楊　卿

摘要:DCS系統(tǒng)安裝是核電建設(shè)的一個關(guān)鍵路徑。文章主要是站在DCS安裝專業(yè)的角度,闡述了紅沿河核電一期工程DCS系統(tǒng)在合同簽訂、計劃制定、上游設(shè)計、施工準備、安裝施工、檢查驗收、設(shè)備保護等方面的實踐與探索,詳細說明了與安裝相關(guān)的應(yīng)特別關(guān)注的各類問題及經(jīng)驗總結(jié)。

關(guān)鍵詞:CPR1000;核電機組;DCS系統(tǒng)

中圖分類號:F407文獻標識碼:A

文章編號:1674-1145(2009)23-0131-02

一、紅沿河DCS系統(tǒng)簡介

(一)紅沿河核電機組類型

CPR1000全稱是中國改進型壓水堆核電技術(shù),是中國核動力研究設(shè)計院與中廣核合作,在法國法瑪通M310技術(shù)版本基礎(chǔ)之上,進行引進、消化、吸收并結(jié)合20多年來的漸進式改進和自主創(chuàng)新形成擁有自主品牌的“二代加”百萬千瓦級壓水堆核電技術(shù)。目前我國核電事業(yè)正在高速發(fā)展,按照國家《核電中長期發(fā)展規(guī)劃》,到2020年,我國核電裝機容量將達到4000萬千瓦,同時在建1800萬千瓦,占電力總裝機容量的4%。目前國家已批準建設(shè)的CPR1000核電機組已達十幾臺。三代核電技術(shù)AP1000在中國推廣之前,它將成為中國核電的主力堆型。紅沿河核電一期工程的四臺百萬千瓦機組采用的就是CPR1000核電技術(shù)路線。

(二)紅沿河核電DCS系統(tǒng)

1.核電控制系統(tǒng)。從我國已經(jīng)建成的核電廠來看,早期建設(shè)的核電廠都是以模擬量組合單元儀表為主的控制系統(tǒng)。這些系統(tǒng)相對于DCS系統(tǒng)來說使用效率較低,而且維護成本高。現(xiàn)階段應(yīng)用比較典型的核電全數(shù)字化儀控系統(tǒng)有:日本的日立等公司開發(fā)的Nucamm-90系統(tǒng)、法國法瑪通公司的N4控制系統(tǒng)、美國西屋公司的Eagle21+WDPFⅡ系統(tǒng),以及我國田灣核電站及嶺澳二期核電站所采用的德國西門子公司的Teleperm XP+XS系統(tǒng)等。

2.紅沿河核電機組的DCS系統(tǒng)簡介。紅沿河DCS系統(tǒng)采用的是日本三菱公司MELTAC-Nplus R3(安全級)及中國廣利核公司HOLLiAS MACS(非安全級)。MELTAC-Nplus R3主要完成與核安全相關(guān)的功能;HOLLiAS MACS主要完成機組正常運行時的控制及監(jiān)測功能。

二、紅沿河核電機組DCS系統(tǒng)安裝的特點

(一)DCS設(shè)備間的安裝空間狹小

由于紅沿河核電機組的土建結(jié)構(gòu)是沿用法國法瑪通M310,它的儀控設(shè)備間是為模擬量組合單元儀表為主的控制系統(tǒng)設(shè)備而設(shè)計的,沒有設(shè)電纜夾層,而且房間的層高較小。紅沿河DCS機柜為上進線方式,電纜托盤,通風(fēng)系統(tǒng)全部在機柜上方,與機柜頂部的空間過小,這給DCS設(shè)備安裝、電纜敷設(shè)和端接帶來較大困難。

(二)DCS設(shè)備體積大

紅沿河DCS設(shè)備中有大量兩聯(lián)體及三聯(lián)體機柜,體積大;DCS系統(tǒng)設(shè)備數(shù)量多,布置密集;電氣廠房引入通道空間狹小;施工難度很大。

(三)DCS安裝工期短

雖然三菱公司在核電站DCS系統(tǒng)設(shè)計方面較有經(jīng)驗,但是它對CPR1000機組控制系統(tǒng)的DCS設(shè)計是第一次,設(shè)計難度大、任務(wù)重。

為了充分驗證DCS設(shè)計,給DCS調(diào)試預(yù)留出充分的時間, DCS的安裝時間縮短很多,DCS安裝進度提前于核島總體安裝,因此導(dǎo)致土建、安裝,調(diào)試交叉作業(yè)的局面,加大了DCS安裝及施工協(xié)調(diào)的難度。

三、紅沿河核電機組DCS系統(tǒng)的安裝實踐與探索

(一)合同方面

1.DCS供貨合同。紅沿河DCS供貨合同運用了典型圖的方式來明確甲乙雙方的設(shè)計責(zé)任與供貨邊界,較大程度上避免了單一文字描述可能引起的歧意,此合同比嶺澳二期DCS供貨合同更加完善。

2.DCS安裝合同。紅沿河沒有專門的DCS安裝合同,它包括在總的核島安裝合同中。此合同沒有對DCS臨時空調(diào)采購及安裝予以明確的規(guī)定,此部分內(nèi)容涉及的金額較大,造成在執(zhí)行過程中甲乙雙方對相關(guān)合同的條款理解不同而產(chǎn)生爭議。如果能夠在安裝合同中明確相關(guān)問題就可完全避免上述情況的發(fā)生。

(二)計劃方面

1.DCS專項進度計劃。由于DCS安裝進度提前于核島總體安裝,使得DCS的前期安裝一直處于趕工狀態(tài)。為了應(yīng)對以上問題,需要根據(jù)DCS安裝進度編制DCS施工專項進度計劃。

2.組織機構(gòu)措施。由于DCS安裝涉及的專業(yè)較多,計劃、設(shè)計、采購、土建、安裝、調(diào)試及承包商之間需要建立一個有效的溝通及協(xié)調(diào)平臺,現(xiàn)場成立了由各專業(yè)組成的專項施工協(xié)調(diào)小組,協(xié)調(diào)解決現(xiàn)場施工中的重大問題。

(三)上游設(shè)計方面

1.DCS機柜設(shè)計。由于DCS房間層高過低,而安全級機柜在設(shè)計時未充分考慮到這個問題,造成機柜的頂部與電纜橋架之間距離過小,設(shè)計院只能采用壓縮電纜橋架間距的方式來解決,這可能導(dǎo)致在電纜敷設(shè)時,電纜托盤空間不足的問題發(fā)生。如果DCS機柜在設(shè)計時就降低適當機柜高度則能徹底解決這問題。

2.通風(fēng)、電纜橋架圖。嶺澳二期DCS橋架布置設(shè)計時,未充分考慮到引入DCS系統(tǒng)的影響,且各專業(yè)之間接口信息交換不充分,導(dǎo)致現(xiàn)場管道、通風(fēng)、電氣各專業(yè)設(shè)備“碰撞”現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生,影響了現(xiàn)場施工進度。紅沿河在進行布置設(shè)計時采用了三維設(shè)計,對相關(guān)機務(wù)、儀控設(shè)備進行三維模型下的驗證,很大程度上避免了以上問題的發(fā)生。

3.電纜清冊、端接圖。根據(jù)嶺澳二期的經(jīng)驗及紅沿河DCS廠家資料、設(shè)計資料確定應(yīng)出版的所有電纜清冊、端接文件,同時根據(jù)計劃出版時間,安裝需求時間,實際出版時間等列出跟蹤表,做專項跟蹤。各方根據(jù)設(shè)計院、三菱及廣利核已交付現(xiàn)場的電纜及端接信息,提前做好電纜敷設(shè)及端接所需材料的分析及準備工作。

(四)施工準備

1.施工方案。DCS設(shè)備中有大量兩聯(lián)體、三聯(lián)體機柜,這些機柜對運輸、吊裝、引入及安裝就位都有著特殊的要求,加之現(xiàn)場運輸通道狹窄,這給DCS現(xiàn)場安裝帶來了非常大的困難和潛在的風(fēng)險?，F(xiàn)場制定了詳細的應(yīng)對方案,編制了《DCS設(shè)備引入方案》。針對安全級機柜的安裝,現(xiàn)場編寫了《DCS安全級機柜攻絲方案》,在方案中充分考慮各種影響因素和應(yīng)對措施。制作專用運輸小車,在電氣廠房內(nèi)運輸DCS設(shè)備。

2.DCS設(shè)備引入通道具備?？紤]調(diào)整通風(fēng)、消防及電纜橋架安裝等與DCS設(shè)備引入的施工邏輯順序,滿足引入通道要求。做聯(lián)體機柜的模型在紅沿河現(xiàn)場模擬運輸,確保現(xiàn)場引入通道暢通。

3.對DCS設(shè)備進行考察。現(xiàn)場到DCS設(shè)備生產(chǎn)車間進行了考察,實地測量紅沿河DCS機柜(特別是兩聯(lián)體及三聯(lián)體機柜)的尺寸,是否與圖紙相符,嶺澳二期就出現(xiàn)過機柜圖與實際設(shè)備尺寸不符,而導(dǎo)致預(yù)埋件必須做加寬處理的問題;詳細了解并確認機柜的防火封堵要求、柜內(nèi)的接地系統(tǒng)的布置,端子柜的配線要求、機柜的吊裝運輸方法等。澄清DCS安裝相關(guān)材料、工具供貨范圍,避免了由于供貨范圍不明確造成的材料、工具短缺而影響安裝進度的現(xiàn)象發(fā)生。清除了多項未來可能影響DCS安裝工作的潛在隱患。

(五)DCS安裝前提條件施工

DCS安裝前提條件:即令DCS設(shè)備具備安裝條件的各項施工活動。這里主要是指房間內(nèi)DCS設(shè)備預(yù)埋件檢查合格;房間移交;DCS房間管道、通風(fēng),電纜橋架、臨時防火框架、防火封堵、通訊、照明、火警等安裝完成;接地系統(tǒng)安裝連接完畢,若系統(tǒng)不可用應(yīng)采用臨時接地系統(tǒng);DCS房間臨時門可用;所有孔洞均已封堵;臨時空調(diào)及除濕機投入使用并具備DCS設(shè)備儲存及運行條件,房間清潔度達到要求。

1.設(shè)備預(yù)埋件的檢查。此項工作應(yīng)盡可能提前檢查,在土建預(yù)埋件圖紙出來時就應(yīng)進行核對。如果等到預(yù)埋件施工甚至是房間移交時檢查,發(fā)現(xiàn)問題再處理就來不及了,將極大影響施工進度。

2.DCS房間移交安裝。房間移交是土建工程向安裝工程過度的一個標志性節(jié)點,重點需關(guān)注如下問題:結(jié)合安裝設(shè)備的房間要求,檢查房間內(nèi)土建工作的完成情況,對不符合要求的要整理出問題清單,并跟蹤落實檢查。

3.電纜橋架、照明、火警及通訊系統(tǒng)的安裝。電纜托盤、照明、火警及通訊安裝完成,不應(yīng)與機務(wù)專業(yè)設(shè)備過近、接觸或碰撞。接地系統(tǒng)安裝連接完畢,若系統(tǒng)不可用,應(yīng)采用臨時接地系統(tǒng)。

4.臨時空調(diào)、除濕機安裝。由于DCS設(shè)備在引入時,正式空調(diào)系統(tǒng)投用還不能投用,只能通過加裝臨時空調(diào)、除濕機的方法保證DCS 設(shè)備在安裝和調(diào)試階段對房間內(nèi)溫濕度的要求。

5DCS控制區(qū)的建立及管理。建立DCS控制區(qū)內(nèi)施工作業(yè)審批制度和人員授權(quán)制度,設(shè)立保衛(wèi)值班,設(shè)專人按時清掃控制區(qū)域?？刂茀^(qū)建立后由于設(shè)計院變更或現(xiàn)場修改產(chǎn)生的工作也需嚴格防塵,焊接及打孔工作需帶吸塵器方可進行工作。在役核電站曾經(jīng)發(fā)生過DCS模塊受灰塵污染而導(dǎo)致三個月停機進行清潔的事件。

(六)DCS系統(tǒng)安裝施工

1.DCS設(shè)備的引入。在設(shè)備引入前加設(shè)DCS先決條件檢查單,由設(shè)備供應(yīng)商認可并簽字后方可進行DCS設(shè)備的引入,且在后續(xù)DCS設(shè)備相關(guān)質(zhì)量計劃中需加入DCS供貨商簽字欄,以保證對現(xiàn)場安裝質(zhì)量的控制。按照引入方案,順著事先規(guī)劃好的引入通道,分批次對DCS設(shè)備進行引入。

2.DCS設(shè)備的安裝。非安全機柜為焊接方式,安全機柜為螺栓固定。對于焊接的機柜:設(shè)備供應(yīng)商針對焊接時對設(shè)備的影響進行分析并提出有效措施,并給出相關(guān)的作業(yè)指導(dǎo)書。

3.DCS電纜敷設(shè)及端接。核實電纜的型號、規(guī)格與數(shù)量是否與設(shè)計圖紙相符。電纜外觀檢查有無損傷;電纜絕緣檢查;在北方寒冷條件下還要特別注意電纜敷設(shè)時的溫度要求。整理出與各DCS機柜的接口清單,統(tǒng)籌相關(guān)電纜在機柜內(nèi)的排列順序和端接次序。

4.設(shè)備安裝后的保護。大部分DCS設(shè)備在安裝完成后至設(shè)備投運要經(jīng)過1～2年的現(xiàn)場保養(yǎng)期,此問題是一個涉及DCS全局的大問題。需要形成移交調(diào)試前的設(shè)備保養(yǎng)清單與保養(yǎng)記錄,此保養(yǎng)清單及保養(yǎng)記錄應(yīng)作為EESR文件中的必備內(nèi)容。

5.安裝竣工狀態(tài)報告。EESR:安裝竣工狀態(tài)報告是安裝活動和調(diào)試活動之間的接口文件,它覆蓋安裝承包商執(zhí)行的所有現(xiàn)場活動。通過該報告業(yè)主可以確認:所有DCS設(shè)備已按照安裝程序和技術(shù)規(guī)范正確無誤地安裝完畢;所有DCS安裝結(jié)束,試驗已經(jīng)完成并符合技術(shù)規(guī)范和要求;DCS系統(tǒng)或子系統(tǒng)的狀態(tài)已全部和正確地作了文件記錄;調(diào)試活動可以在人員和設(shè)備安全有保障的條件下進行。

6.EESR聯(lián)檢與簽字。簽字前3周,組織調(diào)試、設(shè)備采購、業(yè)主及供應(yīng)商代等參加現(xiàn)場聯(lián)檢;聯(lián)檢結(jié)束后開會討論確定意見項;系統(tǒng)消缺完畢,相關(guān)部門簽字檢查后7日內(nèi)完成EESR B版簽字。

四、結(jié)語

核電站全數(shù)字化儀控系統(tǒng)的設(shè)計、制造、安裝在中國仍然是一個新生事物,隨著中國核電的大發(fā)展及核電設(shè)備國產(chǎn)化進程的加快,如何把建成及在建核電站的DCS系統(tǒng)的安裝經(jīng)驗進行總結(jié)并反饋到將要建設(shè)的核電DCS系統(tǒng)的設(shè)計、制造、安裝過程中去,對于形成先進、安全成熟的國產(chǎn)化DCS技術(shù)方案及推進國家核電自主化、標準化、系列化有很重要的作用。

作者簡介:楊卿,供職于遼寧省紅沿河核電廠,研究方向:DCS系統(tǒng)安裝及調(diào)試、檢修,火電DCS系統(tǒng)的安裝、調(diào)試。