核電站數字化儀控系統改造研究

鄭進富 黃家城

中圖分類號：TM623 文獻標識：A 文章編號：1674- 1145（2020）04- 160- 01

摘 要 為了促進核電站系統的正常運行，需要做好數字儀控系統改造工作。本文對此進行了探討，文章首先闡述了核電站數字儀控系統改造的目的所在，其次介紹了數字化儀控方案，最后進行了核電站數字儀控系統改造方案分析。

關鍵詞 核電站 數字化儀控系統 改造

在核電站改造過程中重要的一部分就是儀控系統數字化改造，在改造時首先要考慮的工作是處理好部件數量不足、更新換代快，設施老舊、功能退化的問題。

一、核電數字化儀控系統概述

在核電廠中，數字化儀控系統屬于全廠最大的儀控系統，它是核電站的“神經中樞系統”，通過傳感器（“神經元末梢”）收集信息，然后經過控制電纜、網絡等（“神經系統”）傳遞信息，最后在處理器（“大腦”）中完成復雜的計算。再將需要顯示的信息傳遞到人機接口，將驅動控制信號反方向傳送到“神經末梢”，以實現對設備的控制。數字化儀控系統涉及核電站一百多個工藝系統（M310堆型有200多個），實現這些系統的集中監控和管理[1]。

2000年后，數字化儀控在核電站的應用越來越廣泛，并且逐漸成為一種趨勢，國外許多新建核電機組都開始使用數字化儀控系統，如法國多座N4型核電站，韓國的ShinKori核電站。目前，尚處于建設階段的芬蘭OL3核電站，使用的是TXP+TXS構架的數字化儀控系統，屬于世界上第一座第三代技術核電站（EPR），而同樣使用三代技術的美國AP1000型核電站，使用的是Ovation+Com m onQ構架的數字化儀控系統。在我國，2005年開始運行的田灣核電站，使用的是TXS+TXP構架的數字化儀控系統，2010年后投產的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江核電站等，這幾個項目均采用和利時HOLLIAS+三菱MELTEC構架的數字化儀控系統。另外，國內外不斷有已經投入商運的機組進行儀控系統改造，如法國有20臺900MW和1300MW核電站，還有日本伊方核電站都將進行儀控數字化改造。2008年我國90年代投運的秦山核電站一期也進行了數字化改造并投運。由此可見，數字化儀控系統在核電站中的應用己經成為一種趨勢。

二、核電站數字儀控系統改造的目的

（一）基于系統性能的分析

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

（二）基于系統安全可靠性的分析

如果把DCS和FCS兩種方案拿來比較可以知道，FCS可以對有可能出現的故障進行預測，減少系統故障，具有很強的前瞻性維護效果。利用智能儀表的自我診斷和總線技術，可以連續監視出現的“先導性指示”，對可能發生的故障進行預測。FCS方案能夠實現狀態監視，實時排除故障[2]。

三、核電站數字化儀控系統改造

（一）基于備件問題和設備老化問題的分析

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比可得知，第二種在設施老化問題處理上無疑是更具有優勢條件的，它重點依賴現場的智能化設施，而不是把控制器當作核心器件，這就可以壓縮控制器備件的數量。其次，這種方案的互可操作與互用功能強大，可以在互連設施和系統之間進行無障礙的信息傳遞，而且各個生產商的類似產品可以進行無障礙相互替換，這就形成了更大的設備選擇空間。不僅如此，該方案包含的現場智能設施在自動診斷、統計、管理方面智能化程度非常高，這對設施老化控制工作的開展都是大有裨益的[3]。

（二）基于系統性能的分析

核電站儀控系統數字化改造核心要點為系統性能。合格的系統性能對提升設備裝置儀控系統數字化改造效果發揮了重要的作用。其中，具體分析系統性能主要指系統運行中，儀控系統控制及組件響應速率，系統綜合控制質量以及儀控系統運行的穩定性。當前在實際發展中DCS技術及FCS系統技術，長期應用于火電站的系統控制以及其他的工業生產系統控制中，整體的技術應用較為成熟。

（三）基于系統安全可靠性的分析

核電站在運行的過程中系統組件運行的能耗低、電量產出穩定為主要的應用優勢，但同時核電站在運行中，由于能量轉換中核反應存在一定的危害性，如出現核泄漏現象對于作業人員、區域生態環境、區域居住人員均會造成極大危害，因此在核電站儀控系統的數

四、結語

為了做好核電站數字儀控系統改造工作，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、解決儀控設備老化問題、進一步提高儀控系統的性能，同時把握數字化儀控方案，在此基礎上進行核電站數字儀控系統改造方案分析，做好基于備件問題和設備老化問題的分析、基于系統性能的分析、基于系統安全可靠性的分析。

參考文獻：

[1]王洪濤，顧毅.核電站模擬儀控系統數字化改造規劃及實施策略[J].核科學與工程，2014.3.

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

[3]王常力，羅安.分布式控制系統（DCS）設計與應用[M].北京：電子工業出版社，2008.