一種壓縮空氣系統(tǒng)喪失及后果的分析方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明屬于核電廠設(shè)計(jì)技術(shù),具體涉及一種壓縮空氣系統(tǒng)喪失及后果的分析方法。該方法首先分析壓縮空氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和可能發(fā)生的故障,對(duì)整個(gè)壓縮空氣系統(tǒng)進(jìn)行區(qū)域劃分,分析列出不同區(qū)域壓縮空氣系統(tǒng)的所有用戶,得到各用戶設(shè)備在喪失氣源時(shí)的狀態(tài),分析用戶設(shè)備所在系統(tǒng)或子系統(tǒng)功能由于用戶設(shè)備運(yùn)行狀況變化的響應(yīng)和影響,對(duì)涉及到的眾多系統(tǒng)或子系統(tǒng)功能響應(yīng)和影響分區(qū)域進(jìn)行綜合分析和評(píng)價(jià),找出該壓縮空氣系統(tǒng)喪失的關(guān)鍵后果,完善設(shè)計(jì)方案。本發(fā)明從更全局的角度對(duì)壓縮空氣系統(tǒng)和用戶系統(tǒng)設(shè)備的設(shè)計(jì)進(jìn)行綜合考量,解決了設(shè)計(jì)改動(dòng)帶來(lái)的不確定性影響。該方法可以作為氣源供應(yīng)設(shè)計(jì)的一種補(bǔ)充設(shè)計(jì)方式,并可用于核電站異常處理方法制定的領(lǐng)域。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種壓縮空氣系統(tǒng)喪失及后果的分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于核電廠設(shè)計(jì)技術(shù),具體涉及一種壓縮空氣系統(tǒng)喪失及后果的分析方法。
【背景技術(shù)】
[0002]壓縮空氣系統(tǒng)是支持核電站安全運(yùn)行的一種動(dòng)力源系統(tǒng),用于向重要工藝系統(tǒng)設(shè)備特別是氣動(dòng)閥門(mén)提供驅(qū)動(dòng)力。其用戶系統(tǒng)包括反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)、化學(xué)與容積控制系統(tǒng)、余熱排出系統(tǒng)、反應(yīng)堆硼和水補(bǔ)給系統(tǒng)、設(shè)備冷卻水系統(tǒng)、主給水系統(tǒng)、輔助給水系統(tǒng)、蒸汽發(fā)生器排污系統(tǒng)、主蒸汽系統(tǒng)、汽機(jī)旁路系統(tǒng)等重要系統(tǒng)。因此,壓縮空氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和可靠性,直接影響著重要工藝系統(tǒng)的安全和運(yùn)行,進(jìn)而影響反應(yīng)堆機(jī)組的安全和運(yùn)行,需要制定完備的壓縮空氣系統(tǒng)喪失的運(yùn)行規(guī)程,以應(yīng)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)。
[0003]核電站的壓縮空氣系統(tǒng)管網(wǎng)組成復(fù)雜,其供氣負(fù)荷多,特別是氣動(dòng)閥門(mén),包括通斷閥和調(diào)節(jié)閥,直接參與安全系統(tǒng)或重要流體系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)。因此,對(duì)于壓縮空氣系統(tǒng)喪失的影響,應(yīng)進(jìn)行全面分析、梳理關(guān)鍵后果,對(duì)壓縮空氣系統(tǒng)及其供氣設(shè)計(jì)進(jìn)行評(píng)價(jià),同時(shí)提出應(yīng)對(duì)方案,用于有針對(duì)性地制定運(yùn)行規(guī)程。一般來(lái)說(shuō),核電站基于成熟技術(shù)和安全考慮或批量建設(shè)、或參考小改建設(shè),包括壓縮空氣系統(tǒng)在內(nèi)的設(shè)計(jì)也基本相同。對(duì)于壓縮空氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)改變較大或者全新設(shè)計(jì)的核電站,出于技術(shù)進(jìn)步等原因采用不同壓縮空氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì),則帶來(lái)了設(shè)計(jì)合理性的問(wèn)題,而且從縱深防御方面來(lái)說(shuō),帶來(lái)了新設(shè)計(jì)的影響特別是喪失后果變化和處理方法的問(wèn)題。此項(xiàng)壓縮空氣系統(tǒng)喪失及后果分析方法可用于對(duì)該技術(shù)變化進(jìn)行分析和評(píng)價(jià),從結(jié)果出發(fā)反推評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)的合理性。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的在于針對(duì)核電廠壓縮空氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)的需要,提供一種壓縮空氣系統(tǒng)喪失及后果的分析方法,從更全局的角度對(duì)壓縮空氣系統(tǒng)和用戶系統(tǒng)設(shè)備的設(shè)計(jì)進(jìn)行綜合考量,以解決設(shè)計(jì)改動(dòng)帶來(lái)的不確定性影響。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種壓縮空氣系統(tǒng)喪失及后果的分析方法,包括如下步驟:
[0006](I)分析壓縮空氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和可能發(fā)生的故障;
[0007](2)根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行原則、分配管網(wǎng)結(jié)構(gòu)對(duì)整個(gè)壓縮空氣系統(tǒng)進(jìn)行區(qū)域劃分;
[0008](3)分析列出不同區(qū)域壓縮空氣系統(tǒng)的所有用戶;
[0009](4)基于故障安全的設(shè)計(jì)原理,得到各用戶設(shè)備在喪失氣源時(shí)的狀態(tài);
[0010](5)分析用戶設(shè)備所在系統(tǒng)或子系統(tǒng)功能由于用戶設(shè)備運(yùn)行狀況變化的響應(yīng)和影響;
[0011](6)對(duì)該壓縮空氣系統(tǒng)涉及到的眾多系統(tǒng)或子系統(tǒng)功能響應(yīng)和影響分區(qū)域進(jìn)行綜合分析和評(píng)價(jià),找出該壓縮空氣系統(tǒng)喪失的關(guān)鍵后果;
[0012](7)如果發(fā)現(xiàn)壓縮空氣系統(tǒng)喪失引起的關(guān)鍵后果超出核電廠的設(shè)計(jì)要求和指標(biāo),則進(jìn)一步研究設(shè)計(jì)修改完善的可能性,提出設(shè)計(jì)完善方案;
[0013](8)形成面向設(shè)計(jì)性能和面向異常運(yùn)行處理規(guī)程的壓縮空氣系統(tǒng)喪失研究分析和評(píng)價(jià)報(bào)告。
[0014]進(jìn)一步,如上所述的壓縮空氣系統(tǒng)喪失及后果的分析方法,其中,步驟(I)中所述的可能發(fā)生的故障包括壓縮機(jī)故障、干燥器阻塞、供氣管道破裂或泄漏、供氣管道閥門(mén)截?cái)唷?br>
[0015]進(jìn)一步,如上所述的壓縮空氣系統(tǒng)喪失及后果的分析方法,其中,步驟(2)中所述的區(qū)域劃分為常規(guī)島供氣區(qū)、核島安全殼外供氣區(qū)、安全殼內(nèi)供氣區(qū),其中安全殼內(nèi)供氣區(qū)進(jìn)一步劃分為應(yīng)急供氣區(qū)和非應(yīng)急供氣區(qū)。
[0016]進(jìn)一步,如上所述的壓縮空氣系統(tǒng)喪失及后果的分析方法,其中,步驟(4)中所述的用戶設(shè)備在喪失氣源時(shí)的狀態(tài)包括失氣開(kāi)狀態(tài)或失氣關(guān)狀態(tài)。
[0017]本發(fā)明的有益效果如下:
[0018]1、可以用于研究和評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)變化的可靠性和風(fēng)險(xiǎn),以結(jié)果導(dǎo)向的方式驗(yàn)證新技術(shù)或技術(shù)改進(jìn)的適用性,從而保證核電廠的安全性。
[0019]2、對(duì)壓縮空氣系統(tǒng)全面和有條理的分析和研究,可以得到完善的、分解性的壓縮空氣系統(tǒng)全方位的闡述資料,為其制定異常運(yùn)行規(guī)程提供了理想輸入,可以保證運(yùn)行規(guī)程制定的正確性。
[0020]3、綜合分析和評(píng)價(jià),可以起到反向設(shè)計(jì)的作用,有利于進(jìn)一步保證壓縮空氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性,甚至起到推動(dòng)采用新設(shè)計(jì)的作用。
[0021]4、應(yīng)用本壓縮空氣系統(tǒng)喪失及后果的分析方法得到的材料,可以用于學(xué)習(xí)培訓(xùn)目的,提高對(duì)壓縮空氣系統(tǒng)和核電廠其他系統(tǒng)、設(shè)計(jì)和運(yùn)行領(lǐng)域之間聯(lián)系的認(rèn)識(shí)。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1為本發(fā)明的方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]如圖1所示,本發(fā)明所提供的壓縮空氣系統(tǒng)喪失及后果的分析方法,包括如下步驟:
[0024](I)分析壓縮空氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和可能發(fā)生的故障;
[0025](2)根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行原則、分配管網(wǎng)結(jié)構(gòu)對(duì)整個(gè)壓縮空氣系統(tǒng)進(jìn)行區(qū)域劃分;
[0026](3)分析列出不同區(qū)域壓縮空氣系統(tǒng)的所有用戶;
[0027](4)基于故障安全的設(shè)計(jì)原理,得到各用戶設(shè)備在喪失氣源時(shí)的狀態(tài);
[0028](5)分析用戶設(shè)備所在系統(tǒng)或子系統(tǒng)功能由于用戶設(shè)備運(yùn)行狀況變化的響應(yīng)和影響;
[0029](6)對(duì)該壓縮空氣系統(tǒng)涉及到的眾多系統(tǒng)或子系統(tǒng)功能響應(yīng)和影響分區(qū)域進(jìn)行綜合分析和評(píng)價(jià),找出該壓縮空氣系統(tǒng)喪失的關(guān)鍵后果,如需優(yōu)先處理的后果;
[0030]關(guān)鍵后果指對(duì)核電廠的生產(chǎn)運(yùn)行造成影響程度較高的后果,甚至影響安全。例如會(huì)造成電廠處于較大的瞬態(tài)(如緊急停堆),這對(duì)設(shè)備是不利的,盡管有的無(wú)法避免,但不應(yīng)超過(guò)設(shè)計(jì)初衷;再例如造成核電廠運(yùn)行方式比較大的變化,如汽機(jī)旁路系統(tǒng)向冷凝器排放的閥門(mén)由于失氣而關(guān)閉,則導(dǎo)致切換到向大氣排放,帶出一回路的熱量。
[0031](7)如果分析和總體評(píng)價(jià)發(fā)現(xiàn),壓縮空氣系統(tǒng)喪失引起的關(guān)鍵后果超出核電廠的設(shè)計(jì)要求和指標(biāo),則進(jìn)一步研究設(shè)計(jì)修改完善的可能性,提出設(shè)計(jì)完善方案;
[0032](8)形成面向設(shè)計(jì)性能和面向異常運(yùn)行處理規(guī)程的壓縮空氣系統(tǒng)喪失研究分析和評(píng)價(jià)報(bào)告。
[0033]本分析方法建立了系統(tǒng)性的評(píng)價(jià)方式,從更全局的角度對(duì)壓縮空氣系統(tǒng)和用戶系統(tǒng)設(shè)備的設(shè)計(jì)進(jìn)行綜合考量,以解決了設(shè)計(jì)改動(dòng)帶來(lái)的不確定性影響,可以作為氣源供應(yīng)設(shè)計(jì)的一種補(bǔ)充設(shè)計(jì)方式。同時(shí),此項(xiàng)技術(shù)可以用于核電站異常處理方法制定的領(lǐng)域,包括核電站異常處理方法變更,用于研究壓縮空氣系統(tǒng)喪失的影響和故障運(yùn)行是否可接受、可控制、可處理,解決運(yùn)行規(guī)程編寫(xiě)依據(jù)的問(wèn)題。由于此項(xiàng)技術(shù)提供了一種強(qiáng)有力的分析和評(píng)價(jià),可以消除核電站設(shè)計(jì)中是否采用新壓縮空氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)的顧慮。
[0034]下面結(jié)合具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0035]研究壓縮空氣系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)和功能。壓縮空氣是核電廠運(yùn)行必備的,它向大量閥門(mén)提供動(dòng)力源,以及充氣門(mén)、氣閘門(mén)、氣泡液位計(jì)、取樣管線吹掃和水箱吹掃等次要用戶。壓縮空氣系統(tǒng)包括生產(chǎn)系統(tǒng)和分配系統(tǒng)兩部分。壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)包括主要?dú)庠春蛻?yīng)急氣源,應(yīng)急氣源作為對(duì)主要?dú)庠吹膫溆茫谥饕獨(dú)庠垂?yīng)壓力不足時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)。分配系統(tǒng)包括儀表用壓縮空氣分配系統(tǒng)和公用壓縮空氣分配系統(tǒng)。其中,儀表用壓縮空氣分配系統(tǒng)向重要工藝系統(tǒng)提供高品質(zhì)的壓縮空氣。部分重要管網(wǎng)管段還設(shè)置了壓縮空氣儲(chǔ)罐。
[0036]壓縮空氣系統(tǒng)可能發(fā)生的故障模式有壓縮機(jī)故障、干燥器阻塞、供氣管道破裂或泄漏、供氣管道閥門(mén)截?cái)唷S捎趬嚎s空氣管網(wǎng)龐大,這些故障發(fā)生地方不同,對(duì)壓縮空氣的影響是不同的,故障處理方式也不同,需要從供氣管網(wǎng)的運(yùn)行獨(dú)立性和可隔離性確定故障模式以及運(yùn)行處理,以合理有效限定故障對(duì)核電廠運(yùn)行的影響。
[0037]綜合供氣管網(wǎng)組成和系統(tǒng)運(yùn)行原則,整個(gè)壓縮空氣系統(tǒng)管網(wǎng)可以劃分為:常規(guī)島供氣區(qū)、核島安全殼外供氣區(qū)、安全殼內(nèi)供氣區(qū),其中安全殼內(nèi)供氣區(qū)還可進(jìn)一步劃分為應(yīng)急供氣區(qū)和非應(yīng)急供氣區(qū)。壓縮空氣系統(tǒng)故障模式具有區(qū)域?qū)傩浴?br>
[0038]在壓縮空氣系統(tǒng)流程圖劃定供氣區(qū)域后,從流程圖上獲取各區(qū)域范圍內(nèi)的用戶設(shè)備,并結(jié)合用戶設(shè)備系統(tǒng)的設(shè)備選型設(shè)計(jì)進(jìn)行確認(rèn)。在各區(qū)域內(nèi),不同供氣管網(wǎng)區(qū)段的用戶設(shè)備按系統(tǒng)進(jìn)行歸類(lèi)。
[0039]對(duì)壓縮空氣系統(tǒng)各區(qū)域喪失受影響的每個(gè)用戶設(shè)備,從其所屬系統(tǒng)的閥門(mén)清單和邏輯圖確定用戶設(shè)備的故障安全位置,即在喪失氣源的情況下用戶設(shè)備的狀態(tài)。一般,氣動(dòng)閥門(mén)根據(jù)其執(zhí)行的安全功能要求,設(shè)計(jì)成失氣開(kāi)狀態(tài)或失氣關(guān)狀態(tài)。
[0040]用戶設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)變化,導(dǎo)致其執(zhí)行的功能、所在子系統(tǒng)或系統(tǒng)功能的變化。用戶系統(tǒng)運(yùn)行變化的影響,需從系統(tǒng)功能作用、過(guò)程控制、保護(hù)響應(yīng)等方面進(jìn)行研究分析,并考慮同屬本供氣區(qū)域的其他用戶系統(tǒng)的影響進(jìn)行綜合分析,確定壓縮空氣系統(tǒng)區(qū)域喪失的后果和影響。
[0041]不同供氣區(qū)域的供氣用戶系統(tǒng)不同,壓縮空氣喪失對(duì)核電廠運(yùn)行的后果不同??偟膩?lái)看,壓縮空氣系統(tǒng)喪失的主要后果包括有主給水供應(yīng)中斷、蒸汽排放方式、輔助給水流量調(diào)節(jié)、主回路壓力和穩(wěn)壓器水位控制、設(shè)備冷卻水系統(tǒng)冷卻效果、冷水通風(fēng)喪失等方面。
[0042]例如常規(guī)島供氣區(qū)失氣,會(huì)導(dǎo)致其用戶閥門(mén)主給水主調(diào)節(jié)閥和旁路調(diào)節(jié)閥關(guān)閉,進(jìn)而影響給水流量和蒸汽流量的平衡,或者蒸汽發(fā)生器的水位降低,而導(dǎo)致反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)動(dòng)作而發(fā)生緊急停堆,這對(duì)核電廠運(yùn)行的影響是重大的,是關(guān)鍵后果。
[0043]再例如安全殼內(nèi)應(yīng)急供氣區(qū)失氣,會(huì)導(dǎo)致下泄閥門(mén)關(guān)閉,喪失下泄功能,進(jìn)而上充功能喪失。而這兩個(gè)功能是核電廠運(yùn)行中必需的功能。下泄功能盡管可以使用過(guò)剩下泄替代,但會(huì)導(dǎo)致主回路的壓力控制、穩(wěn)壓器的水位調(diào)節(jié)的困難。盡管沒(méi)有引起反應(yīng)堆回路的瞬態(tài),而只是反應(yīng)堆回路控制困難,但相對(duì)而言也是該區(qū)域的關(guān)鍵后果,由于該關(guān)鍵后果核電廠的運(yùn)行發(fā)生變化。
[0044]進(jìn)而,應(yīng)對(duì)可能引起的瞬態(tài)運(yùn)行、可能的反應(yīng)堆保護(hù)動(dòng)作、事故后運(yùn)行操作可行性和復(fù)雜性、退防模式的可控制性等方面進(jìn)行綜合分析和評(píng)價(jià)。壓縮空氣系統(tǒng)作為核電廠運(yùn)行的支持性系統(tǒng),其故障和喪失對(duì)核電廠的生產(chǎn)和安全的影響應(yīng)受到限定,對(duì)核電廠造成的瞬態(tài)后果越小越好。事故后運(yùn)行操作可行性方面,首先是分析評(píng)價(jià)執(zhí)行反應(yīng)堆安全功能的系統(tǒng)和設(shè)備的可運(yùn)行性和替補(bǔ)手段,其次是保障這些系統(tǒng)和設(shè)備運(yùn)行操作的系統(tǒng)和設(shè)備的可運(yùn)行性,以及有關(guān)系統(tǒng)和設(shè)備的恢復(fù)和維修要求。如果綜合分析和評(píng)價(jià)認(rèn)為壓縮空氣系統(tǒng)或某一供氣區(qū)域喪失導(dǎo)致了運(yùn)行操作過(guò)于繁瑣或復(fù)雜或者安全退防狀態(tài)不穩(wěn)定,則應(yīng)從供氣設(shè)計(jì)和用戶系統(tǒng)設(shè)計(jì)上研究改善的可行性。這種設(shè)計(jì)改善可能是系統(tǒng)級(jí)的或者是設(shè)備級(jí)的。
[0045]經(jīng)過(guò)全面的研究分析,可以面向壓縮空氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)或用戶系統(tǒng)設(shè)備選型設(shè)計(jì)編寫(xiě)評(píng)價(jià)報(bào)告;或者,結(jié)合異常運(yùn)行處理方法要求,編寫(xiě)異常處理方法相關(guān)的支持分析報(bào)告,借此確定響應(yīng)策略和處理方法。
[0046]顯然,本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣,倘若對(duì)本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其同等技術(shù)的范圍之內(nèi),則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種壓縮空氣系統(tǒng)喪失及后果的分析方法,包括如下步驟: (1)分析壓縮空氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和可能發(fā)生的故障; (2)根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行原則、分配管網(wǎng)結(jié)構(gòu)對(duì)整個(gè)壓縮空氣系統(tǒng)進(jìn)行區(qū)域劃分; (3)分析列出不同區(qū)域壓縮空氣系統(tǒng)的所有用戶; (4)基于故障安全的設(shè)計(jì)原理,得到各用戶設(shè)備在喪失氣源時(shí)的狀態(tài); (5)分析用戶設(shè)備所在系統(tǒng)或子系統(tǒng)功能由于用戶設(shè)備運(yùn)行狀況變化的響應(yīng)和影響; (6)對(duì)該壓縮空氣系統(tǒng)涉及到的眾多系統(tǒng)或子系統(tǒng)功能響應(yīng)和影響分區(qū)域進(jìn)行綜合分析和評(píng)價(jià),找出該壓縮空氣系統(tǒng)喪失的關(guān)鍵后果; (7)如果發(fā)現(xiàn)壓縮空氣系統(tǒng)喪失引起的關(guān)鍵后果超出核電廠的設(shè)計(jì)要求和指標(biāo),則進(jìn)一步研究設(shè)計(jì)修改完善的可能性,提出設(shè)計(jì)完善方案; (8)形成面向設(shè)計(jì)性能和面向異常運(yùn)行處理規(guī)程的壓縮空氣系統(tǒng)喪失研究分析和評(píng)價(jià)報(bào)告。
2.如權(quán)利要求1所述的壓縮空氣系統(tǒng)喪失及后果的分析方法,其特征在于:步驟(1)中所述的可能發(fā)生的故障包括壓縮機(jī)故障、干燥器阻塞、供氣管道破裂或泄漏、供氣管道閥門(mén)截?cái)唷?br>
3.如權(quán)利要求1所述的壓縮空氣系統(tǒng)喪失及后果的分析方法,其特征在于:步驟(2)中所述的區(qū)域劃分為常規(guī)島供氣區(qū)、核島安全殼外供氣區(qū)、安全殼內(nèi)供氣區(qū)。
4.如權(quán)利要求3所述的壓縮空氣系統(tǒng)喪失及后果的分析方法,其特征在于:所述的安全殼內(nèi)供氣區(qū)進(jìn)一步劃分為應(yīng)急供氣區(qū)和非應(yīng)急供氣區(qū)。
5.如權(quán)利要求1所述的壓縮空氣系統(tǒng)喪失及后果的分析方法,其特征在于:步驟(4)中所述的用戶設(shè)備在喪失氣源時(shí)的狀態(tài)包括失氣開(kāi)狀態(tài)或失氣關(guān)狀態(tài)。
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK103514312SQ201210218975
【公開(kāi)日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2012年6月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月28日
【發(fā)明者】楊慶明, 信天民, 王紅玉, 李軍, 韓瑋 申請(qǐng)人:中國(guó)核電工程有限公司