一、項目背景
三代堆示范工程建設，是我國核能戰(zhàn)略“三步走”的關鍵環(huán)節(jié)，也是新時代、新形勢下中國核工業(yè)發(fā)展的標志性工程。示范工程對于實現(xiàn)核燃料閉式循環(huán)、促進我國核能可持續(xù)發(fā)展，推動地方經(jīng)濟建設具有重要意義。我國核能發(fā)展戰(zhàn)略“三步走”——熱中子反應堆、快中子增殖堆、受控核聚變堆。我國三代堆下一步的發(fā)展，具備商用核電站功率規(guī)模的示范性大型反應堆的研發(fā)是一個必然趨勢。由于三代堆示范工程的技術方案在很大程度上已經(jīng)非常接近商用堆參數(shù)，這使得在示范工程的技術選擇上有較多的經(jīng)驗可以借鑒。總的來說，示范堆的技術選擇是參照第四代核能系統(tǒng)的部分目標，結合中國的實際進行最終選擇的結果。600 MW示范(CFR600)項目是中核集團公司工程重點項目。
本項目致力于適用于三代堆電磁泵的IE級控制柜的研究，針對三代堆涉鈉回路的電磁泵，以提高可靠性為目標，自主研發(fā)一套無CPU純硬件電路的控制器，實現(xiàn)白主知識產(chǎn)權的示范三代堆電磁泵控制柜的設計、生產(chǎn)制造,產(chǎn)品前景廣闊。本項目作為國內(nèi)第一套適用于三代堆的IE級電磁泵控制系統(tǒng)，技術水平完全對標俄羅斯三代堆產(chǎn)品，可使國內(nèi)控制柜技術再上一個臺階，提高國產(chǎn)控制柜的制造水平，增加我國白動化控制行業(yè)在高端市場的競爭力；同時，由于應用場景的特殊性，本項目實現(xiàn)后，對國防建設有著重大意義。
通過對三代堆電磁泵的IE級控制柜的產(chǎn)業(yè)化，能夠掌握三代堆涉鈉回路電磁泵控制柜的核心設計制造技術，并滿足推廣至其它堆型核電站包括軍核以及船用的可行性，使該產(chǎn)品的設計、制造水平達到國際領先水平。
二、核心技術
1)自診斷功能:電磁泵控制柜要求具有較高的診斷覆蓋率水平；并且能夠實時進行故障診斷；硬件白診斷技術主要包括異構的通道報警信號對比診斷和設定參數(shù)長時間時漂下的偏差報警等。通過監(jiān)測和保護單元中監(jiān)測模塊對安全通道的電流和溫度變送模塊輸出的4-20mA電流進行采樣；并與設定值比較得出報警狀態(tài)；同時還要通過數(shù)顯單元中的診斷電路來采樣非安全通道的電流和溫度變送模塊數(shù)掘七較來診斷硬件電路是否正常；通過調整設定值時記錄的數(shù)據(jù)和長時間運行狀態(tài)下采集的設定值數(shù)據(jù)進行對比，從而對時漂偏差進行判斷和報警。
2核安全設計:為滿足核級質量鑒定要求，包括熱老化抗震、EMC等要求，通過進行元件選型、電氣邏輯設計、機柜結構設計、控制器功能和結構設計等電氣設計和儀控設計，使控制柜達到IE級要求，并且能滿足示范三代堆的功能和性能需求。
三、原理
總體設計功能如下:控制單元設計主要完成控制驅動單元輸出5個等級的電壓來調節(jié)電磁泵設備本體的流量與揚程的工作；監(jiān)測和保護單元主要對驅動單元輸出的電壓信號、電流信號及監(jiān)測設備本體溫度的熱電偶信號以及控制柜內(nèi)溫度等進行監(jiān)測，并且在必要時給出報警信號保護設備安全；顯示單元主要對監(jiān)測和保護單元送來的信號進行就地指示。
控制柜整體邏輯如下:當系統(tǒng)上電啟動后進行白檢和故障檢查，當出現(xiàn)報警信號則等待人工檢查;檢查通過后判斷工作模式為遠程模式或就地模式。遠程模式下，控制柜只接收DCS信號，根據(jù)DCS發(fā)送的指令信號，按順序操作，接收到啟動信號時，反饋給DCS相同的啟動信號，然后依次執(zhí)行預熱、低、半、高、滿五檔工作模式，并將這些信號反饋給DCS。與此同時，控制柜采集電壓、電流、溫度和相序信號,并進行判斷,如果出現(xiàn)故障現(xiàn)象則報警，將控制柜輸出切斷，然后等待人工檢查。故障消失后，等待人工給出就地復位信號，進入等待模式重新開始。如果沒有出現(xiàn)故障現(xiàn)象，則持續(xù)工作到生產(chǎn)完畢，然后等待DCS的信號，依次執(zhí)行滿、高、半、低、預熱和停止，最后進入等待模式，等待下一次的運行。如果DCS直接發(fā)送停止信號，則電磁泵直接停止運行，等待下一次運行的命令。
就地模式下，控制柜只接收柜門操作面板上的信號，并反饋給DCS故障信號。根據(jù)就地操作指令信號，按順序操作，接收到啟動信號時，反饋給DCS啟動信號，然后依次執(zhí)行預熱、低、半、高、滿五檔工作模式，與此同時，控制柜采集電壓、電流、溫度和相序信號，并進行判斷，如果出現(xiàn)故障現(xiàn)象則報警，故障信號反饋給DCS，且將控制柜輸出切斷，然后等待人工檢查。故障消失后，等待人工給出就地復位信號，進入等待模式重新開始。如果沒有出現(xiàn)故障現(xiàn)象，則持續(xù)工作到生產(chǎn)完畢，則持續(xù)工作到生產(chǎn)完畢，然后等待就地操作的信號，依次執(zhí)行滿、高、半、低、預熱和停止，最后進入等待模式，等待下一次的運行。
無論是遠程還是就地模式下，當機柜面板上的急停按鈕被按下時，產(chǎn)生報警信號且電磁泵停止運行。急停按鈕復位后，按下復位按鈕方可以重新啟動設備。
四、主要技術指標1.輸入輸出功能:
·8路48V脈沖信號DI:脈寬500ms ;
·8路干觸點DO:負載能力48VDC, 1OmA ;
·4路溫度變送器電流輸出:4~20mA，精度誤差不超過±2%FS;
·3路0-380V電壓輸入:精度誤差不超過±1%FS;·3路0-220A電流輸入:精度誤差不超過±1%FS;·5路0-350℃溫度輸入:精度誤差不超過±2%FS。2.抗震等級:I類
3.環(huán)境要求
(⑴機柜工作溫度:10-~35℃;(2y包裝儲運溫度:-5℃~70℃;(3)包裝儲運最大相對濕度<100%;(4)工作時交變濕熱要求:5%~95%;(5)防護等級:IP30;
(6)樓層標高:+15.0Om;
(7)異常運行條件下環(huán)境溫度:+40°℃~+45℃。
五、鑒定試驗
產(chǎn)品已通過全套鑒定試驗,試驗項目包括:
·熱老化試驗·機械操作試驗
·外殼防護等級試驗·保護電路有效性
·溫升試驗·知路耐受強度
·電氣間隙和爬電距離試驗
·絕緣電阻和介電強度試驗
·物理性能檢查·基本性能試驗
·邏輯功能試驗·供電電壓變化試驗
·低溫存儲試驗·高溫存儲試驗
·溫度快變化試驗·交變濕熱試驗
·振動試驗·電磁兼容性試驗
·長期穩(wěn)定性試驗·抗震試驗
·最終基本試驗
