吳寶安，趙友有，王緒霄

（中廣核研究院有限公司，廣東 深圳 518031）

0 引言

海洋核動(dòng)力平臺(tái)是海上移動(dòng)式小型核電站，是小型核反應(yīng)堆與船舶工程的有機(jī)結(jié)合，可廣泛應(yīng)用于海洋能源開(kāi)采、海水淡化、島嶼供電、遠(yuǎn)航運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。核安全是海洋核動(dòng)力平臺(tái)設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)等環(huán)節(jié)需要考慮的首要問(wèn)題，貫穿于整個(gè)生命周期。核級(jí)數(shù)字化儀控系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱“I&C系統(tǒng)”）執(zhí)行核反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)功能，是保障海洋核動(dòng)力平臺(tái)核安全的重要系統(tǒng)，而設(shè)備鑒定可以證明在規(guī)定的運(yùn)行條件和環(huán)境條件下I&C 系統(tǒng)設(shè)備能按規(guī)定的準(zhǔn)確度和性能要求起作用[1]。目前，由于國(guó)內(nèi)無(wú)民用海洋核動(dòng)力平臺(tái)建設(shè)和運(yùn)營(yíng)的先例，因而對(duì)其I&C 系統(tǒng)還沒(méi)有建立相關(guān)的鑒定要求。有必要對(duì)國(guó)內(nèi)外核電I&C 設(shè)備的鑒定標(biāo)準(zhǔn)以及國(guó)內(nèi)船級(jí)社（簡(jiǎn)稱“CCS”）型式認(rèn)可標(biāo)準(zhǔn)深入分析，提出一種適用于海洋核動(dòng)力平臺(tái)I&C 系統(tǒng)設(shè)備鑒定通用要求。

1 設(shè)備鑒定適用標(biāo)準(zhǔn)選取

1.1 標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介

設(shè)備鑒定活動(dòng)的依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)通?？砂凑? 個(gè)層次進(jìn)行選用：主體標(biāo)準(zhǔn)、配套標(biāo)準(zhǔn)和通用標(biāo)準(zhǔn)。主體標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定設(shè)備鑒定的一般過(guò)程、程序和方法，但未對(duì)具體鑒定試驗(yàn)詳細(xì)說(shuō)明，執(zhí)行起來(lái)存在困難。配套標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)某些鑒定試驗(yàn)專題項(xiàng)目展開(kāi)說(shuō)明，以從中找到適合產(chǎn)品的試驗(yàn)等級(jí)及試驗(yàn)指標(biāo)，配套標(biāo)準(zhǔn)是指導(dǎo)性質(zhì)的，具體試驗(yàn)執(zhí)行時(shí)一般引向通用標(biāo)準(zhǔn)，通用標(biāo)準(zhǔn)對(duì)具體試驗(yàn)過(guò)程有詳細(xì)說(shuō)明。

1.1.1 核電鑒定標(biāo)準(zhǔn)體系

國(guó)際上應(yīng)用于核電廠核級(jí)電氣設(shè)備鑒定標(biāo)準(zhǔn)體系主要有IEEE 系列標(biāo)準(zhǔn)和IEC 系列標(biāo)準(zhǔn)，主體標(biāo)準(zhǔn)分別為IEEE323-2003 和IEC60780-1998。此外，法國(guó)核電行業(yè)核級(jí)電氣設(shè)備鑒定主要遵循RCC-E，其具體過(guò)程、方法和要求與IEC60780-1998 保持一致。無(wú)論是IEEE323 和IEC60780，兩者規(guī)定的鑒定原則、方法、過(guò)程是一致的，目前已經(jīng)合并為標(biāo)準(zhǔn)IEC/IEEE60780-323:2016。中國(guó)已經(jīng)將IEC60780-1998 轉(zhuǎn)化為GB/T12727-2002，技術(shù)內(nèi)容兩者等 同。GB/T12727-2002 與IEEE323-2003 及RCC-E-2005中規(guī)定鑒定試驗(yàn)內(nèi)容及鑒定試驗(yàn)可以使用的方法基本一致。因此，可采用GB/T12727-2002 作為海洋核動(dòng)力平臺(tái)I&C設(shè)備鑒定的主體標(biāo)準(zhǔn)。

標(biāo)準(zhǔn)EJ/T1197-2007作為GB/T12727-2002的配套標(biāo)準(zhǔn)，用以指導(dǎo)環(huán)境試驗(yàn)；對(duì)于電磁環(huán)境試驗(yàn)，RG1.180-2003、TR-102323-Rev.1 均對(duì)核電廠核級(jí)設(shè)備的EMC 性能提出要求。因此，選擇RG1.180-2003、TR-102323-Rev.1 作為GB/T12727-2002 的EMC 試驗(yàn)的配套標(biāo)準(zhǔn)。

在通用標(biāo)準(zhǔn)方面，環(huán)境試驗(yàn)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)選擇如下：對(duì)于溫濕度條件試驗(yàn)，選擇GB/T2423（IEC60068-2）系列標(biāo)準(zhǔn)；對(duì)于電磁兼容試驗(yàn)，選擇GB/T17626（IEC61000-4）系列標(biāo)準(zhǔn)和GB/T4824-2013（CISPR11-2010）。

1.1.2 CCS的標(biāo)準(zhǔn)體系

《鋼質(zhì)海船入級(jí)規(guī)范》（2018）是適用于海上航行入級(jí)船舶的總體規(guī)范文件，包括入級(jí)條件與范圍、相配套的技術(shù)要求，旨在控制安全與質(zhì)量達(dá)到適當(dāng)水平，并得到廣泛的認(rèn)同。CCS 頒布的規(guī)范是入級(jí)的基礎(chǔ)和唯一依據(jù)。因此，采用CCS《鋼質(zhì)海船入級(jí)規(guī)范》（2018）作為船用設(shè)備相關(guān)鑒定的主體標(biāo)準(zhǔn)。I&C 系統(tǒng)設(shè)備需要考慮該規(guī)范第4 分冊(cè)第7 章《自動(dòng)化系統(tǒng)》相關(guān)要求。

CCS 出版物《電氣電子產(chǎn)品型式認(rèn)可試驗(yàn)指南2015》（GD22-2015）是針對(duì)船舶電氣電子設(shè)備型式認(rèn)可的規(guī)范。該指南除了對(duì)船用電氣電子產(chǎn)品型式認(rèn)可試驗(yàn)中的外觀檢查、性能試驗(yàn)作出原則規(guī)定外，還對(duì)其所應(yīng)進(jìn)行的各種船舶環(huán)境條件試驗(yàn)的試驗(yàn)?zāi)康?、條件、方法、結(jié)果和所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)作出了明確規(guī)定，可作為船用I&C 設(shè)備鑒定的參考指南。

在GD22-2015 的引用標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)于環(huán)境試驗(yàn)，多采用IEC60068-2 系列標(biāo)準(zhǔn)；對(duì)于電磁兼容試驗(yàn)，采用CISPR16-2-1、CISPR16-2-3 和IEC61000-4 系列標(biāo)準(zhǔn)。

此外，針對(duì)船用環(huán)境的特殊要求，如果《鋼質(zhì)海船入級(jí)規(guī)范》中缺少相關(guān)設(shè)計(jì)要求，可參考船舶相關(guān)的GB、CB 和GJB 等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求執(zhí)行。

1.1.3 核電鑒定與CCS型式認(rèn)可的關(guān)系

海洋和動(dòng)力平臺(tái)I&C 系統(tǒng)設(shè)備需要滿足核電儀控設(shè)備鑒定要求，同時(shí)也需要充分考慮船用儀控設(shè)備的CCS 入級(jí)檢驗(yàn)要求。通過(guò)分析對(duì)比核電儀控設(shè)備鑒定要求和CCS 儀控設(shè)備入級(jí)要求，兩者分別要求執(zhí)行的鑒定試驗(yàn)和型式認(rèn)可試驗(yàn)中的相同試驗(yàn)項(xiàng)除部分存在差異外，實(shí)際執(zhí)行的通用標(biāo)準(zhǔn)基本一致。

本文后續(xù)涉及的I&C 設(shè)備鑒定試驗(yàn)項(xiàng)綜合考慮了核電儀控設(shè)備鑒定試驗(yàn)項(xiàng)和CCS 儀控設(shè)備入級(jí)型式認(rèn)可試驗(yàn)項(xiàng)。對(duì)于試驗(yàn)項(xiàng)的嚴(yán)酷程度或試驗(yàn)等級(jí)，需要包絡(luò)核電和CCS相關(guān)要求。

核電儀控設(shè)備鑒定對(duì)試驗(yàn)順序有一定要求，CCS 型式認(rèn)可試驗(yàn)對(duì)試驗(yàn)順序無(wú)明確要求，海洋核動(dòng)力平臺(tái)I&C 設(shè)備鑒定可采用核電儀控設(shè)備鑒定的試驗(yàn)順序，但需要得到CCS 的審批認(rèn)可。

2 鑒定輸入

鑒定輸入主要包括海洋核動(dòng)力平臺(tái)對(duì)I&C 系統(tǒng)的功能、性能要求和環(huán)境影響因素兩方面。功能、性能要求主要在相關(guān)技術(shù)規(guī)格書(shū)和鑒定大綱中規(guī)定。

環(huán)境的因素指設(shè)備在其壽期內(nèi)經(jīng)歷的所有環(huán)境條件和運(yùn)行條件對(duì)設(shè)備的影響因素。環(huán)境條件是指存在于設(shè)備外部的條件，比如溫度、振動(dòng)等；運(yùn)行條件是指存在于設(shè)備內(nèi)部的條件或者設(shè)備本身物理、機(jī)械相關(guān)的條件。

以陸上壓水堆為基礎(chǔ)，結(jié)合特有的海洋環(huán)境條件[2]和運(yùn)行條件，確定海洋核動(dòng)力平臺(tái)I&C 設(shè)備的鑒定因素包括但不限于：

- 溫度、濕度、壓力、鹽霧、霉菌等。

- 電磁干擾（EMI）、射頻干擾（RMI）、浪涌等。

- 電壓、電流及頻率的變化等。

- 震動(dòng)、傾斜、搖擺、沖擊等。

3 鑒定試驗(yàn)要求

參考陸上壓水堆經(jīng)驗(yàn)，I&C 系統(tǒng)設(shè)備屬于安全殼外安全級(jí)設(shè)備，滿足K3 鑒定要求[3]。根據(jù)GD22-2015 規(guī)定，船上受控環(huán)境到敞開(kāi)的甲板分為5 類環(huán)境（A-E），海洋核動(dòng)力I&C 系統(tǒng)設(shè)備處所屬于B 類環(huán)境：一般溫度、高濕和振動(dòng)的圍蔽處所，且是“一般配電區(qū)域”的電磁環(huán)境要求。

需要指出的是，海洋核動(dòng)力平臺(tái)I&C 系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行鑒定時(shí)，在滿足核電鑒定要求的前提下，應(yīng)統(tǒng)籌考慮GD22-2015 中型式認(rèn)可試驗(yàn)的有關(guān)要求。

本章節(jié)描述鑒定通用要求，不對(duì)具體試驗(yàn)條件、試驗(yàn)方法和試驗(yàn)驗(yàn)收準(zhǔn)則進(jìn)行具體說(shuō)明。

3.1 鑒定試驗(yàn)順序

海洋核動(dòng)力平臺(tái)I&C 設(shè)備采用試驗(yàn)法進(jìn)行鑒定，鑒定試驗(yàn)前應(yīng)準(zhǔn)備一套對(duì)于被鑒定的I&C 系統(tǒng)設(shè)備具有足夠代表性的試驗(yàn)樣機(jī)[4]（以下簡(jiǎn)稱樣機(jī)）。

鑒定試驗(yàn)可分為以下4 個(gè)階段。

◇ 階段1：基準(zhǔn)試驗(yàn)

樣機(jī)的基本技術(shù)參數(shù)及功能性測(cè)試，作為后續(xù)其它試驗(yàn)的比較基準(zhǔn)。部分試驗(yàn)可以在后續(xù)各項(xiàng)試驗(yàn)后重復(fù)?；鶞?zhǔn)試驗(yàn)內(nèi)容如下：

- 基本電氣性能試驗(yàn)，如介電強(qiáng)度試驗(yàn)、絕緣電阻試驗(yàn)、機(jī)械接地的電氣連續(xù)性檢查。

- 功能、性能檢查。

◇ 階段2：極限條件下的試驗(yàn)

用于檢驗(yàn)設(shè)備在影響因素的額定范圍內(nèi)和限值下的功能特性，通常包括：

- 環(huán)境條件，如溫度、濕度、振動(dòng)、傾斜和搖擺等。- 不同設(shè)備的特殊影響因素，如電磁兼容。

◇ 階段3：老化試驗(yàn)

該試驗(yàn)用于檢驗(yàn)I&C 設(shè)備的耐久性。結(jié)合K3 類設(shè)備的鑒定要求，需要進(jìn)行環(huán)境老化。

◇ 階段4：事故試驗(yàn)

沖擊環(huán)境為海洋核動(dòng)力平臺(tái)需考慮的主要事故工況[5]。該階段用于檢驗(yàn)設(shè)備在事故環(huán)境條件下的功能特性。

通常除極限條件下的試驗(yàn)外，其它試驗(yàn)均應(yīng)該在同一個(gè)樣機(jī)上進(jìn)行，而且試驗(yàn)應(yīng)該按照階段1 ～4 的順序執(zhí)行。需要指出的是，GD22-2015 對(duì)試驗(yàn)順序沒(méi)有強(qiáng)制要求。因此，下述階段2 和階段3 與環(huán)境溫濕度老化有關(guān)的試驗(yàn)，應(yīng)注意統(tǒng)籌考慮核電與CCS 的要求，如環(huán)境參數(shù)包絡(luò)性、設(shè)備在試驗(yàn)過(guò)程中是否通電等。

3.2 基準(zhǔn)試驗(yàn)

基準(zhǔn)試驗(yàn)包括正常大氣條件下的電氣安全、功能性能等試驗(yàn)，以產(chǎn)生基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，作為后面鑒定試驗(yàn)的依據(jù)。

海洋核動(dòng)力平臺(tái)采用核電試驗(yàn)項(xiàng)目的分類方法，根據(jù)GD22-2015 的基本試驗(yàn)項(xiàng)目，總結(jié)出海洋核動(dòng)力平臺(tái)I&C設(shè)備基本試驗(yàn)項(xiàng)目，如表 1 所示。

3.3 極限條件下的試驗(yàn)

極限條件下的試驗(yàn)包括電源條件試驗(yàn)、溫濕條件試驗(yàn)和電磁兼容試驗(yàn)。除上述試驗(yàn)外，GD22-2015 的試驗(yàn)項(xiàng)還包括傾斜和搖擺試驗(yàn)。上述試驗(yàn)匯總?cè)绫? 所示。

表1 基準(zhǔn)試驗(yàn)項(xiàng)目Table 1 Benchmark test items

表 2 極限條件下的試驗(yàn)項(xiàng)目Table 2 Test items under extreme conditions

表 3 EMC試驗(yàn)項(xiàng)Table 3 EMC test items

海洋核動(dòng)力平臺(tái)I&C 系統(tǒng)電磁兼容試驗(yàn)可在任何樣機(jī)（如有多個(gè)樣機(jī)）和任何試驗(yàn)階段執(zhí)行。電磁兼容試驗(yàn)項(xiàng)如表 3 所示。電磁兼容試驗(yàn)條件和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，必須包絡(luò)核電鑒定要求和GD22-2015 的要求，試驗(yàn)等級(jí)和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)在鑒定大綱中明確。

3.4 老化試驗(yàn)

老化試驗(yàn)也稱為評(píng)價(jià)設(shè)備性能隨時(shí)間變化的試驗(yàn)，用于檢驗(yàn)設(shè)備的耐久性。老化試驗(yàn)應(yīng)根據(jù)樣機(jī)特點(diǎn)，在滿足核電鑒定要求的前提下，統(tǒng)籌考慮GD22-2015 型式認(rèn)可試驗(yàn)的有關(guān)要求。一般應(yīng)包括：熱老化、長(zhǎng)期運(yùn)行、振動(dòng)老化。

如認(rèn)為某項(xiàng)老化試驗(yàn)對(duì)某項(xiàng)設(shè)備不適用時(shí)，應(yīng)提供合理的證明，才能使用專用的試驗(yàn)程序。老化試驗(yàn)項(xiàng)目見(jiàn)表4。

表4 老化試驗(yàn)項(xiàng)Table 4 Aging test items

3.5 事故試驗(yàn)

海洋核動(dòng)力平臺(tái)I&C 系統(tǒng)設(shè)備鑒定的事故試驗(yàn)主要為沖擊試驗(yàn)。試驗(yàn)的目的是模擬設(shè)備在使用或運(yùn)輸過(guò)程中可能受到的隨機(jī)性的沖擊效應(yīng)，可參考GB/T 2423.5-1995 (試驗(yàn)Ea)試驗(yàn)方法進(jìn)行試驗(yàn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

海洋核動(dòng)力平臺(tái)兼具核工程和船舶工程的雙重屬性，目前國(guó)內(nèi)無(wú)相關(guān)建設(shè)和運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)借鑒，其I&C 設(shè)備鑒定標(biāo)準(zhǔn)體系和鑒定方法處于空白。本文通過(guò)對(duì)比分析核電站核級(jí)I&C 系統(tǒng)設(shè)備鑒定要求和CCS 電氣設(shè)備的形式試驗(yàn)要求，并結(jié)合海洋環(huán)境條件，提出一種適用于海洋核動(dòng)力平臺(tái)I&C 系統(tǒng)設(shè)備的通用鑒定要求，為后續(xù)海洋核動(dòng)力平臺(tái)I&C 設(shè)備鑒定提供一種思路和方法。