对核电厂数字化仪表与控制系统的应用探讨

核电厂仪控系统数字化改造关键要素讨论发布时间：2022-05-05T11:54:24.204Z 来源：《中国科技信息》2022年第1月第2期作者：褚大航王惇[导读] 目前，随着我国现代经济水平的不断提升褚大航王惇福建福清核电有限公司福建福清 350318摘要：目前，随着我国现代经济水平的不断提升，核电厂也因此获得了良好的发展前景，而为了更好的满足信息时代发展要求，加强核电厂仪控系统数字化改造有着非常重要的意义。

针对于数字化系统来说，一般在技术使用方面可以避免各项风险问题的产生，因此，在核电厂传统仪控系统改造工作中，可以发挥出非常重要的作用。

现如今，数字化仪控系统在电力行业中已经实现了非常广泛的应用，为仪控系统数字化改造工作开展奠定了非常重要的基础条件。

本文主要针对核电厂仪控系统数字化改造关键要素进行了深入分析，并结合实际情况提出了一些有效的改造策略，希望能为相关人员提供合理的参考依据。

关键词：核电厂；仪控系统；数字化改造；关键要素在核电厂老旧仪控系统运行过程中，主要是使用到了模拟技术，老旧仪控系统经常会面临各种故障问题的产生，主要是因为受到老旧仪控系统老化因素的影响，其维护成本不断增加，并且在对相关配件进行采购时，存在非常大的难度。

也正是因为这些故障问题的存在，进一步激发了核电厂经济与安全生产之间存在的矛盾问题。

因此，为了能对核电厂老旧仪控系统运行中存在的问题进行合理解决，基于科学技术水平不断提升的背景下，应该进一步加强核电厂仪控系统数字化改造工作，从而才能在更大程度上提升核电厂仪控系统运行水平。

1、核电厂仪控系统数字化改造策略1.1核电厂仪控系统生命周期管理结合相关的实践结果可以了解到，在EPRI当中对核电厂仪控系统改造过程管理方法做出了明确规定，主要是在仪控系统整个运行期间内，首先应该构建出完善的管理计划方案，然后在对仪控系统进行改造，保证整个维修以及改造期间获取的平衡性。

在仪控系统改造前期准备工作中，就站在整体角度上进行深入分析，从而制定出全周期的管理计划方案。

核电厂数字化仪控设备全寿命周期管理探索与实践摘要：在核电厂内数字化仪控设备位于核心位置，其运行状态直接的影响着核电厂整体的安全以及能源生产，因此在新时期数字化仪控设备全寿命周期管理得到了更多的人的关注，如何提高数字化仪控设备的运行稳定性，延长数字化仪控设备的使用寿命成为了亟待解决的问题。

基于此，本文将对核电厂数字化仪控设备全寿命周期管理探索与实践展开研究。

关键词：核电厂；数字化仪控设备；管理与探索；寿命验证方法前言：核电厂数字化仪控设备的使用寿命直接的关系着核电厂的运维成本以及可持续发展性，如果数字化仪控设备的更新速度过快，在较短的时间内就出现了仪器设备的老化问题，将会导致核电厂运行与维护方面的成本大幅度增加，极容易让核电厂承受过大的发展压力，逐渐的出现入不敷出的问题，无法满足人们在能源使用方面的迫切需求。

由此可见，对核电厂数字化仪控设备全寿命周期管理探索与实践进行探究是十分必要的，具体策略综述如下。

1核电厂数字化仪控设备失效与老化机理1.1数字化仪控设备老化任何仪器与设备在长期的使用都会出现老化问题，而数字化仪控设备在核电厂内作为“中枢神经”始终保持着运行的状态，其老化的速度也必然会加快，使得数字化仪控设备在较短的时间内就因老化而出现了停止运行的现象。

一般情况下核电厂在引进相应数字化仪控设备后会先对其设计的寿命周期进行采集和记录，以此作为依据设置下一批数字化仪控设备的引进时间，以保障在上一批次数字化仪控设备实效后能够及时的进行设备的更换，保障核电厂运行的稳定性和可靠性，避免因数字化仪控设备更换不及时而造成的负面问题的出现，让核电厂供能能够始终维持稳定且安全的状态。

另外，开展精准的数字化仪控设备寿命验证工作对于提升设备全寿命周期管理水平也有着较大的帮助，核电厂应当加强对这一方面的优化，进而在实现对数字化仪控设备实际使用寿命周期的精准掌握的同时制定更具针对性的养护计划，实现对全寿命周期的有效延长，让数字化仪控设备的作用与价值可以得到更大的发挥，进而在实现数字化仪控设备全寿命管理的有效性的同时达成切实维护核电厂核心利益的目的，让核电厂的发展得到更为有利的保障。

浅谈AP1000核电厂安全级仪控系统1 概述AP1000核电厂采用了全数字化仪控系统，其中保护和安全监测系统（PMS）属于安全级，其余均为非核安全级。

PMS系统为电厂提供反应堆停堆、专设安全设施、核级数据处理三大主要功能。

PMS系统直接关系到核电站的安全运行，是AP1000机组中最为重要的仪控系统，因此该系统现场安装的全过程需要高度关注。

2 PMS安装工程分类及施工要点PMS系统安装的实体工作可分解成三大类：处理机柜、电缆与光缆、中子探测器。

2.1 处理机柜PMS总共包含39个DCS（集散控制系统）标准机柜，尺寸约为700*750*2300（宽*深*高），按照功能分为NIC（核仪表子系统柜）、BCC（双稳态逻辑处理器柜）、ILC（符合逻辑处理器柜）、MTP（检修试验柜）、QDP（核级数据处理子系统柜）、SVC（爆破阀控制子系统）、SOE（顺序事件记录柜）。

PMS机柜按照不同的安全序列分别布置在辅助厂房内的6个房间内，成排布置。

PMS属于精密电子设备，对安装环境的要求高，温度必须控制在10℃～25℃、相对湿度控制在20%～75%、空气中无粉尘和腐蚀性气體。

AP1000首堆工程中，现场参照ASME NQA-1的标准，在PMS房间建立了增强的Ⅲ级清洁区，不仅对进入人员、进入材料、区域内的焊接、切割、打磨等动火作业加以控制，还专门设置了临时空调、除湿机、吸尘器等设施改善安装环境。

PMS机柜的安装过程大体包括五个步骤：（1）卸车。

按照核电厂物项分类原则，有抗震要求的PMS机柜属于B类物项，卸车时应十分注意机柜顶部吊耳的受力均衡性，以防止机柜结构变形。

为此，首堆工程中采用了一种方形平衡梁，并与其他辅助吊具一起进行了150%静载试验；（2）引入房间。

PMS机柜要求竖直搬运，但受限于厂房内门洞高度，通过时需要倾斜。

此时应注意倾斜时必须确保柜门在两侧而不至于受压变形。

首堆工程中专门设计了一种翻转运输小车，为提高厂房内搬运效率；（3）调平。

第41卷第12期2020年12月自动化仪表PROCESS AUT0M\TI0N INSTRl MKNTATIONVol.41 No. 12Dec.2020核电厂数字仪控系统动态可靠性分析方法综述黄晓津，朱云龙，周树桥，郭超(淸屮大学核能与新能源技术研究院，先进反应堆丨:程与安全教部重点实验室，北京丨()()〇84)摘要：仪表~拧制（I&C)系统是核电厂的屮枢神经，对确保核电厂的安全、稳定和经济运行起矜至关®要的作It丨早期使用基于模拟技术的仪控系统对核电厂的状态进行监测和控制，®部件易老化.U维护成本高昂：W此，0前核电厂使用数卞化仪控系统（DCS) 代替模拟仪控系统对于数字化仪控系统软件、硬件耦合以及人因复杂交互等特点，传统的静态可靠性分析方法无法完全适用动态可靠性分析方法可以发现设计中的薄弱环节，改善或增强数字化仪控系统的可靠性总结了动态可靠性分析方法:①当前典型的动态可靠性分折7/法，包括动态失效模式与影响分析（FMEA)、动态故障/事件树（D FT/ET)、动态流图方法（DFM ))、马尔科夫区间映 射方法（Markm/CCMT);②堪于仿K的方法，包括动态决策事忭树（〇[)KT)和连续事件树（CET)方法;③}1；他动态分析方法.包括GO- FLOW、扩展事件序列罔，P etri网该分析为该领域的进一步研究提供参％，关键词：核电厂；数字化仪控系统；动态分析：可靠性；模拟仪控系统；静态可靠性分析中图分类号：TH-86 文献标志码：A D0I： 10. 16086/j. cnki. issn 1000-0380. 2020080019Review of Dynamic Reliability Analysis Methodsfor NPP Digital Instrument and Control SystemHUANG X iao jin,Z H U Y u n lo n g,Z H O U S h u q iao,G U O Chao(Key I^ihoraton of Advanced Reactor Engineering and Safety of Ministn of Education,Institute of Nuclear and N t»w Energy Technology of Tsinghua University, Beijing 100084, China)Abstract ：Instrument and control ( l&C) system is the central nerve of nuclear power plants and plays a vital role in ensuring the safety,stability and economic operation of nuclear power plants. In the past,analog I&C system were used to monitor and control the state of nuclear power plants,but the components were prone to aging and high maintenance costs. Therefore,cunently nuclear power plants have used digital I&C systems ( DCS) to substitute analog I&C systems. Traditional static reliahililv analysis methods are not fully qualified,as DCS is rendered by the complex interactions of the software,hardware and human components. Using the dynamic reliability analysis methods, designers can find weaknesses in the DCS design, improve or strengtlien the reliability of these stages. This article summarizes dynamic reliability analysis methods：1the current typical dynamic reliability analysis methods including dynamic failure modes and effect analysis (FM KA) ,dynamic fault/event tree (D F T/E T) ,dynamic flowgraph methodology ( D F M)，Markov cell-to-cell mapping technology ( M arkov/CCM T);②simulation-based methods including dynamic decision-event tree ( DDET) and continuous event tree ( C E T) ；(3) other dynamic analysis methods including GO-FLOW, extended event sequence diagram (E SD) ,and Petri net and provide reference for further research in this field.Keywords：Nuclear power plant；Digital instrument and control system；Dynaniic analysis；Reliability；Analog instRiment control system；Static reliability analysis〇引言核电厂具有结构复杂、放射性强的特点，其典型结 构具有两个冋路,运行着许多关键设备（如堆芯、蒸汽 发生器、冷却杲等），一旦设备发生事故，将会对公共 安全、周边环境以及核能产业发展造成巨大的负面影响~。

重水堆的数字化仪控系统应用可行性分析一、引言数字化仪控系统是一种基于现代电子信息技术的仪器控制系统，它通过数字信号处理、数据传输和自动控制等技术手段，实现对核电站的各种仪器设备进行监测、控制、操作和管理。

重水堆是一种利用重水作为冷却剂和减速剂的核反应堆，其安全性和稳定性对于核电站的正常运行至关重要。

本文将对重水堆的数字化仪控系统应用进行可行性分析，旨在探讨数字化仪控系统对重水堆运行的潜在优势和制约因素。

二、重水堆的数字化仪控系统应用优势1. 提高运行效率：数字化仪控系统可以实现对重水堆的实时监测和操作，提供更精确的数据和更迅速的响应速度，提高了反应堆的运行效率和稳定性。

2. 提升系统安全性：数字化仪控系统可以实施自动化控制和实时监测，减少人工操作因素的介入，降低了人为错误的概率，提高了核电站的安全性。

3. 增强设备可靠性：数字化仪控系统可以通过数据分析和故障诊断，提前预知设备的故障和损耗，提高了设备的可靠性和使用寿命。

4. 方便系统调试和优化：数字化仪控系统可以模拟重水堆的运行状态，进行系统调试和优化，提高整个系统的运行效率和性能。

5. 实现远程监控和操作：数字化仪控系统可以实现对核电站的远程监控和操作，减少人员的实地工作，降低了人身安全风险，提高了工作效率。

三、重水堆的数字化仪控系统应用制约因素1. 技术可行性：数字化仪控系统需要具备高可靠性、高安全性和高实时性的特点，要求技术上能够满足重水堆的特殊工况和工作环境。

2. 人员培训和适应性：数字化仪控系统的应用需要经过全体运维人员的培训和适应，以确保其正确操作和有效利用。

3. 成本投入和效益回报：数字化仪控系统的应用需要大量的投入和技术支持，要求能够得到相应的经济和运行效益回报。

4. 法规和标准要求：数字化仪控系统的应用需要符合相关的法规和标准要求，保障核电站的安全和可靠性。

5. 风险管理和安全保障：数字化仪控系统的应用需要建立完善的风险管理和安全保障机制，防止潜在的风险和安全事故。