执行一个爆破阀回路测试需工时约4小时，对所有16个爆破阀测试共需要约64小时。此产品研发成功，可同时对现场PMS单序列所有爆破阀控制器同时执行回路测试。

2）减少了大量拆接线工作，节省了执行试验的大量人力物力。

3）试验结果在精度上满足验收准则，可实现试验结果自主计算，实现爆破阀测试的及时性、完整性、数据的可追溯性和可操作性的要求。

4）此工具可实现测试工作/工具维护自主化目标，避免了因西屋爆破阀测试工具发生故障，引起的高额的设备维修费用。

5 总结

本文通过梳理目前核电核爆破阀回路测试试验的技术要求，推荐一种潜在的国产爆破阀回路测试工具，与国外产品相比，有着更高的可观测性和可维护性，并且可以实现自主维修。国产替代工具性能稳定，在精度、适用性、可靠性、经济性等各方面的技术指标不低于国外同类产品。在软/硬件配置上还存在优化空间，具有更强的市场经济竞争力。AP1000技术作为国家重点引进的技术，本爆破阀回路测试工具也可推广到其他筹建的AP1000机组。此外，通过优化推广后可大批量的生产，随着我国后续核电的并网发电，在后续批准机组中推广此产品，可带来巨大的经济回报。

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作者简介：刘辰星（1988-），男，工学学士，山东核电有限公司，主要从事AP1000反应堆保护系统相关工作.