核电站数字化仪控系统改造研究
郑进富 黄家城
中图分类号：TM623 文献标识：A 文章编号：1674- 1145（2020）04- 160- 01
摘 要 为了促进核电站系统的正常运行，需要做好数字仪控系统改造工作。本文对此进行了探讨，文章首先阐述了核电站数字仪控系统改造的目的所在，其次介绍了数字化仪控方案，最后进行了核电站数字仪控系统改造方案分析。
关键词 核电站 数字化仪控系统 改造
在核电站改造过程中重要的一部分就是仪控系统数字化改造，在改造时首先要考虑的工作是处理好部件数量不足、更新换代快，设施老旧、功能退化的问题。
一、核电数字化仪控系统概述
在核电厂中，数字化仪控系统属于全厂最大的仪控系统，它是核电站的“神经中枢系统”，通过传感器（“神经元末梢”）收集信息，然后经过控制电缆、网络等（“神经系统”）传递信息，最后在处理器（“大脑”）中完成复杂的计算。再将需要显示的信息传递到人机接口，将驱动控制信号反方向传送到“神经末梢”，以实现对设备的控制。数字化仪控系统涉及核电站一百多个工艺系统（M310堆型有200多个），实现这些系统的集中监控和管理[1]。
2000年后，数字化仪控在核电站的应用越来越广泛，并且逐渐成为一种趋势，国外许多新建核电机组都开始使用数字化仪控系统，如法国多座N4型核电站，韩国的ShinKori核电站。目前，尚处于建设阶段的芬兰OL3核电站，使用的是TXP+TXS构架的数字化仪控系统，属于世界上第一座第三代技术核电站（EPR），而同样使用三代技术的美国AP1000型核电站，使用的是Ovation+Com m onQ构架的数字化仪控系统。在我国，2005年开始运行的田湾核电站，使用的是TXS+TXP构架的数字化仪控系统，2010年后投产的M310堆型核电站，如辽宁红沿河核电站、福建宁德核电站及广东阳江核电站等，这几个项目均采用和利时HOLLIAS+三菱MELTEC构架的数字化仪控系统。另外，国内外不断有已经投入商运的机组进行仪控系统改造，如法国有20台900MW和1300MW核电站，还有日本伊方核电站都将进行仪控数字化改造。2008年我国90年代投运的秦山核电站一期也进行了数字化改造并投运。由此可见，数字化仪控系统在核电站中的应用己经成为一种趋势。
二、核电站数字仪控系统改造的目的
（一）基于系统性能的分析
通过仪控系统的功能分析可以知道：仪控系统数字化改造使系统性能得到大幅度提高。在技术性能方面，DCS、FCS两种方案都可以满足要求，尤其在火电站中，DCS方案已经具有非常成熟的技术经验，用起来很顺利。采用FCS方案也从根本上提高了测量精确度，大大提升系统性能。
（二）基于系统安全可靠性的分析
如果把DCS和FCS两种方案拿来比较可以知道，FCS可以对有可能出现的故障进行预测，减少系统故障，具有很强的前瞻性维护效果。利用智能仪表的自我诊断和总线技术，可以连续监视出现的“先导性指示”，对可能发生的故障进行预测。FCS方案能够实现状态监视，实时排除故障[2]。
三、核电站数字化仪控系统改造
（一）基于备件问题和设备老化问题的分析
不管是采取DCS+PLC的方案，或者是选择FCS+PLC的方案，都可以做好改造工作。但是将这两种方案对比可得知，第二种在设施老化问题处理上无疑是更具有优势条件的，它重点依赖现场的智能化设施，而不是把控制器当作核心器件，这就可以压缩控制器备件的数量。其次，这种方案的互可操作与互用功能强大，可以在互连设施和系统之间进行无障碍的信息传递，而且各个生产商的类似产品可以进行无障碍相互替换，这就形成了更大的设备选择空间。不僅如此，该方案包含的现场智能设施在自动诊断、统计、管理方面智能化程度非常高，这对设施老化控制工作的开展都是大有裨益的[3]。
（二）基于系统性能的分析
核电站仪控系统数字化改造核心要点为系统性能。合格的系统性能对提升设备装置仪控系统数字化改造效果发挥了重要的作用。其中，具体分析系统性能主要指系统运行中，仪控系统控制及组件响应速率，系统综合控制质量以及仪控系统运行的稳定性。当前在实际发展中DCS技术及FCS系统技术，长期应用于火电站的系统控制以及其他的工业生产系统控制中，整体的技术应用较为成熟。
（三）基于系统安全可靠性的分析
核电站在运行的过程中系统组件运行的能耗低、电量产出稳定为主要的应用优势，但同时核电站在运行中，由于能量转换中核反应存在一定的危害性，如出现核泄漏现象对于作业人员、区域生态环境、区域居住人员均会造成极大危害，因此在核电站仪控系统的数
四、结语
为了做好核电站数字仪控系统改造工作，工作人员要先明确改造的目的所在，即解决备件淘汰和短缺问题、解决仪控设备老化问题、进一步提高仪控系统的性能，同时把握数字化仪控方案，在此基础上进行核电站数字仪控系统改造方案分析，做好基于备件问题和设备老化问题的分析、基于系统性能的分析、基于系统安全可靠性的分析。
参考文献：
[1]王洪涛，顾毅.核电站模拟仪控系统数字化改造规划及实施策略[J].核科学与工程，2014.3.
[2]王家胜，洪振昊，胡平.核电站数字化仪控系统改造中的几种控制系统综合应用分析[J].核科学与工程，2011（08）.
[3]王常力，罗安.分布式控制系统（DCS）设计与应用[M].北京：电子工业出版社，2008.
