卡拉奇核電廠全范圍模擬機設(shè)計管理

苗淼

【摘要】全范圍模擬機是核電廠開展操縱員培訓、取證考試、應(yīng)急演練的重要設(shè)備，尤其在首臺機組建設(shè)中發(fā)揮巨大作用。本文以巴基斯坦卡拉奇2號機組全范圍模擬機項目為例，全面介紹了模擬機合同執(zhí)行過程中設(shè)計和數(shù)據(jù)更新的管理方法，為其他核電廠模擬機設(shè)計管理提供參考。

【關(guān)鍵詞】全范圍模擬機;數(shù)據(jù)更新;設(shè)計管理 【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.35.032

1、前言

全范圍模擬機是核電廠建設(shè)中的關(guān)鍵設(shè)備和重要節(jié)點，在商運后同樣發(fā)揮重要作用。本文以巴基斯坦卡拉奇2號機組（以下簡稱K-2機組）全范圍模擬機為例，介紹模擬機的設(shè)計管理和數(shù)據(jù)更新管理，為模擬機項目管理提供參考。

2、模擬機介紹

核電全范圍模擬機項目是以軟件為主體的軟硬件系統(tǒng)集成項目。為實現(xiàn)對核電廠主控室的全范圍仿真并為核電運行、應(yīng)急、事故場景教學提供條件，供應(yīng)商需使用軟件對核電廠的全廠設(shè)備進行功能模擬仿真，最終實現(xiàn)讓核電運行操作人員能夠在1：1的主控室環(huán)境下，實現(xiàn)對整個模擬電廠的正常操作，并通過全范圍模擬機軟件的特殊設(shè)置，實現(xiàn)對核電廠可能發(fā)生的突發(fā)事件的響應(yīng)操作。

K-2全范圍模擬機由硬件部分和軟件部分組成。硬件主要包括分別布置在模擬機控制室、教練員工作室、計算機機房等房間中的盤臺、儀表、操作員站、服務(wù)器、UPS、外設(shè)和各設(shè)備之間的連接插件、線纜等;模擬機軟件系統(tǒng)主要由計算機系統(tǒng)軟件、RINSIM仿真軟件平臺、電廠系統(tǒng)模型軟件等組成。

3、模擬機設(shè)計管理

全范圍模擬機可用處于核電廠建設(shè)過程的關(guān)鍵路徑上，這對模擬機的項目管理工作提出了高效、可控的核心要求，其中模擬機設(shè)計管理是模擬機管理工作的重中之重。下面將從培訓中心設(shè)計管理與模擬機接口文件管理兩方面進行介紹。

3.1培訓中心

整套模擬機設(shè)備安裝在培訓中心內(nèi)，培訓中心是操縱員開展培訓活動的重要場所。根據(jù)房間功能不同，培訓中心內(nèi)各房間可大致分以下三類：

（1）核心房間，包括模擬機大廳、教練員室、遠程停堆室、技術(shù)支持中心、UPS等房間。這些房間中的裝修風格、設(shè)備型號、系統(tǒng)畫面、照明、溫濕度等方面應(yīng)完全模擬核島主控室。

（2）功能房間，主要用于電廠操縱員進行培訓，包括綜合教室、計算機教室、遠程培訓、教務(wù)辦公等。電廠操縱員的基礎(chǔ)理論培訓、電廠應(yīng)急演練任務(wù)等均在這些房間內(nèi)實施。

（3）公用房間，主要是為上述房間提供配電、通風、恒溫恒濕、通訊等的功能用房。

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，為滿足模擬機在核電廠裝料前12個月可用以及與模擬機房間與核島主控室布置一致的要求，要求培訓中心內(nèi)模擬機相關(guān)房間的設(shè)計應(yīng)按照核島儀控系統(tǒng)的詳細設(shè)計要求進行設(shè)計，但根據(jù)出圖計劃，核島儀控系統(tǒng)設(shè)計晚于培訓中心的施工圖設(shè)計。這就導致在培訓中心完成施工設(shè)計時，模擬機相關(guān)房間和核島主控室的環(huán)境要求尚未確定，而模擬機相關(guān)房間和核島主控室的環(huán)境要求不確定又導致培訓中心的施工圖設(shè)計無法完成。

針對此現(xiàn)象，從培訓中心的定位、功能、工程進度等進行分析后認為，首先，在項目開展初期，應(yīng)要求模擬機供貨商及時把對培訓中心模擬機相關(guān)房間需求發(fā)給設(shè)計院，這些資料包括電源要求、需求房間面積、設(shè)備安裝方式、負荷分配、電纜敷設(shè)、照明調(diào)節(jié)系統(tǒng)接口、溫濕度、通風、清潔度、火災報警等。設(shè)計院收到上述要求后應(yīng)在子項詳細設(shè)計過程中給與考慮和實現(xiàn)功能，并及時與模擬機供貨商溝通分歧;其次，核心房間和其他房間可分步設(shè)計，即先將其他房間的詳細設(shè)計和設(shè)施固化，核心房間可依照參考電站完成相應(yīng)的土建設(shè)計，預留出模擬機設(shè)備的安裝設(shè)計，待模擬機和核島主控室設(shè)計提資完成后再進行補充。

3.2模擬機接口文件

模擬機接口文件主要分為設(shè)計文件、設(shè)備文件和運行文件。

設(shè)計文件包括各系統(tǒng)手冊、報警手冊、I/O清單、定值手冊、ISO圖、主控室和遠程停堆站布置圖、堆芯熱工參數(shù)、驗證曲線、PSAR和FSAR等。

設(shè)備文件包括DCS的功能描述文件、I/O清單、系統(tǒng)邏輯組態(tài)、系統(tǒng)畫面組態(tài)等;T/G包的系統(tǒng)手冊、特性曲線等;主控室設(shè)備文件和其它設(shè)備文件。

運行文件主要指運行規(guī)程，即總體規(guī)程、分系統(tǒng)規(guī)程、報警規(guī)程、異常規(guī)程和事故規(guī)程。

設(shè)計文件和設(shè)備文件主要用于建立核電廠工藝系統(tǒng)0層設(shè)備模型、DCS1層邏輯組態(tài)和2層畫面開發(fā)以及主控室硬件設(shè)備的采購。運行文件主要用于編制模擬機測試規(guī)程和開發(fā)DCS規(guī)程類畫面。

同時，模擬機還有一些輸出文件，主要包括設(shè)計說明書、測試規(guī)程和其它文件。

設(shè)計說明書包括廠房條件需求設(shè)計說明書、DCS2層仿真設(shè)計說明書、教控臺應(yīng)用開發(fā)設(shè)計說明書、盤臺設(shè)計說明書、接口軟件說明書、配電系統(tǒng)說明書、攝像監(jiān)控系統(tǒng)說明書、第三方儀控系統(tǒng)說明書、分系統(tǒng)模型設(shè)計說明書等。

測試規(guī)程包括測試大綱、分系統(tǒng)測試規(guī)程、DCS人機界面測試規(guī)程、應(yīng)用軟件測試規(guī)程、硬件測試規(guī)程、綜合測試規(guī)程、故障測試規(guī)程以及瞬態(tài)測試規(guī)程。

其它文件主要包括用戶手冊、培訓和安裝手冊等。

3.3 接口交換

K-2機組模擬機接口管理方式采用接口管理。根據(jù)模擬機供貨商的需求，建立模擬機提資數(shù)據(jù)需求清單，依據(jù)此清單將接口文件進行分類、編碼、標注提資方式和需求時間等信息。

（1）接口傳遞

K-2機組模擬機接口資料傳遞主要有3式：文件分發(fā)、ICM接口傳遞和文函。文件分發(fā)主要涵蓋系統(tǒng)手冊、定值手冊、報警手冊、施工設(shè)計圖紙、運行規(guī)程等，通過文檔分發(fā)形式在收到后直接分發(fā)模擬機供貨商;已建立ICM接口交換的設(shè)備，將收集的接口文件整理匯總后定期傳遞給模擬機供貨商;其他沒有建立ICM接口的設(shè)備，以信函方式發(fā)送采購部進行提資。

（2）接口管理

每月定期梳理接口的提交和完成情況，對于未按時完成的接口進行預警，必要時組織相關(guān)方召開協(xié)調(diào)會。

模擬機的開發(fā)工作涉及大量且繁雜的設(shè)計、設(shè)備文件。各類設(shè)計、設(shè)備文件提交日期各不相同，因此建議在模擬機合同簽訂前建立各類文件、數(shù)據(jù)的需求清單并在合同中予以明確，以降低因提資原因造成模擬機開發(fā)延期的風險。

4、模擬機數(shù)據(jù)更新管理

為保障機組按期獲得裝料許可證和商運前電廠操縱員具備持證上崗，模擬機需要在裝料前12個月具備培訓條件。為滿足該條件，模擬機在首次交付時的軟件版本所采用的的數(shù)據(jù)往往是參考機組的測試版本，與項目實際機組數(shù)據(jù)具有不小的偏差。因此，在模擬機合同中會明確兩次數(shù)據(jù)更新，來修正前期與機組真實數(shù)據(jù)的偏差。這兩次更新分別是模擬機初步更新（PUAT）和模擬機最后更新（FUAT）。

PUAT和FUAT的側(cè)重點不同，PUAT側(cè)重商運后參考機組DCS、TCS數(shù)據(jù)的更新，是以參考機組調(diào)試數(shù)據(jù)為基線，正確地完成模擬機更新;FUAT是基于參考機組首次換料后的運行數(shù)據(jù)，以參考機組運行數(shù)據(jù)為基線，正確地完成模擬機更新。這兩次數(shù)據(jù)更新在相關(guān)流程上有相似之處，但PUAT更側(cè)重DCS、TCS數(shù)據(jù)的更新，而FUAT更側(cè)重換料大修后的堆芯數(shù)據(jù)收集和機組改造。以PUAT為例介紹相關(guān)實施流程，如圖3。

經(jīng)歷兩次更新后，模擬機整體功能應(yīng)與核島主控室保持一致，能夠較好的滿足操縱員培訓、取證考試、應(yīng)急演練等要求。在FUAT通過后，模擬機供貨商將會頒發(fā)最終數(shù)據(jù)更新驗收證明書，同時模擬機進入為期3個月的最后階段軟件質(zhì)量擔保期。模擬機軟件質(zhì)量擔保期結(jié)束時，買方頒發(fā)模擬機的最終驗收證書（FAC）給模擬機供貨商，模擬機項目至此結(jié)束。

小結(jié)：

對于新建核電廠而言，全范圍模擬機作為操作員培訓的重要設(shè)施，不僅為未來核電廠培養(yǎng)優(yōu)秀操作人員，還能夠?qū)﹄姀S的部分設(shè)計進行驗證，本文整理的K-2機組模擬機項目執(zhí)行過程中的一些經(jīng)驗，為后續(xù)其他核電項目模擬機合同談判和合同執(zhí)行提供參考和建議。

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