核电站1E级机柜集成要点

沈玉慧

（上海福克斯波罗有限公司，上海 201401）

0 引言

能源紧张、全球变暖，两大因素日益加剧，世界各国逐渐将目光投向高效、清洁的能源——核电。由于资源消耗少、环境影响小、供应能力强等优点，核电开始被越来越多的国家所重视，逐渐成为与火电、水电并称的世界三大电力供应支柱。2007年10月，国务院正式批准了国家发展和改革委员会递交的《核电中长期发展规划（2005~2020年）》，规划指出我国核电的发展目标是：到2020年，核电运行装机容量争取达到4000万千瓦，并有1800万千瓦在建项目结转到2020年以后续建。核电占全部电力装机容量的比重将从现在的不到2%提高到4%，核电年发电量达到2600~2800亿千瓦时。政府部门加大了对核电发展和核能行业的宏观调控与政策指导，核电行业进入快速发展、规模发展、多元发展的新阶段[1]。

1 安全级1E机柜简介

核电厂安全级别的设备，通常称之为1E级设备，美国电气与电子工程师协会（IEEE-384），是这样描述的：执行紧急停堆、安全壳隔离、紧急堆芯冷却、反应堆余热和建筑物热量导出，以及防止放射性物质向周围环境释放等功能的仪控电设备为1E核安全级设备[2]。

核电1E机架、机柜或机箱，是属于保证核电站安全可靠运行的核安全电气设备，它们安装在核岛或者常规岛内，在正常环境，甚至地震载荷环境，或者LOCA环境下，都必须能够正常运行，保证其原有的功能特性，完成对各种仪表、电气设备的供电，信号的连接或扩展，接受来自就地检测仪器的开关量、模拟量信号，并通过设备上的控制模块，向执行机构发出控制信号，或者向报警装置发出报警信号等。

正在建设中的方家山核电站#1、#2机组、福建福清核电站#1~#4机组、海南昌江核电站#1、#2机组，这3个核电项目共8套机组的I&C系统采用了数字化分散控制系统（简称DCS系统），该DCS系统选用了由英维思公司设计的Tricon控制系统作为核安全级仪控系统。下面以该核安全级仪控系统——Tricon系统的Tricon柜、PLM柜和Isolator柜的集成为例，阐述核电1E机柜在集成过程中，对人员、材料、工具、过程、检验等方面的特殊要求。

2 核电1E机柜集成要点

2.1 核电项目参与人员的培训和资质认定

程序文件规定，所有参与核电1E机架、机柜或机箱集成的工作人员，包括：集成项目主管、集成项目工程师、质量检验人员、结构安装人员、元器件安装人员、接线员、力矩检验员等，在上岗工作之前，必须经过指导和培训，并确保已拥有相关资质，才可以参与核电机架、机柜和元器件的成套工作。各类人员至少需包含以下几个方面的指导和培训，并获得必须的合格证书。

1）PPM5.2,核电机架机柜集成手册。本手册为支持核电项目集成的各类人员提供了机架、机柜，以及其他与安全有关的产品，从材料接受到装配集成所必需的步骤记录。

2）QMS3.14.2, 根据美国联邦法规第10卷（Title 10 of the US Code of Federal Regulations, 10CFR*）第21部分编制，是针对有缺陷和不符合项的报告。

3）QPM12.0, 测量测试设备的校准。

4）压接工具和剥线工具的掌握及熟练使用。

5） 福克斯波罗盘柜质量标准，系列5002，5003，5005，5007和5008，这是质量保证的主控点。

6）PPM13.0，操作、储存和运输的第4.4节，防静电设备的配置。

7）若有必要，需由生产厂家提供与安全有关的设备的安装或使用指导。

程序文件工艺人员的资质证书一节规定：集成项目主管在准备集成人员的资质、进行工作任务分配和必要指导方面负有职责，对各类工种集成人员应该提供或者安排必须的指导和培训，并详备指导和培训记录。在培训和指导结束后，合格的人员才可被赋予资质，进行核电机架机柜和元器件的集成工作。

2.2 集成材料的接受和管理

用于核电1E机柜集成的所有材料都必需被贴上标识，且被隔离存放，以免被用于其他项目。标识上详细注明：SAP号、PN号和序列号等。这样，通过查阅被采购的材料的SAP号，就可比较容易地追溯到它的采购订单。核电集成工作人员可以在材料本身上、包装上，以及所附的图纸或文件中找到这些标识内容。

当材料到货时，核电项目经理指派一位有核电资质的检验员对照采购合同、包装清单检查所有收到的采购材料，核实材料的图号、描述、数量、一致性证明文件，以及测试文件（如果有）等。当检验员完成了接受检查工作，他需签署《接受检查表》。然后，这些材料才可以被分配到装配和集成工段。

一旦发现不合格品，该不合格品必须被隔离到一个清晰的标识区域，并添加特殊标识，以避免被不小心使用。发现的任何不合格品，检验员应该开具不合格项报告（NCR）给项目经理，由项目经理决定能否使用或其他处理方式。

粘合剂材料和电池属于寿命材料，需被特殊标识，并且在其包装外壳上注明使用期限。寿命材料一旦超过了使用期限，就不能再被使用。另外，电池应仅在设备测试之前安装在设备上，在设备运输之前必须取出。

每只机柜内配有一份《核电安全材料序列号清单》如表1 所示，当集成人员在安装结构件或装配元器件到机柜时，需先检查被安装材料的标识，若有序列号或生产批号，必须按表1要求逐一登记好被安装材料的PN号、描述、生产厂家/供应商、安装位号、产品序列号等，然后再进行装配。《核电安全材料序列号清单》将被保存于每只机柜的文档资料中。

2.3 测试设备和集成工具

用于核电机柜安装和集成的工具、设备等必须受控，需在指定的时间进行校验和调准，使设备保持在必须的精度范围内。集成项目各阶段的测量设备和工具包括：十进位箱、万用表、力矩扳手、压接工具和测量仪器等。大多数的设备和工具在采购的时候，也同时包含了维修和校准服务。这些设备的供应商将遵循美国国家标准和技术研究所（NIST）的要求，在文件中注明测试设备的校准的频率和接受标准等。集成过程中使用到的所有工具和设备，以及供应商校准报告的副本等，由核电项目支持人员保管，并保持维护。

当进行集成相关工作的时候，集成人员到核电项目支持人员处借取，而后归还该工具和设备，并在“设备登记表”上签署姓名和借还日期。核电项目支持人员应该引导借用者在借用设备和工具时签署姓名，填写用在哪一个核电项目中，而且确保当收到归还设备时，该设备是被完整放置好的。集成人员借到工具，应先检查一下黏贴于仪表上的标签，确认是否在表明的校验有效范围内。当测试设备和工具的某一项被怀疑有不正当的操作时，应当立即停止使用，使用者应立即报告核电项目支持人员，然后换取合适的替代品。在使用任何设备和工具的时候，使用者应该确保该工具是被正确地使用的。

表1 核电安全材料序列号清单Table 1 A nuclear safety material serial number list

表2 测量测试设备工具表Table 2 Measuring tool table testing equipment

表3 机柜集成状态表Table 3 Cabinet integration status table

任何用于核电项目机架机柜安装和成套的测试工具和设备将被记录在相关的过程控制手册提供页中。核电项目成套人员在使用标准的设备和工具之前，必须先检查过程控制手册，将相关信息登记在《测量测试设备工具表》如表2所示，每只机柜一份，详细记录工具的名称、型号、序列号、校准起止时间和验证人员姓名。

2.4 集成过程

机柜集成工作开始前，项目经理签署预生产确认文件，释放机架机柜以及其他成套材料；核电项目支持人员检查待发放的图纸和文件包，列出集成每只机柜所要完成的工作，或者展示过程控制指导书上的条目；核电项目支持人员将机柜图纸、文件包与机架机柜一起，交付给机柜成套项目组，成套项目主管或者工程师将浏览图纸和文件资料是否完善，并注意当前图纸的版本号。

机柜集成工作开始了，机架机柜由合格的机柜集成人员按照由项目组提供的被批准的技术规范系统图纸进行组装和集成，并遵循福克斯波罗盘柜工作质量标准和其他核电规范文件。核电项目成套人员从开始的每项工作开始，必须严格按照作业指导书的要求，当某项工作结束时，在如表3所示，登记此项活动作业的完成时间并注明完成人员。

当前使用的由项目组提供的图纸文件包，保存于每只机柜中，供集成和测试时使用。但在后续的工作中，项目组可能会不断更新图纸的版本，项目经理也会根据项目团队的进展和需求，不断更新和补充文件包，成套团队的工程师或相关人员要注意保管好资料文件，也需要注意防止作废的图纸和文件被无意使用。

当图纸进行工作拷贝的时候，图纸上带有“工作拷贝”字样的标记，并且带有指定项目经理或工程师的署名。系统图纸一旦有修改，集成将按照新的图纸要求重新进行，过程控制指导书也会更新并记录文件的修改。总之，整个集成过程，要以时间为顺序，详细记录下来，保持集成过程的可追溯性。文件记录、机柜集成状态表以及过程控制指导书等文件将一起将由机柜集成团队保管，直到机柜成套工作完成，与机柜一起交付给项目组。

2.5 检验

2.5.1 力矩检验

在机柜的安装集成过程中，当每个结构件、安装板、DIN导轨、金属走线槽，或者元器件等安装到机柜中后，力矩检验人员都需要对其相应的安装螺丝进行力矩检验，并填写好每份元器件的《力矩检验表》如表4所示；当所有的接线工作完成后，同样也需要对每只连接导线到接线端子的固定螺丝进行力矩检验；《力矩检验表》中，需要完整填写以下信息：力矩扳手的序列号和校准起止时间、螺钉力矩值、两名力矩检验人员的签名和日期。《力矩检验表》是根据被安装的设备或元器件而单独制定的，被安装设备不同，或被安装的紧固件不同，就会有不相同的《力矩检验表》，例如：表4是机柜后面安装板上8根2”X2”金属线槽的力矩检验表，每根金属线槽有3只螺丝固定，参考力矩值：6.8Nm～9.0Nm。力矩检验人员根据力矩检验表，用力矩扳手逐一检验机柜内所有的紧固件，一方面可以确保紧固件无缺漏，另外还可保证紧固件的扭矩到位。

表4 力矩检验表Table 4 Torque test table

2.5.2 接线过程检验

在开始进行每个新的项目前，机柜集成团队主管需要对接线人员安排如下的培训和指导，并检验制作的导线符合规范：先演示压接和剥线工具的正确使用方法以及指导怎样为不同尺寸的导线选择正确的工具；指导完毕，每名接线人员将有根据项目图纸文件中列举的不同线径的导线做3次样品的机会；这些样品将根据福克斯波罗盘柜质量标准，第5005部分，章节6.1.9.1进行拉力试验。拉力试验值通过标准，方可进行接线工作。

当接线工作进行到大约33%、66%和100%的时候，机柜集成团队主管也会要求对导线的压接进行额外的外观检查，并做“拉力测试”。上述的检验必须记录于过程控制指导书中，而且检验员必须对每项检验的开始和结束，签署姓名和日期。

2.5.3 最终检验

最终的检验由独立的质量部门完成。当机架机柜或项目完成集成工作，可以准备检验的时候，项目经理将会通知质量部门，让其委派有资质的核电检验员来履行检验工作。

检查员会验查机架机柜及每个元件，以确保：

1）与现有图纸完全相一致。

2）完全满足项目的需要。

3）与福克斯波罗盘柜工作质量标准相符合。任何不符合项，将会被记录在质量检查表中，或者根据情况对此不符合项开NCR（不符合项报告）。机架机柜集成团队再根据每只机柜反馈来的质量检验表，重新核对安装或接线，修正不符合项，从而达到并满足了以上3点要求，才可关闭质量检查表中的不符合项。

成套检验完成，检验员将签署最终的批准文件在过程控制指导书上，以释放机架机柜和元器件等，允许进行测试步骤。

3 结束语

核电1E级机柜，装载着有核电厂“中枢神经”“安全卫士”之称的控制系统组件、模块及其他重要元器件，是属于保证核电站安全可靠运行的安全级设备，它的正确安装、合理集成、可靠运行，对核电项目的安全至关重要。以上几点核电1E机柜集成要点的分析，是源于方、福、海3个核电项目1E机柜集成过程的体会，希望对核电机柜集成工艺的规范化有帮助。

[1]张家倍,马琳伟,鲁红权,等.核电运行技术支持[M].上海:上海科学技术出版社,2012.

[2]IEEE 384-1992,核电厂安全级电气设备和电路独立性准则[S].