分散控制系统在核电厂的应用

2016-12-08丁伯才

中国新技术新产品 2016年20期

关键词：核电厂光缆组态

刘　琳丁伯才

（武汉海王科技有限公司，湖北武汉 430000）

分散控制系统在核电厂的应用

刘琳丁伯才

（武汉海王科技有限公司，湖北武汉 430000）

摘要：分散控制系统，即DCS系统，极具优越性。本文对我国核电站分散控制系统的应用进行分析，并对它的应用特点和注意事项进行具体论述，为其提供一个可靠的应用空间，以达到良好的应用效果。

分散控制系统；核电厂；可靠性；应用

分散控制系统，又名分布式控制系统，它属于多极计算机系统，其载体是通信网络，包括过程控制级和过程监控级两部分。对计算机、通信、控制和显示灯进行综合，实现了控制的分散性、操作的集中性、管理的分级性、配置的灵活性，以及组态的便利性。当前，它以自身的优越性能在工业领域应用极为广泛。

1.我国核电站分散控制系统的应用

网络通信技术、计算机硬件技术以及各种组态软件技术等，为DCS技术提供了广阔的应用发展空间。目前，它已经逐渐被普及和应用到各个领域，而分散系统也逐渐实现了全数字化。表1为分散控制系统在我国在建核电厂的应用情况。

仪控系统设计过程中秉承故障安全、单一、多样、独立、节能、ALARA等原则。通过对部分硬接线的控制按钮和仪表进行设置，以提升其安全性。安全保护系统则通过四取二逻辑，分别借助2个系列和4个保护通道，实现自动化检测和功能分割。计算机系统中，手动反应堆、保护停堆和安全专设保护系统独立存在。优质的硬件和设备的精简，很大程度上提高了系统安全性。

2.分散控制系统在核电领域的应用特点

（1）应用DCS系统，控制室操作盘上更换为CRT和鼠标键盘。人机界面使操作人员能够提高全局把控度，对全厂状态和运行参数及时了解，降低了操作人员的劳动强度，使其时刻处于轻松、便利的工作氛围。同时，他们能够及时对各类事故工况和异常问题等进行识别和评估，保障系统运行的安全性和可靠性。

（2）核电厂在长期的运行过程中积累了各种各样的工作经验。加之，核电厂分析研究和设计开发技术、事故分析技术的升级和进步，使得技术层面和理论层面呈现双向成熟度。随着新型核电法规和核电标准的实施，计算机化的仪表、设备、技术等也逐渐被应用到核电厂中，提高了它的经济性、安全性、可靠性及自动化水平。

（3）计算机具备性能方面的优越性，为DCS提供了实践应用空间。同时，计算机具备自检功能和容错技术双向优势，在很大程度上提升了系统的实用性和可靠性。纵观分散控制系统在核电厂的应用现状，其极具优越性，并未由自身原因导致的重大事故。

3.分散控制系统在核电厂应用注意事项

3.1 设计阶段

分散控制系统中，主要采用人机界面设计。操作人员以计算机为载体，借助鼠标和滚动球，实现核电厂的运行操作。设计阶段要保障仪器控制、工艺、设备、运行和人机工程学专家等各领域专业人员就绪，实现不同类别控制保护功能的分布，以有效缓解操作员的日常工作压力。

设计环节，要关注是否与核标准和相关安全法规匹配、接口资料是否完整、功能分配和系统设置是否合理、控制算法是否准确，以及系统设备的实时性和人机界面的可操作性等。

3.2 制造阶段

核电厂的建设周期比较长。以1000MW级的核电机组建设为例，它的工期为50个月。项目负责人要将计算机设备采购放置在工程后期，以保障对新型设备的应用。计算机系统相对比较复杂，很难及时发现它的内部缺陷和运行过程中的故障。项目负责人要重视质量控制和文件记录，并安排专业人员对应用软件的测试工作进行实施。

专业的验收团队包括计算机管理员和系统工程师等。首先要对DCS系统的工作机理进行明确认识和了解，进而执行验收工作，并制定科学的验收测试程序和完整的验收文件。验收试验过程中，要将多台设备连接在同一平台中，以提高系统性能测试准确度。

3.3 安装阶段

安装前，要保证周边环境的清洁度。当机柜和计算机等设备厂房装修完成之后，并且管道设备安装基本就绪之后，执行分散控制系统的设备安装工作。项目负责人要预先制定完善的安装计划，先对控制室的设备机柜进行安装，然后对干线电缆和光缆进行集中敷设，遵循实体安装分布移交方式执行具体操作。该过程中，要注重将干线电缆的绝缘和光缆保护工作落实到位，有效避免意外接地或串入高压电击穿I/10模件和光缆损坏之后中断网络通信。

表1　分散控制系统在我国在建核电厂的应用情况

分散控制系统的信号传输和网络组件载体是光缆。相较于传统电缆，其不具备抗拉和弯曲方面的优势，很容易受到外部环境损伤。光缆敷设过程中，要对独立的电缆托盘空间进行隔离，敷设，避免对其他仪控电缆产生干扰。设计电缆桥架的时候，要为光缆设置独立的电缆托盘。

3.4 调试阶段

该工作包括单体调试和综合调试。单体调试要对测量通道和控制通道的准确性进行重点检查。综合调试既要对仪控系统设计图纸的控制功能实施情况进行检查，也要提高对不同设计运行工况下核电厂性能试验的关注度，以合同性能试验指标为基础进行细致分析和检查。

调试阶段，设备的变更更加频繁。DCS系统不需要对就地测的硬接线进行更改。只是在工程师站上分别对组态和组态信息进行更改和下载。它能够缩短执行时间。调试阶段要提前建立完善的执行操作程序和授权体系，并加大对软件变更人员的考核力度，确保软件临时变更执行过程中的技术性和规范性。对所有临时变更文件进行存档管理。

3.5 维护阶段

分散控制系统维护工作包括日常检查和定期维护。设计人员要结合系统和设备特性对预防性维修程序和纠正性维修程序进行编制。并结合系统诉求，对计算机设备、CPU模件、I/O卡件、网站设备的维修。同时，也要加大对机组运行状态的关注度，预先进行信号隔离，对计算机和网络交换机的寿命期限进行明确认识，将预防性维修工作落实到位。