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摘 要：仪用压空是核电厂重要系统，关系着核安全。当核电厂失去仪用压空后，众多核安全相关仪表和阀门处于失效状态，这会给核电厂安全造成严重威胁。本文通过对秦山三厂仪用压空系统功能、流程、控制原理的介绍，并结合自身实际工作，对在机组大修后，启动仪用压空出现的压力突然下降的现象，从控制原理上加以分析，并预想了可能出现的严重后果，最后在大修后启动程序上，提出合理可行的改进措施。
关键词：仪用压空 启动程序 分析问题 改进措施
中图分类号：TM623.8 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2021）05（c）-0039-03
NPP-3 Instrument Air System Start-up Optimization After Overhaul
CHENG Qian
（China Nuclear Power Operation Management Co.， Ltd.，Jiaxing，Zhejiang Province，314300 China）
Abstract： Instrument compressed air is an important system in nuclear power plant， which is related to nuclear safety. When the nuclear power plant loses instrument compressed air， many nuclear safety related instruments and valves are in failure state， which will pose a serious threat to the safety of the nuclear power plant. Based on the introduction of the function， process and control principle of the instrument compressed air system in NPP-3， and combined with their own actual work， this paper analyzes the phenomenon of sudden pressure drop in the starting instrument compressed air after the unit overhaul， anticipates the possible serious consequences， and finally puts forward reasonable and feasible improvement measures in the starting procedure after the overhaul.
Key Words： Instrument compressed air; Start program; Analyze problem; Improvement measures
在秦山三厂大修后启动仪用压空系统过程中，根据启动程序启动仪用压空系统2台仪表压空机（并入ES8）以及2台干燥塔后，储气罐压力880kPa左右[1]。在现场未发现压空泄漏情况下，1#缓冲罐和2#缓冲罐压力只有500kPa左右，并有逐渐降低的趋势，而2台压缩机由于ES8控制均未带载。这一情况如果没有及时发现，可能导致失去仪用压空，造成严重后果[2]。
1 秦山三厂仪用压空系统介绍
1.1 仪用压空系统的目的和功能
向电站内的控制仪表、气动阀、空气闸门提供可靠、清洁、无油、干燥（露点低于-40℃）的压缩空气，同时也为冷冻水系统膨胀水箱气空间和消防系统预作用喷淋阀下游管道供气[3]。
1.2 仪用压空系统的流程简介
配置2台100%容量的压缩机，系统压力维持在840kPa～900kPa。压缩机从其所在房间吸入空气，向缓冲罐供气，经2台100%容量的干燥器及其前置和后置过滤器对压缩空气进行净化和干燥后，压缩空气进入储气罐，经仪表压空分配管网向各厂房的仪表压空用户供气[4]。厂用压空系统作为仪表压空系统的备用气源，在仪表压空母管低压力时，经电磁阀供气至2台仪表压空压缩机出口母管[5]。系统的流程示意见图1。
1.3 仪用压空系统控制介绍
1.3.1 压缩机起/停和加载/卸载
一台压缩机先导（Lead），另一台压缩机滞后（Lag）模式运行，由位于压缩机控制盘台上的远程控制器（ES8）通过基于时间的顺序转换器来控制[6]。
仪用压空系统母管压力下降到840kPa时，处于先导（Lead）的压缩机自动加载，母管压力达到900kPa时自动卸载;母管压力低于900kPa并持续5min，滞后（Lag）的压缩机起动加载，母管压力达到900kPa时自动卸載。根据仪表压空母管压力和压缩机起停次数，在压缩机连续空载运行一定时间后，自动停运[7]。
压缩机远程控制器（ES8）不可用时，2台压缩机分别由其就地控制盘台控制。
压缩机控制盘台上的远程控制器（ES8）根据储气罐出口的压力控制2台压缩机的起/停和加载/卸载，压缩机由就地控制盘台控制时，根据相应压缩机出口压力控制压缩机的起/停和加载/卸载。 1.3.2 仪用压空机顺序选择器（ES8）控制介绍
ES8是一个独立的中央控制系统，该控制器会通过起动、加载、卸载和停运根据次序连接的压缩机来调节管网压力，使其保持在可设定的限值范围内[8]。
正常情况下，2台仪表压空机都并入ES8控制;通常一台空压机运行，另一台处于热备用状态。
根据ES8中压力控制带的设置，空压机在840kPa时开始加载，在900kPa卸载，如果一台空压机在5min内不能将系统压力从840kPa提升到900kPa，则第二台空压机自动启动，使压力尽快上升到900kPa。
2 仪用压空系统大修后正常启动程序以及问题
2.1 仪用压空系统大修后启动程序
仪用压空系统大修后启动程序如图2所示。
2.2 仪用压空系统大修后启动问题
在大修中，按照以上程序启动仪用压空系统，将2台压缩机并入ES8启动后，发现由于2台干燥塔露点低，频繁处于干燥再生状态，储气罐压力正常，而1#缓冲罐和2#缓冲罐压力逐渐下降。而压缩机并未加载，现场未出现漏气状况，如果不加以干预，1#缓冲罐和2#缓冲罐压力有降到0kPa的风险。
2.3 仪用压空系统大修后启动问题分析
由于远程控制器ES8根据3#贮气罐出口的压力信号控制2台压缩机起/停和加载/卸载，而将2台压缩机并入ES8后，2台缓冲罐压力下降不会导致2台压缩机启动。
这种情况可能会导致严重后果，由于仪用压空系统在大修时切换到备用气源（厂用压空系统）供气，而投运仪用压空系统后，将会切换到仪用压空系统供气。根据工艺设计准则得知，在停堆大修期间，反应堆厂房内的仪表压空用户耗气率为240m3/h，辅助厂房内的仪表压用户耗气率为111m3/h，由于缓冲罐容量为5.9m3，约1min耗尽，无法满足供气量，当仪表压空系统母管压力下降到840kPa时，ES8触发处于Lead的压缩机启动，而压缩机能力为1100m3/h。考虑到最坏的情况，假如这期间1#缓冲罐和2#缓冲罐压力降到0kPa，而1#缓冲罐和2#缓冲罐容量均为11.4m3，压缩机将其大约1.25min充满。即便2台压缩机同时加载，也需要大约0.63min。
考虑到这期间仪用压空母管压力会持续下降，仪表压空母管压力低于800kPa时，在主控室触发报警，当压力开关低于780kPa时，相应机组的仪表压空备用气源电磁阀自动打开，服务压空向仪表压空供气，而供气接口在2台缓冲罐上游，约1.25min才能将其充满。辅助厂房和汽轮机厂房的非重要仪表压空用户供气支管电磁阀在仪表压空系统压力低（740kPa持续5s）自动关闭，气动阀失去仪表压空用户供气，甚至可能导致反应堆厂房内的3个仪表压空贮气罐压力低报警，当仪用压空集管压力小于650kPa时，满足机组应急运行规程入口条件，导致机组停堆停机。
综合来看，机组重要气动阀失去仪用压空为大概率事件，短时间内可能对机组安全造成严重威胁。
3 仪用压空系统大修后启动程序改进措施
改进措施的总体思路：针对以上的风险，建议机组停堆大修后，首次启动仪表压空系统，对ES8送电后，应先单机就地启动，确认空压机压力上升并稳定在860kPa左右。然后启动2台干燥器，等待2台干燥器充分再生后，压缩机出口2台缓冲罐压力稳定后，再将2台空压机并入ES8。
4 结语
本文通过对大修后仪用空系统的启动改进优化，并在秦山三厂大修中得到应用，有效地避免了通过ES8启动仪用空压机过程中，由于2台缓冲罐压力下降而ES8无法使空压机带载，大修后厂房中重要气动阀失去仪用压空等恶劣情况的发生。
参考文献
[1] 郑志兴.核电站反应堆控制保护系统的设计与研究[D].广州：华南理工大学，2019.
[2] 王欣，贾杰，王静涛.核电站涉网保护可视化校验技术[J].科技视界，2021（4）：36-37.
[3] 冯文明.核电厂实物保护系统信息安全技术研究[J].产业与科技论坛，2021，20（10）：42-43.
[4] 赵中毫，刘晓飞，杨哲.核电厂常规岛阀门检修项目优化管理分析[J].项目管理技术，2021，19（5）：149-153.
[5] 姚广楠.柴油机带载仪用压空系统试验的问题分析[J].仪器仪表用户，2018，25（4）：96-98.
[6] 郝庆福，王剛.核电站常规岛仪用压空量计算方法分析[J].产业与科技论坛，2018，17（7）：67-68.
[7] 刘新利.海阳核电厂设备监造管理实践[J].核安全，2021，20（2）：18-24.
[8] 侯宇驰.核电站保护安全监测系统研究及应用[D].长春：吉林大学，2020.
关键词：仪用压空 启动程序 分析问题 改进措施
中图分类号：TM623.8 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2021）05（c）-0039-03
NPP-3 Instrument Air System Start-up Optimization After Overhaul
CHENG Qian
（China Nuclear Power Operation Management Co.， Ltd.，Jiaxing，Zhejiang Province，314300 China）
Abstract： Instrument compressed air is an important system in nuclear power plant， which is related to nuclear safety. When the nuclear power plant loses instrument compressed air， many nuclear safety related instruments and valves are in failure state， which will pose a serious threat to the safety of the nuclear power plant. Based on the introduction of the function， process and control principle of the instrument compressed air system in NPP-3， and combined with their own actual work， this paper analyzes the phenomenon of sudden pressure drop in the starting instrument compressed air after the unit overhaul， anticipates the possible serious consequences， and finally puts forward reasonable and feasible improvement measures in the starting procedure after the overhaul.
Key Words： Instrument compressed air; Start program; Analyze problem; Improvement measures
在秦山三厂大修后启动仪用压空系统过程中，根据启动程序启动仪用压空系统2台仪表压空机（并入ES8）以及2台干燥塔后，储气罐压力880kPa左右[1]。在现场未发现压空泄漏情况下，1#缓冲罐和2#缓冲罐压力只有500kPa左右，并有逐渐降低的趋势，而2台压缩机由于ES8控制均未带载。这一情况如果没有及时发现，可能导致失去仪用压空，造成严重后果[2]。
1 秦山三厂仪用压空系统介绍
1.1 仪用压空系统的目的和功能
向电站内的控制仪表、气动阀、空气闸门提供可靠、清洁、无油、干燥（露点低于-40℃）的压缩空气，同时也为冷冻水系统膨胀水箱气空间和消防系统预作用喷淋阀下游管道供气[3]。
1.2 仪用压空系统的流程简介
配置2台100%容量的压缩机，系统压力维持在840kPa～900kPa。压缩机从其所在房间吸入空气，向缓冲罐供气，经2台100%容量的干燥器及其前置和后置过滤器对压缩空气进行净化和干燥后，压缩空气进入储气罐，经仪表压空分配管网向各厂房的仪表压空用户供气[4]。厂用压空系统作为仪表压空系统的备用气源，在仪表压空母管低压力时，经电磁阀供气至2台仪表压空压缩机出口母管[5]。系统的流程示意见图1。
1.3 仪用压空系统控制介绍
1.3.1 压缩机起/停和加载/卸载
一台压缩机先导（Lead），另一台压缩机滞后（Lag）模式运行，由位于压缩机控制盘台上的远程控制器（ES8）通过基于时间的顺序转换器来控制[6]。
仪用压空系统母管压力下降到840kPa时，处于先导（Lead）的压缩机自动加载，母管压力达到900kPa时自动卸载;母管压力低于900kPa并持续5min，滞后（Lag）的压缩机起动加载，母管压力达到900kPa时自动卸載。根据仪表压空母管压力和压缩机起停次数，在压缩机连续空载运行一定时间后，自动停运[7]。
压缩机远程控制器（ES8）不可用时，2台压缩机分别由其就地控制盘台控制。
压缩机控制盘台上的远程控制器（ES8）根据储气罐出口的压力控制2台压缩机的起/停和加载/卸载，压缩机由就地控制盘台控制时，根据相应压缩机出口压力控制压缩机的起/停和加载/卸载。 1.3.2 仪用压空机顺序选择器（ES8）控制介绍
ES8是一个独立的中央控制系统，该控制器会通过起动、加载、卸载和停运根据次序连接的压缩机来调节管网压力，使其保持在可设定的限值范围内[8]。
正常情况下，2台仪表压空机都并入ES8控制;通常一台空压机运行，另一台处于热备用状态。
根据ES8中压力控制带的设置，空压机在840kPa时开始加载，在900kPa卸载，如果一台空压机在5min内不能将系统压力从840kPa提升到900kPa，则第二台空压机自动启动，使压力尽快上升到900kPa。
2 仪用压空系统大修后正常启动程序以及问题
2.1 仪用压空系统大修后启动程序
仪用压空系统大修后启动程序如图2所示。
2.2 仪用压空系统大修后启动问题
在大修中，按照以上程序启动仪用压空系统，将2台压缩机并入ES8启动后，发现由于2台干燥塔露点低，频繁处于干燥再生状态，储气罐压力正常，而1#缓冲罐和2#缓冲罐压力逐渐下降。而压缩机并未加载，现场未出现漏气状况，如果不加以干预，1#缓冲罐和2#缓冲罐压力有降到0kPa的风险。
2.3 仪用压空系统大修后启动问题分析
由于远程控制器ES8根据3#贮气罐出口的压力信号控制2台压缩机起/停和加载/卸载，而将2台压缩机并入ES8后，2台缓冲罐压力下降不会导致2台压缩机启动。
这种情况可能会导致严重后果，由于仪用压空系统在大修时切换到备用气源（厂用压空系统）供气，而投运仪用压空系统后，将会切换到仪用压空系统供气。根据工艺设计准则得知，在停堆大修期间，反应堆厂房内的仪表压空用户耗气率为240m3/h，辅助厂房内的仪表压用户耗气率为111m3/h，由于缓冲罐容量为5.9m3，约1min耗尽，无法满足供气量，当仪表压空系统母管压力下降到840kPa时，ES8触发处于Lead的压缩机启动，而压缩机能力为1100m3/h。考虑到最坏的情况，假如这期间1#缓冲罐和2#缓冲罐压力降到0kPa，而1#缓冲罐和2#缓冲罐容量均为11.4m3，压缩机将其大约1.25min充满。即便2台压缩机同时加载，也需要大约0.63min。
考虑到这期间仪用压空母管压力会持续下降，仪表压空母管压力低于800kPa时，在主控室触发报警，当压力开关低于780kPa时，相应机组的仪表压空备用气源电磁阀自动打开，服务压空向仪表压空供气，而供气接口在2台缓冲罐上游，约1.25min才能将其充满。辅助厂房和汽轮机厂房的非重要仪表压空用户供气支管电磁阀在仪表压空系统压力低（740kPa持续5s）自动关闭，气动阀失去仪表压空用户供气，甚至可能导致反应堆厂房内的3个仪表压空贮气罐压力低报警，当仪用压空集管压力小于650kPa时，满足机组应急运行规程入口条件，导致机组停堆停机。
综合来看，机组重要气动阀失去仪用压空为大概率事件，短时间内可能对机组安全造成严重威胁。
3 仪用压空系统大修后启动程序改进措施
改进措施的总体思路：针对以上的风险，建议机组停堆大修后，首次启动仪表压空系统，对ES8送电后，应先单机就地启动，确认空压机压力上升并稳定在860kPa左右。然后启动2台干燥器，等待2台干燥器充分再生后，压缩机出口2台缓冲罐压力稳定后，再将2台空压机并入ES8。
4 结语
本文通过对大修后仪用空系统的启动改进优化，并在秦山三厂大修中得到应用，有效地避免了通过ES8启动仪用空压机过程中，由于2台缓冲罐压力下降而ES8无法使空压机带载，大修后厂房中重要气动阀失去仪用压空等恶劣情况的发生。
参考文献
[1] 郑志兴.核电站反应堆控制保护系统的设计与研究[D].广州：华南理工大学，2019.
[2] 王欣，贾杰，王静涛.核电站涉网保护可视化校验技术[J].科技视界，2021（4）：36-37.
[3] 冯文明.核电厂实物保护系统信息安全技术研究[J].产业与科技论坛，2021，20（10）：42-43.
[4] 赵中毫，刘晓飞，杨哲.核电厂常规岛阀门检修项目优化管理分析[J].项目管理技术，2021，19（5）：149-153.
[5] 姚广楠.柴油机带载仪用压空系统试验的问题分析[J].仪器仪表用户，2018，25（4）：96-98.
[6] 郝庆福，王剛.核电站常规岛仪用压空量计算方法分析[J].产业与科技论坛，2018，17（7）：67-68.
[7] 刘新利.海阳核电厂设备监造管理实践[J].核安全，2021，20（2）：18-24.
[8] 侯宇驰.核电站保护安全监测系统研究及应用[D].长春：吉林大学，2020.