核電廠數字化儀表與控制系統的應用現狀及發展趨勢

商海龍++李海煌

摘 要 核子能源作為體積小能量大同時開發成本較低的能源，使得越來越多的國家和地區開始青睞核能的應用。為確保核電廠安全有效運行，利用數字化儀表及控制系統對核電廠進行合理監控十分必要。數字化儀表可以使核電廠運作狀況完美呈現于工程師眼前，控制系統可以確保核電廠及時規避安全事故發生，保障周邊地區安全環境。文本將以未來核電廠數字化以及控制系統進行分析，為核電廠未來發展提供更多可參考建議。

關鍵詞 核電廠；數字化儀表；控制系統

中圖分類號 TM6 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2017）187-0027-02

數字化儀控系統在核電廠的應用，可以使核電廠工作人員能夠對當前核電廠運行狀態進行有效監控，并判斷核電廠工作狀態。隨著科學技術的發展，計算機應用技術已經深深植根于人們智能化操作系統理念之中，利用數字化儀表可以實時監控的優勢，對核電廠模擬電子線路以及功率變量進行準確判斷，有效幫助核電廠工作人員對核電廠工作效率，以及安全性能及時掌握，從而達到核電廠控制系統的有效控制。

1 核電廠運用數字化操作系統的原由

眾所周知，核電廠利用核能進行發電[1]。核能在地球上儲備十分豐富，可以為人力提供的能量要遠遠超過傳統化石能源近十萬倍，同時核能在性價比上也要遠遠高于傳統能源，其體積小而能量釋放卻要高于化學能源幾百萬倍，同時由于其開采成本低，利用核聚變反應技術更是可以利用海水作為核電廠能源燃料，這就使得核電廠發電成本極低。

據相關部門實驗與統計，傳統火電站在工作運營狀態下排放出的二氧化硫，以及氧化氮等物質會嚴重污染周邊地區環境質量。而核電廠由于在工作狀態下嚴密保護，為防止核能泄漏會設置層層壁壘使得其對外基本零排放污染物質，即使是有其污染程度也要遠小于傳統火電站。權威部門認證核電站在工作運營狀態下，向空氣排放的污染物一整年對周邊居民影響程度，還遠不及居民做一次X光受到的輻射劑量。因此目前世界超過16%的電能皆由世界各國的核電廠提供，有9個國家接近半數的電量直接產生于核子能源。

數字化儀控操作系統基于電子信息技術的控制以及安全防護，能夠通過核電廠能量平衡性，以及核能的爆發狀態數字化顯示，幫助工程師對核電廠全局進行有效控制，從而履行其監控職能。同時數字化儀表控制可以高效處理核電廠工作大數據，通過集成數字化內容，幫助工程師及時測量和檢測整個電廠的工作運營裝填，保障其可以實現核能利用率高，信息監控系統集中化顯示，降低核電廠工作操作難度，減縮工作流程。

所以為有效確保核電能源的安全性質，對核電廠運行情況實時掌握，必須利用數字化儀表對核電廠做到24小時工作狀態有效監控。

2 數字化儀控系統在核電廠的可靠應用

2.1 智能化操作界面，簡化核電廠監管操作流程

核電站可以為人類生活輸送更多電量，更多能源，不過核電廠的安全也是人們一直擔心害怕的主要問題。在核電廠過去幾十年發展道路上，世界曾發生過兩次特大的核能泄漏危機事故。一個是美國三里島核電站由于工人操作過失，導致核反應堆徹底被損壞[2]。一個是切爾諾貝利核電站四號機組泄漏事件，其也是由于操作者連續操作失誤，致使四號反應堆狀態不安定，導致爆炸產生。因此可以看出核電廠核心危機基本都是由于人為操作導致，所以利用數字化儀控操作系統，簡化核電站操作流程十分重要。

智能化的操作界面可以有效減輕工程師工作壓力過大，同時可以幫助工程師克服反應堆監測數據過多，過于分散問題。有效降低觀察者判斷以及分析監控的負擔。最重要的是能夠減輕工程師操作需求，提供給核電廠操作工人更為正確的事故解決措施。同時簡化核電廠監管操作內容以及流程，使其更加智能化，操作更簡便，有效降低核電廠操作事故。

2.2 安全可靠的運行系統，幫助維護安全性能

核電廠數字化儀表具有高度安全準確性能，信號通過儀器匯集以及傳輸，及時將核電廠工作狀態有效傳達。儀表儀器的控制系統需要極高的安全性能才可以運用于核電站。并且儀表操控系統因其龐大的操作系統和流程，需要核電廠工作人員及時對其進行定期維護，保障其能夠一直可以處于一個安全可靠的工作狀態。

數字化儀表以及控制系統是一項工作內容強度較大，技術專業程度比較高的項目。安排工程師定期學習以及維護它，有效控制數字化儀表操作系統工作負擔，可以為核電廠的安全運作提供有效保障。

2.3 數字化操作是未來科學進步發展趨勢

科學技術的進步幫助人類生活越來越簡單、方便。數字化信息操控系統是未來必然發展趨勢，其能夠將實際具體數值以及信息展示在數字展板上，讓人們能夠及時掌握系統內部安全性能。相比較傳統紙筆記憶操作或者是大量繁瑣的按鈕操作，數字化面板操作可以提供更全面的記憶關聯性，幫助工程師正確掌握電子工作內容，有效控制操作失誤，規避龐大工程量所造成的信息記憶掌握失誤。

所以，未來核電廠工作運轉，必然離不開數字化操作系統。數字化面板儀表控制系統幫助核電廠，提高核電廠安全控制效果，及時掌握核電廠系統內部運作狀態。應用數字化操作系統管理核電廠，將是未來核電廠發展必然趨勢[3]。

3 核電廠內部操控系統未來發展趨勢

未來核電廠安全控制與發展必然離不開分散系統DCS，以及控制器PLC和現場總控制系統FCS結合[4]。因為其三者融合可以有效幫助控制儀表設備翻新問題，并從中檢測設備內部可能存在的故障情況，通過加以管理分析，及時掌握核電廠內部運營狀態，了解其運行參數。

同時核電廠管理人員通過對數字化控制系統內部大數據進行分析，可以及時得到較為安全的工作實時情況，了解核電廠工作內部運營故障原由，避免事故發生。最后利用現場的智能化工作管理程序，對核電廠設備系統內部進行及時監管。因FCS需求的系統變數較小，能夠大大降低核電廠工作運營成本，間接地提高核電廠工作運行狀態，提升其直接經濟利益。

4 結論

最后不得不說一句，核電廠數字儀表操控對于核電廠安全生產來說，極其關鍵。同時數字化儀控系統在科學技術進步與發展的今天，運用于核電廠也是未來為有效滿足核電廠安全、高效、質量的必然需求。在未來核電廠操控系統一定會隨科技進步而不斷加以創新和改進，使其能夠既保障核電廠工作質量還要保證周邊地區供電安全。核電廠對于人類來說利要大于弊，為有效控制其弊，減少核電廠操作以及系統漏洞，必須要加強數字化儀控系統的應用，保障核電廠工作人員專業素質，從而確立核電廠工作安全核心定位。

參考文獻

[1]王忠武.電氣自動化在發電廠的應用與發展[J].建材與裝飾，2016（49）：193.

[2]李定川.我國電氣自動化儀器未來的發展趨勢與應用綜述[J].智慧工廠，2016（5）：51-55，62.

[3]劉中明，陸荊，李紅英.核電廠數字化儀表與控制系統的應用現狀與發展趨勢[J].中小企業管理與科技（下旬刊），2016（3）：244.

[4]楊成，魯陳林.核電廠數字化儀控系統的發展及應用分析[J].山東工業技術，2016（4）：138.

作者簡介：商海龍，福建福清核電有限公司。

李海煌，福建福清核電有限公司。