核電廠數字化儀表與控制系統的應用現狀與發展趨勢

袁賀飛

摘要：我國在電氣自動化設備研究方面的能力比較薄弱，而核安全級數字化儀表控制系統是1E級的電氣設備，它的安全性、可靠性以及設計的合理性都需要通過設備鑒定的嚴格檢驗。但是按照我國現階段的發展水平，仍然還未達到形成完整的設備鑒定體系的高度，國內大部分正在使用的數字化儀表控制系統都是從國外進口的，這就要求技術工作者對國外較成熟的核安全級數字化儀表控制系統進行深入調查和研究。

關鍵詞：核電廠;數字化儀表;控制系統;應用現狀;發展趨勢

中圖分類號：TM623文獻標識碼：A

引言

伴隨著我國社會主義市場經濟的不斷提高，使得核電廠的建設工作也在不斷的發展和進步，正因為如此，使得核電廠的應用力度也有了很大的提高。伴隨著信息化時代的到來，自動化和數字化技術在很多行業都逐漸發揮出越來越大的作用，尤其是在核電行業，相關的工作人員正在嘗試對自動化儀表進行應用，并且將此項工作納入到核電行業發展的重點工作內容。當今時代，核電行業正在朝著開發、開發、管理和應用一體化的趨勢發展，從而使得相關參數的科學性與準確性成為了保證一切工作的因素，如此才能夠從根本上提高工作的效率和質量。不僅如此，在當今時代，如果核電廠開發工作不能夠實現自動化，還會增加工作人員的勞動強度。從總體的角度來講，實現數字化核電廠已經成為了核電行業發展的必然趨勢。

1核電廠數字化概念和意義

1.1數字化概念

數字化技術在不斷的應用過程當中得到了很大的發展，其實質是把各類復雜多變的信號轉變成為數字和數據，從而能夠以此為依據，建立相應的模型，接著在完成向二進制代碼的轉變，將結果導入到計算機系統當中對其進行處理。這一過程通常是以數字化作為基礎，以數字和數據作為依據，具有較強的繼承性和系統性，并且智能化程度較高。要想全面實現這一功能，需要應用多項技術。其中包括：視頻技術、計算機網絡技術、數據智能分析技術、自動化控制技術以及數據的共享和交換技術，將各類不同的技術進行集成與整合，從而達到精準控制和準確判斷，進一步提高我國核電廠工作的效率和質量。

1.2核電廠的數據化建設意義

從目前的情況來看，我國核電廠數字化的建設工作正在開展和進行當中，并且其自動化的水平也在逐漸的提高。在核電廠的生產過程當中對系統化和智能化程度的儀器和設備進行了有效的利用，從而使得核電廠當中的處理站、中轉站以及油水井和計量站等重要設施和節點都能夠為系統提高準確可靠的數據，最大程度的保證了現場各類生產參數始終具有高度的準確性，這些數據傳送至系統之后，便于工作人員對核電廠的運行情況進行實時的監控，提高了核電廠生產的安全性，并且能夠在很大程度上降低工作人員的勞動量。

2核電廠數字化儀表與控制系統的應用要點

2.1充分利用交流變頻技術

在核電工業的生產指揮自動化系統中，為滿足控制離心泵出口流量的需求，所使用的調節器需要根據工況設定最佳PID值進行調節控制，進而對調節閥的開度流量起到相應的控制效果。但需要注意的是，這種在規律下進行調節控制的調節方案是存在一定缺陷的。主要表現如下：節能性較差，這種以變阻力元件為主要元配件進行工作調節的調節器，其本身存在一定能量損耗;經濟性較小，因為離心泵的出口側面設有截止閥，用以配合調節閥的正常運行，這就限制了泵的選擇，要求所選用的離心泵必須要具備較大的額定功率，以滿足負荷不斷變化的動力需求，同時也不利于實現經濟的調節方案。

在電子科技的推動下，所研發的變頻節能調速器廣泛用于各個工業生產領域。這是因為變頻調速器具有很好的節能效果，且更加經濟方便，極大地提高設備的運行效率。而用于工業化工生產系統中的調速器，同樣可以充分利用高性能的變頻技術來完善其調節方案，即利用變頻調速器來控制泵的出口流量。使用交流變頻調速器呈現下述優越性：安裝方式具有非接觸、無阻力的特點;由于對泵轉速直接進行控制，進而更容易有效控制流量;采用大范圍無級調速，調節效果會更好，省去調節閥等一系列環節。按照原則選用機泵以及調節閥上的壓降，通過變頻控制器共同組成調節系統，提高整體效率，這種方式預計能夠減少電能消耗約百分之三十;而對于那些原有機泵選擇過盈量太多，或者機泵在生產時低負荷運行的，節能效果相對而言更佳顯著。

2.2DCS控制系統功能

從總體的角度來講，DCS系統能夠實現很多功能。首先可以實現核電廠開發過程當中對各個流程工藝的實時監控，并且根據數據來實現動態模擬，從而使得整個開發過程具有較高的時效性，給管理人員的工作帶來了很大的便利。另外還可以對開發場地所有的數據自行采集和存儲，并以圖形的方式直觀的向工作人員展現變化趨勢。DCS系統還能夠對時間進行設置，從而能夠實現班、日、月以及年報的自行輸出打印，便于工作人員對相關材料的管理和歸檔。除了上述的功能之外，還可以實現遠程監控的功能，發現異常情況及時向工作人員發出警報，然后自動對信號進行匯總、存儲和輸出。最后，該系統還可以根據不同的用戶有針對性的設置權限，不同的崗位可以對不同的功能進行操作。

2.3中央控制室與系統子站相連接

（1）中央控制室。對于核電廠的開發工作，可以利用DCS系統子站將通信路線與中央控制室連接，同時在中央控制室中獲取DCS子站的數據信息、環節與自動化儀表的檢驗圖示，通過整理與分析生成數據系統，便于在DCS運行期間自主的對核電廠系統加以操作。此外，中央控制室的工作人員能夠對想一個階段的DCS子站系統進行在線或者離開狀態的修改，提高中央控制室工作人員的管理水平，制定規范的決策制定進行數據處理，進而實現對核電數據與人員的科學化管理，更好的構建動態獲取信息模型[3]。（2）DCS體系作用。將自動化儀表應用在數字化核電廠建設中，也就是將DCS體系的作用充分利用過程，所以在進行中央控制室與系統子站相連接的工作時，需要收集并分析數據信息，對有效信息加以保存并且繪制數據變化表格，促使其自動體現出核電廠企業中各項工作的開展情況。此外，利用DCS體系，核電企業管理人員可以隨時監督與管理核電項目的整個運轉系統，使工程師能夠依據相關提示對數據信息加以整合與優化，為操作人員提供便利條件。因此，通過將中央控制室與系統子站相連接，實現數字化核電廠的建設。

2.4選擇無壓損或低壓損的自動化儀表

在測試流體流量時，節能裝置在其實際測試過程中存在的壓損較大，而節能裝置的使用率很高，約為70%，這樣不利于節能。因此，在工業領域無壓損和低壓損儀表得到較大關注，尤其是近幾年廣泛應用的旋進旋渦流量計和笛形均速管流量計。其具有造價低廉、壓損微小和安裝方便的特點，受到各核電廠一線操作人員的好評。儀表選擇是核電廠設計的一個重要環節，在考慮儀表性能的同時要兼顧節能，而通過研發和革新制造出更加環保、節能的儀表也成為儀表行業的一個新的發展方向。

結束語

綜上所述，開展自動化儀表在實現數字化核電廠中的應用對核電廠行業的發展具有十分重要的作用，現階段，核電企業管理人需要認真分析自動化儀表的功能，創新應用手段，構建應用機制，科學的將自動化儀表應用在核電廠的各項工作中，促進數字化核電廠的實現。

參考文獻

[1]于宏偉，王江波，邱建文，等.核電廠安全級數字化儀控系統的設備鑒定[J].儀器儀表用戶，2015，22（6）：1-4.

[2]曹治民.自動化儀表在實現數字化核電廠中的應用分析[J].石化技術，2017，24（12）：186-186.

[3]馬雙龍.核電廠數字化建設中自動化儀表應用探討[J].石化技術，2018（6）：58-59.