鄭進(jìn)富 黃家城

中圖分類號(hào)：TM623 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)：A 文章編號(hào)：1674- 1145（2020）04- 160- 01

摘 要 為了促進(jìn)核電站系統(tǒng)的正常運(yùn)行，需要做好數(shù)字儀控系統(tǒng)改造工作。本文對(duì)此進(jìn)行了探討，文章首先闡述了核電站數(shù)字儀控系統(tǒng)改造的目的所在，其次介紹了數(shù)字化儀控方案，最后進(jìn)行了核電站數(shù)字儀控系統(tǒng)改造方案分析。

關(guān)鍵詞 核電站 數(shù)字化儀控系統(tǒng) 改造

在核電站改造過程中重要的一部分就是儀控系統(tǒng)數(shù)字化改造，在改造時(shí)首先要考慮的工作是處理好部件數(shù)量不足、更新?lián)Q代快，設(shè)施老舊、功能退化的問題。

一、核電數(shù)字化儀控系統(tǒng)概述

在核電廠中，數(shù)字化儀控系統(tǒng)屬于全廠最大的儀控系統(tǒng)，它是核電站的“神經(jīng)中樞系統(tǒng)”，通過傳感器（“神經(jīng)元末梢”）收集信息，然后經(jīng)過控制電纜、網(wǎng)絡(luò)等（“神經(jīng)系統(tǒng)”）傳遞信息，最后在處理器（“大腦”）中完成復(fù)雜的計(jì)算。再將需要顯示的信息傳遞到人機(jī)接口，將驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)反方向傳送到“神經(jīng)末梢”，以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的控制。數(shù)字化儀控系統(tǒng)涉及核電站一百多個(gè)工藝系統(tǒng)（M310堆型有200多個(gè)），實(shí)現(xiàn)這些系統(tǒng)的集中監(jiān)控和管理[1]。

2000年后，數(shù)字化儀控在核電站的應(yīng)用越來越廣泛，并且逐漸成為一種趨勢(shì)，國(guó)外許多新建核電機(jī)組都開始使用數(shù)字化儀控系統(tǒng)，如法國(guó)多座N4型核電站，韓國(guó)的ShinKori核電站。目前，尚處于建設(shè)階段的芬蘭OL3核電站，使用的是TXP+TXS構(gòu)架的數(shù)字化儀控系統(tǒng)，屬于世界上第一座第三代技術(shù)核電站（EPR），而同樣使用三代技術(shù)的美國(guó)AP1000型核電站，使用的是Ovation+Com m onQ構(gòu)架的數(shù)字化儀控系統(tǒng)。在我國(guó)，2005年開始運(yùn)行的田灣核電站，使用的是TXS+TXP構(gòu)架的數(shù)字化儀控系統(tǒng)，2010年后投產(chǎn)的M310堆型核電站，如遼寧紅沿河核電站、福建寧德核電站及廣東陽(yáng)江核電站等，這幾個(gè)項(xiàng)目均采用和利時(shí)HOLLIAS+三菱MELTEC構(gòu)架的數(shù)字化儀控系統(tǒng)。另外，國(guó)內(nèi)外不斷有已經(jīng)投入商運(yùn)的機(jī)組進(jìn)行儀控系統(tǒng)改造，如法國(guó)有20臺(tái)900MW和1300MW核電站，還有日本伊方核電站都將進(jìn)行儀控?cái)?shù)字化改造。2008年我國(guó)90年代投運(yùn)的秦山核電站一期也進(jìn)行了數(shù)字化改造并投運(yùn)。由此可見，數(shù)字化儀控系統(tǒng)在核電站中的應(yīng)用己經(jīng)成為一種趨勢(shì)。

二、核電站數(shù)字儀控系統(tǒng)改造的目的

（一）基于系統(tǒng)性能的分析

通過儀控系統(tǒng)的功能分析可以知道：儀控系統(tǒng)數(shù)字化改造使系統(tǒng)性能得到大幅度提高。在技術(shù)性能方面，DCS、FCS兩種方案都可以滿足要求，尤其在火電站中，DCS方案已經(jīng)具有非常成熟的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，用起來很順利。采用FCS方案也從根本上提高了測(cè)量精確度，大大提升系統(tǒng)性能。

（二）基于系統(tǒng)安全可靠性的分析

如果把DCS和FCS兩種方案拿來比較可以知道，F(xiàn)CS可以對(duì)有可能出現(xiàn)的故障進(jìn)行預(yù)測(cè)，減少系統(tǒng)故障，具有很強(qiáng)的前瞻性維護(hù)效果。利用智能儀表的自我診斷和總線技術(shù)，可以連續(xù)監(jiān)視出現(xiàn)的“先導(dǎo)性指示”，對(duì)可能發(fā)生的故障進(jìn)行預(yù)測(cè)。FCS方案能夠?qū)崿F(xiàn)狀態(tài)監(jiān)視，實(shí)時(shí)排除故障[2]。

三、核電站數(shù)字化儀控系統(tǒng)改造

（一）基于備件問題和設(shè)備老化問題的分析

不管是采取DCS+PLC的方案，或者是選擇FCS+PLC的方案，都可以做好改造工作。但是將這兩種方案對(duì)比可得知，第二種在設(shè)施老化問題處理上無疑是更具有優(yōu)勢(shì)條件的，它重點(diǎn)依賴現(xiàn)場(chǎng)的智能化設(shè)施，而不是把控制器當(dāng)作核心器件，這就可以壓縮控制器備件的數(shù)量。其次，這種方案的互可操作與互用功能強(qiáng)大，可以在互連設(shè)施和系統(tǒng)之間進(jìn)行無障礙的信息傳遞，而且各個(gè)生產(chǎn)商的類似產(chǎn)品可以進(jìn)行無障礙相互替換，這就形成了更大的設(shè)備選擇空間。不僅如此，該方案包含的現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)施在自動(dòng)診斷、統(tǒng)計(jì)、管理方面智能化程度非常高，這對(duì)設(shè)施老化控制工作的開展都是大有裨益的[3]。

（二）基于系統(tǒng)性能的分析

核電站儀控系統(tǒng)數(shù)字化改造核心要點(diǎn)為系統(tǒng)性能。合格的系統(tǒng)性能對(duì)提升設(shè)備裝置儀控系統(tǒng)數(shù)字化改造效果發(fā)揮了重要的作用。其中，具體分析系統(tǒng)性能主要指系統(tǒng)運(yùn)行中，儀控系統(tǒng)控制及組件響應(yīng)速率，系統(tǒng)綜合控制質(zhì)量以及儀控系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。當(dāng)前在實(shí)際發(fā)展中DCS技術(shù)及FCS系統(tǒng)技術(shù)，長(zhǎng)期應(yīng)用于火電站的系統(tǒng)控制以及其他的工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)控制中，整體的技術(shù)應(yīng)用較為成熟。

（三）基于系統(tǒng)安全可靠性的分析

核電站在運(yùn)行的過程中系統(tǒng)組件運(yùn)行的能耗低、電量產(chǎn)出穩(wěn)定為主要的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，但同時(shí)核電站在運(yùn)行中，由于能量轉(zhuǎn)換中核反應(yīng)存在一定的危害性，如出現(xiàn)核泄漏現(xiàn)象對(duì)于作業(yè)人員、區(qū)域生態(tài)環(huán)境、區(qū)域居住人員均會(huì)造成極大危害，因此在核電站儀控系統(tǒng)的數(shù)

四、結(jié)語

為了做好核電站數(shù)字儀控系統(tǒng)改造工作，工作人員要先明確改造的目的所在，即解決備件淘汰和短缺問題、解決儀控設(shè)備老化問題、進(jìn)一步提高儀控系統(tǒng)的性能，同時(shí)把握數(shù)字化儀控方案，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行核電站數(shù)字儀控系統(tǒng)改造方案分析，做好基于備件問題和設(shè)備老化問題的分析、基于系統(tǒng)性能的分析、基于系統(tǒng)安全可靠性的分析。

參考文獻(xiàn)：

[1]王洪濤，顧毅.核電站模擬儀控系統(tǒng)數(shù)字化改造規(guī)劃及實(shí)施策略[J].核科學(xué)與工程，2014.3.

[2]王家勝，洪振昊，胡平.核電站數(shù)字化儀控系統(tǒng)改造中的幾種控制系統(tǒng)綜合應(yīng)用分析[J].核科學(xué)與工程，2011（08）.

[3]王常力，羅安.分布式控制系統(tǒng)（DCS）設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2008.