5月26日,第一屆中國(國際)核電儀控技術大會在北京召開,包括國家核安全主管部門、電力企業、科研院所以及核電儀控設備供應商等方面的200余名專家,對國內外核電儀控技術的現狀和發展趨勢進行交流與研討。
全數字化是發展趨勢
核電站從工程管理、工程設計、設備制造、工程建設、安全運行和退役,無一不體現高端技術。儀控系統就是其中一項重要的組成部分。
中核集團科技委副主任、中國工程院院士葉奇蓁認為,雖然國內核電行業采用數字化控制系統還處于起步階段,但隨著全球信息化和數字化技術的迅猛發展,核電儀表控制系統的數字化是當前核電技術發展的必然趨勢。
日本福島發生核事故之后,客觀上對核電安全的要求提高,這也給儀控設備行業帶來了新的發展機遇,同時也對儀控技術與裝置的研究、設計、
制造、選型、應用、維護提出了越來越高的要求。全數字化儀控系統的應用將對確保核電廠的安全、可靠、經濟運行,起到至關重要的作用。
作為全數字化儀控系統在國內首次應用的江蘇田灣核電站,其出色的運行業績為核電站儀控領域的發展提供了良好實踐。全數字化儀控系統降低了人為誤操作引起的非
計劃停堆停機的概率,并從軟件和硬件上確保了電站安全系統的高可靠性;全數字化儀控系統自田灣核電站投入臨時運行至今一直穩定運行,從未發生由于系統軟件
或硬件原因造成的非計劃停堆;與傳統的模擬儀控系統相比,數字化儀控系統大大提高了核電廠運行的效率、安全性和可靠性。
田灣核電站的投運,標志著國內核電市場全數字化儀控時代已到來,目前在建的核電站均采用了全數字化的儀控技術。
何為數字化儀控系統
據北京廣利核系統工程有限公司總工程師朱毅明介紹,核電儀控系統是核電站“神經中樞”,體現了工業控制領域的前沿技術,可分為模擬、模擬加數字、全數字三種類型,經歷了三代的發展過程。
最早是上世紀60年代,核電站是完全基于模擬組合儀表和繼電器的設計,這種設計還是比較可靠的,狀況良好,盡管功能比較簡單,維修起來比較費勁,但運行效果還是不錯的。
目前在國內的核電站基本上都是第二代,控制系統基本沿用了模擬單元組合式儀表,加入了計算機數據采集系統(DAS),包括數據的采集、顯示、報警和日志記錄、趨勢的記錄等,與國內上世紀80年代火電廠的技術水平差不多。
全數字化的核電站儀控系統是第三代產品,它的控制層、監控層完全計算機化,實現先進主控室的設計,控制回路也根據計算機化的特點進行了改進,而不是把原來模
擬系統的邏輯圖、原理圖直接拿過來用計算機實現。計算機系統是有其特點的,所以必須改進之后才能應用于DCS(分散式控制系統),田灣核電站是世界第一家
使用全數字化控制系統的新建核電站。
在大亞灣和秦山核電站,反應堆保護系統是組合式模擬儀表加繼電器邏輯;到上世紀90年代,嶺澳等核電站
加入了采集系統,在主控室有幾個終端來顯示采集的數據和報警,模擬操作盤臺加上數字化采集系統,常規島與一般的火電廠基本相同,采用DCS,核島控制系統
比較重要,沿用了組合式儀表。2000年以來,田灣等在建的核電站都用到了全數字化的控制系統,主控室模擬盤大大縮小,甚至只剩下一個緊急操作盤,保護系
統也升級為基于核安全級的DCS。
朱毅明把核電儀控系統分為三個層次:
一、是儀表和執行器層次。核電站儀控系統的最基礎層次是儀表和執行器層,無論是火電、核電、輕工、化工、石化,與主設備打交道的主要是傳
統的變送器、傳感器和執行器等。目前在核電站中大部分都是采用模擬技術,數字化技術很少采用,在信號傳輸方面也沒有采用現場總線技術。
二、是控制層次。控制層基于數據采集單元、DCS控制站和PLC產品,完成現場信號輸入輸出、自動控制和保護功能。
三、是監控層次。傳統的主控室基于老式的模擬盤,有點像上世紀70年代火電廠的大型模擬操作盤,上面有一些計算機化的數據采集系統。新型的主控室已經取消了模
擬盤,完全采用計算機化的操作界面,每個操作員面前會有5~6臺操作終端,但會保留有少量的后備手動操作手段,作為計算機系統的后備。