核電廢物處理一體化管理系統(tǒng)WMS的研究

周宏斌++馬凱

摘 要：WMS的構(gòu)建可以用于舊核電站的改造，也可以用于新核電站的建設(shè)。而基于非放射性的廢液和含油廢水處理的WMS系統(tǒng)建設(shè)，可以為以后放射性廢液和含油廢水處理系統(tǒng)、固體廢物、氣體廢物處理系統(tǒng)（例如SRE、TES系統(tǒng)等）、廠房通風(fēng)空調(diào)等輔助系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化的后續(xù)建設(shè)提供參考和經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：核電 廢物處理 管理系統(tǒng)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP311.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）03（c）-0001-02

隨著國(guó)內(nèi)核電站的逐步增加，核電站的安全和運(yùn)行效率成為越來(lái)越受關(guān)注的重點(diǎn)，其中廢物的監(jiān)控和管理將直接對(duì)安全和效率產(chǎn)生影響。

1 核電站廢水處理系統(tǒng)

1.1 概述

核電站內(nèi)廢物從類(lèi)型上可以分為：固體廢物、液體廢物、氣體廢物。如果從性質(zhì)上分，也可以分為非放射性廢物、放射性廢物。下面以核電廢液處理進(jìn)行說(shuō)明。

電廠的廢液處理系統(tǒng)，是電廠重要的組成部分，是將工業(yè)廢液安裝既定程序進(jìn)行處理，達(dá)到既定的環(huán)保指標(biāo)再排放的系統(tǒng)，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)的火電廠大多有全廠一體化的廢液處理系統(tǒng)，每年國(guó)家環(huán)保部門(mén)都會(huì)對(duì)火電廠的廢液處理系統(tǒng)處理后的廢液進(jìn)行檢定，確保電廠排放的廢液達(dá)到環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，避免對(duì)環(huán)境造成危害。而核電站的污染雖然遠(yuǎn)較火電的污染小，但也有成型的廢液處理系統(tǒng)，以嶺澳核電二期為例，現(xiàn)核電廢水處理分如下三部分。

（1）放射性廢水回收系統(tǒng)（8SRE系統(tǒng)）。

（2）常規(guī)島廢液系統(tǒng)（回收、處理、排放），SEK、SEL和TER系統(tǒng)。

（3）電廠廢油和非放射性含油廢水系統(tǒng)（回收、處理、排放），SHE、SEO系統(tǒng)。

核電站的廢液一般沒(méi)有硫、氮、磷等有害物質(zhì)，一般廢液的處理以去除廢液中的油和放射性物質(zhì)為主。

1.2 現(xiàn)核電站含油廢液系統(tǒng)分析

以嶺澳核電二期的常規(guī)島和含油廢液系統(tǒng)為例，其工藝流程框圖如圖1所示。

其中3SEK和4SEK分別為常規(guī)島3號(hào)和4號(hào)機(jī)組的廢液回收系統(tǒng)，其收集的廢液流向8SEK-常規(guī)稻廢液處理系統(tǒng)，進(jìn)行油水分離的處理后，再流向8SEL和8TER系統(tǒng)，進(jìn)行排放。SHE系統(tǒng)的總體流程與之類(lèi)似。其中8SEK和8SEH的控制和人機(jī)界面，是合二為一的。

根據(jù)系統(tǒng)的邏輯圖、流程圖和IO清單，系統(tǒng)的控制程序由各自獨(dú)立的PLC系統(tǒng)完成，某些數(shù)據(jù)和報(bào)警信息，通過(guò)硬接線(xiàn)或者通信方式向主控的DCS發(fā)送，方式如圖2所示。

各個(gè)子系統(tǒng)有自己本身的PLC系統(tǒng)和人機(jī)界面，安裝在各自的廠房區(qū)域，分布如圖3所示。

各個(gè)分散的子系統(tǒng)間有工藝上、系統(tǒng)上的聯(lián)系，歸集成一個(gè)統(tǒng)一的工藝管理系統(tǒng)，將更為高效的管理，具體優(yōu)點(diǎn)如下。

（1）歸集成一個(gè)工藝管理系統(tǒng)，會(huì)減低現(xiàn)場(chǎng)巡檢人員的次數(shù)和勞動(dòng)強(qiáng)度，從而達(dá)到節(jié)省人力費(fèi)用的目的。

（2）歸集成一個(gè)工藝管理系統(tǒng)，能更好地進(jìn)行系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)收集分析，降低DCS系統(tǒng)的通信負(fù)荷和成本。

（3）有效地減低備件的種類(lèi)和培訓(xùn)費(fèi)用。

（4）可以對(duì)系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)工藝設(shè)備的OEE、工藝設(shè)備的耗能情況做精細(xì)的分析。

2 核電廢物處理一體化管理系統(tǒng)

2.1 概述

WMS的構(gòu)建，無(wú)需拆除和推翻原本的各個(gè)子系統(tǒng)，而是在基于現(xiàn)有各個(gè)子系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)歸集、優(yōu)化，從而形成一個(gè)功能上更加完善的、高效的、可靠的管理系統(tǒng)。幾個(gè)原則如下。

（1）WMS系統(tǒng)的功能涵蓋了原本各個(gè)子系統(tǒng)的所有功能。

（2）WMS采用“分散控制，集中管理”的原則進(jìn)行構(gòu)建。

（3）系統(tǒng)與DCS方面的數(shù)據(jù)交換不會(huì)減少，但應(yīng)該能減低DCS系統(tǒng)通信方面（包括硬件和軟件）的負(fù)擔(dān)。

（4）系統(tǒng)采用統(tǒng)一硬件和軟件平臺(tái)。

（5）系統(tǒng)能進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間不停機(jī)的工業(yè)級(jí)別的歷史數(shù)據(jù)記錄和報(bào)表分析。

（6）系統(tǒng)的關(guān)鍵部分采用冗余配置原則。

（7）與舊的方式相比，WMS應(yīng)該能減低備件數(shù)量和人員的費(fèi)用。

WMS的系統(tǒng)框圖如圖4所示。

WMS系統(tǒng)與舊方式相比，具有如下優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)：

改變DCS（或者KSN）與各個(gè)子系統(tǒng)的通信方式，以后DCS和各個(gè)子系統(tǒng)的通信無(wú)需眾多的通信卡件和信號(hào)電纜，只需連接到WMS網(wǎng)內(nèi)，通過(guò)OPC SERVER，就可以在任何時(shí)間讀取任何子系統(tǒng)的內(nèi)部數(shù)據(jù)；不但大大減低了DCS的通信和IO點(diǎn)數(shù)的負(fù)荷，也減低這方面的設(shè)備成本，也減少各個(gè)系統(tǒng)和DCS的通信接口設(shè)計(jì)。

2.2 WMS系統(tǒng)的功能

WMS系統(tǒng)中具體的功能如下。

（1）歷史數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，能按照以秒為單位地記錄保存長(zhǎng)期的系統(tǒng)數(shù)據(jù)。

（2）系統(tǒng)有報(bào)表制作工具，而且這種工具是易于使用的，能從歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中調(diào)出需要的歷史數(shù)據(jù)，并進(jìn)行一定的分析，例如：特定設(shè)備的累計(jì)運(yùn)行時(shí)間、最長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間、設(shè)備的OEE如何等等；能計(jì)算某個(gè)設(shè)備的耗電量，以此判斷設(shè)備的性?xún)r(jià)比。

（3）歷史數(shù)據(jù)能調(diào)出進(jìn)行曲線(xiàn)的描繪，反映某時(shí)段內(nèi)各個(gè)子系統(tǒng)處理的污水的流量、液位等情況。

（4）在某些設(shè)備累計(jì)運(yùn)行時(shí)間到達(dá)一定程度后，應(yīng)該能主動(dòng)提醒維修人員對(duì)其進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)等工作。

各個(gè)子系統(tǒng)的控制邏輯仍在各個(gè)子系統(tǒng)的控制器中，而WMS充當(dāng)管理和統(tǒng)籌的角色。

3 系統(tǒng)拓展

基于非放射性的廢液和含油廢水處理的WMS系統(tǒng)建設(shè)，可以為后續(xù)放射性廢液處理系統(tǒng)、固體廢物、氣體廢物處理系統(tǒng)、通風(fēng)空調(diào)等輔助系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化的建設(shè)提供參考，并可以將上述系統(tǒng)統(tǒng)一管理。

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