核电厂反应堆在线硼表常见异常及优化建议
摘要：硼表在压水堆核电厂中起着至关重要的作用。如果硼表发生异常，会导致机组运行条件变得更严格，影响正常生产，对机组商业运行经济性产生较大影响。本文从在线硼浓度表的常见异常进行深入分析，并提出优化建议，以提升在线硼表的可用性及准确度，进一步提升所在机组的安全性能及商业经济性。
关键词：压水堆核电厂；在线硼表；优化
压水堆核电站通常采用一个完整的、独立的硼浓度在线测量系统，用于反应堆及一回路系统冷却剂中的硼浓度长期监测，及时发现反应堆及一回路系统中的硼浓度变化，及时并对硼稀释事故发出报警，确保反应堆运行安全[1]。
1.硼表常见异常
福清核电4台机组自硼表投入运行以来，共出现过30次缺陷，（1#机组11次（投运5年），2#机组13次（投运4年），3号机组6次（投运3年），4号机组1次（投运2年））。根据缺陷现象，硼浓度监测系统常见缺陷可分成如下5类：
硼表读数与人工分析结果偏差超出允许范围
短时间波动
无规律持续波动
就地显示箱读数不变化
模拟输入模块故障
1.1.硼表读数与人工分析结果偏差超出允许范围
硼表读数与人工取样分析的结果超出了程序规定的允许偏差范围，偏差有时为正偏差，有时为负偏差，具有一定的随机性。
该类缺陷比较普遍，福清核电与同行电厂（如方家山核电、中广核）均出现过。
的液体的温度、密度、溶解（或析出的）气体含量对计数率输出信号产生影响；④探测器电压脉冲输出容易受到外部电磁信号干扰，信号传输回路中出现不可消除的噪声。
针对该类缺陷，制定一个合理可行的偏差标准以及根据现场情况对硼表进行调校、重新标定或是更换相应的部件显得尤为重要。
福建核电站1.2.短时间波动
硼表读数波动持续时间短，1分钟或者20分钟以内自行恢复。出现的频率较低（2014年至2019年，4台机组一共只出现了6次）。
该类缺陷产生的原因：取样系统的扰动或者外部电磁信号的干扰或因工控机重启引起。
信号干扰产生的计数率信号变化率（单位时间内计数率信号变化的幅度）远超过真实硼浓度变化引起的计数率信号变化率，对系统软件进行升级，在软件算法中增加限幅滤波算法用于去除瞬时间的信号干扰。完成软件升级后未出现过类似异常现象。
工控机重启可能的原因是在逻辑命令未执行完成时，接收到中断信号，导致看门狗软件启动，工控机重启，约1分钟恢复正常测量。
1.3.第3类 无规律持续波动
硼表读数波动范围大，持续时间长，无法自行恢复，同时电站计算机和控制系统伴随出现硼浓度异常报警。
该类缺陷原因：硼表监测系统参与信号处理的硬件故障或信号屏蔽失效。
2015.5.19，福清核电1#机组硼表读数处于-762ppm至418ppm之间频繁波动，电站计算机和控制系统出现硼浓度异常报警。硼表测量回路温度、硼表高压参数、硼表甄别阈参数参数均正常，硼表前置放大器工作正常，也无明显受潮现象。经反复排查发现硼表前置放大器外壳和同轴电缆信号线屏蔽层误与大地接通（实际应与硼表内部模拟地接通），导致硼表前置放大器与信号电缆受到外部信号干扰，硼表读数持续异常波动。
硼表前置放大器外壳接地线以及信号传输同轴电缆屏蔽层不能与大地接通，设备安装期间需重点关注，运行期间可定期检查。
2016.3.23，福清核电3#机组硼表读数处于无规律持续波动现象，电站计算机和控制系统出现硼浓度异常报警。硼表测量回路温度、硼表高压参数、硼表甄别阈参数均正常；降低硼表
高压为0V后，仍能检测到计数率输出信号；断开中子探测器与前置放大器端接线，计数率信号消失。经反复排查确认为中子探测器故障，更换中子探测器后，硼表读数恢复正常。
4#机组硼表在首次调试阶段也发现了中子探测器故障异常现象，直接原因是中子探测器信号输出电缆接头封装损坏并脱焊，根本原因是设备安装人员未完全掌握中子探测器的安装技能。
中子探测器作为硼表监测系统中核心部件，需由具备中子探测器安装技能的人员严格按照硼表运行维护手册要求进行安装。
1.4.第4类 就地显示箱读数不变化
该类缺陷呈现的现象为：硼表就地显示箱读数不变化，硼表测量机柜读数正常，电站计算机和控制系统显示硼浓度正常。
福清核电2#机组以及3#机组均出现就地显示箱读数不变，硼表测量机柜读数正常，电站计算机和控制系统显示硼浓度正常的情况，对就地显示箱进行重启后，恢复正常。
该类缺陷的根本原因是：通讯故障或就地显示箱故障或通讯电缆故障。
1.5.第5类 模拟输入模块故障
该类缺陷呈现的现象为：温度信号、高压信号、甄别阈信号异常； 。
2017.6.26，福清核电3#机组电站计算机和控制系统出现硼浓度异常报警，硼表温度、高压、甄别阈显示异常，重新插拔模拟输入模块并重启硼表工控机后硼表恢复正常。
2018.12.14，执行福清核电3#机组硼表标定的过程中，调节高压旋钮以及甄别阈旋钮，显示屏读数均无变化，更换模拟输入模块重启后硼表高压与甄别阈值显示恢复正常。
该类缺陷的根本原因是：模拟输入模块故障。该模块有两块采集卡，其中一块采集卡用于采集温度、甄别阈、高压3个模拟信号，若重启电脑后温度信号、高压信号采集仍不正常，需要重新插拔或更换模拟输入采集板卡。
1.硼表的优化建议
1.优化硼表量程
以福清核电为例，2015年1#机组的硼表量程为0-5000ppm，而实际运行中，硼浓度的最大值
不会超过2500ppm，量程过大会影响硼表的准确性。为了保证硼表测量的精确准确性，结合压水堆核电厂一回路硼浓度在整个功率运行期间的限值要求，将对硼表的量程进行修改。
2.2.优化硼表温度传感器的安装方式
测量回路中的温度变化导致硼吸收截面的变化，从而导致将增加测量误差。温度传感器测量准确性影响温度补偿的正确性，从而影响硼浓度的准确性，其采用贴片式安装方式，安装在出口管的外部。
2018.11.3,福清核电2#机组硼表显示异常，硼表温度显示为负值，经核实查看，温度探测器弯折、断裂。因温度探测器较为细长，采用贴片式安装方式，与地面垂直安装在出口管外部，受外力时容易弯折导致断裂。且当温度异常时，根据温度信号输出的硼浓度信号将产生较大的偏差，维护人员无法快速判断故障原因。
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