淺議智慧電廠在AP1000項目中的應用前景

笪 曄

（三門核電有限公司設備管理處，浙江 臺州317112）

0 引言

2015年5月19日，國務院正式印發了《中國制造2025》（國發〔2015〕28號），明確提出“加快推動新一代信息技術與制造技術融合發展，把智能制造作為兩化深度融合的主攻方向；著力發展智能裝備和智能產品，推進生產過程智能化，培育新型生產方式，全面提升企業研發、生產、管理和服務的智能化水平。”同年，《國務院關于積極推進“互聯網+”行動的指導意見》（國發〔2015〕40號）出臺，意見在“互聯網+”智慧能源中提出，鼓勵能源企業運用大數據技術對設備狀態、電能負載等數據進行分析挖掘與預測，開展精準調度、故障判斷和預測性維護，提高能源利用效率和安全穩定運行水平。智慧電廠成為大勢所趨。

目前，智慧電廠在燃煤、燃機電廠中已有一些應用實例，而核電廠目前開展較少。但是該理念在核電廠也同樣有很廣泛的前景。本文以AP1000項目為例，淺議后續的切入方向。

1 智慧電廠在AP 10 0 0項目的應用方向

1.1 概況

AP1000為三代核電機組，機組已經實現了高度的自動化。智慧電廠主要是在AP1000現有技術、管理水平基礎上，通過對局部的科技含量和管理內涵等資源進行深入挖掘和全面梳理后，用系統性理論和內部資源配置最優化理念，重新對內部資源應用價值進行再整合，并融入現代先進管理理念和先進技術，實現精確感知生產數據、優化生產過程、減少人工干預的目的[1]。它使設備更加可靠、技術更加先進、系統更加合理、管理更加直觀。

智慧電廠涉及的范圍很廣泛，且不同的設計單位有不同的側重點。本文著重分析與AP1000機組運行理念關系較為緊密的應用方向。

1.2 通過安全生產管理系統進一步提高機組安全性

安全是核電廠的第一要素，它的重要性更在效益之上。目前，核電廠的安全生產管理主要基于人員培訓、人員績效工具、管理流程的控制，歸根結底還是通過人來控制。智慧電廠可以通過人員定位、三維建模、授權感應的方式再一次把關。

縱觀各類電廠安全事故，人因仍然是最主要的因素，如誤操作、走錯隔間、檢修執行過程不規范、危險源未及時的識別等。這些因素往往是導致電廠安全事故的直接原因，會造成重大的設備損壞、經濟損失甚至人員傷亡事故。智慧電廠通過對電廠所有管道、設備、構筑物等進行建模，可以真實地再現現場生產環境。通過室內基站及工作人員佩戴的定位裝置，對人員進行實時定位，將位置信息發送給應用服務器，最終由應用服務器根據不同的作業內容完成位置信息呈現、業務邏輯處理及狀態判斷，實現監控現場設備及人員狀況[2]，對于走錯隔間、誤操作、接近危險源等均可以及時發出警示，可以有效預防人的不安全行為，控制物的不安全狀態，減少人因失誤。

系統可以設置電子圍欄，在廠房內進行區域劃分。對于未授權人員進入工作范圍時發出報警。在輻射熱點、密閉空間、重要設備檢修區域等均可以發揮良好的作用。在此基礎上，還可以實現現場人員活動軌跡的檢測，特定區域內人員的數量、停留時間的統計。尤其應用在輻射控制區，可以有效監測人員出入的規范性，做好每一個工作的時間統計、工時優化，提升ALARA業績。

1.3 通過智能培訓系統提高人員技能水平

由于目前AP1000已有模擬機，因此，針對AP1000的智能培訓系統應更傾向于設備本身的結構、工作原理、設備檢修維護過程的演示等。通過三維可視化技術、虛擬現實技術、電廠數字化模型與物理模型有機結合，可以直觀、真實、精確地展示工廠各種設施、設備及工藝系統，對設備內部進行可視化剖析和講解。改變傳統的以圖紙為載體的設備基礎信息管理模式，使設備結構更加直觀，有效提高維修人員技能，還可以通過三維可視化和仿真系統虛擬閥門、開關等設備[2]，在重要設備檢修前進行模擬操作，提高真實檢修時的效率。

在此基礎上，還可以實現設備基礎信息管理，展示設備的備品備件、預維項目等信息。對設備的常見故障及解決方法進行演示講解。為維修人員準備檢修工作提供良好支持。

1.4 基于大數據進行預維策略優化

通過預防性維修提高各類設備的可靠性，是目前AP1000機組的主要工作之一。預維策略的制定是設備管理部門的重要工作內容。預維項目設置得過少或覆蓋面過窄，可能導致設備缺陷較多。預維設置得過多，又會使預維工作本身占用過多的人力和費用，也可能對設備造成一定的損傷。系統工程師需要在不斷的總結反饋中找到較優解。截至目前，我國共有62個核電機組，其中49個機組裝料投入運行，可以說積累了大量的運行數據。但是這些數據大部分由電廠自己掌握，甚至在本廠內也未得到充分利用，對于其他電廠，更是只通過有限的溝通和經驗反饋來獲得，這無異于巨大的浪費，并未發揮這些數據的價值。智慧電廠可以通過智能終端采集不同生產現場的各類信息，提供給大數據平臺、云平臺，通過行業大數據計算評估各類設備的失效機理、使用壽命等，以利于系統工程師制定更加合理、經濟的預維策略及備件策略，保證設備可靠性的同時降低庫存壓力、人力成本。也使各類經驗反饋得到有效積累和利用。即使對于新接手人員，也有途徑對設備的情況進行有效的了解。

1.5 智能巡檢

相比于火電廠，核電廠因有放射性風險，讓智能巡檢有更大的發揮空間。智能巡檢最適合的區域，首先就是有高放射性劑量的區域，如反應堆廠房等。這些區域正常運行期間不安排人員進行巡檢，但是一旦有問題，人員就需要承擔輻射劑量進入的風險。而采用智能巡檢后，可以通過智能化儀表和巡檢機器人相結合的方式，進入輻射區域，獲取所需數據，減少人員受到的劑量。此外，也可以運用在其他必要區域，如高溫區域、高噪聲環境、管溝內、室外區域等，降低巡檢風險，解放人力，改善人員的工作環境。

智能巡檢機器人可以搭載高清可見光相機、紅外熱成像儀、拾音設備等智能化檢測裝置，在進行常規巡檢的同時，又可以執行設備的預測性維修，不需要再另外通過工單執行。巡檢中也可以發現系統中異常的熱點等，提前警示運行異常，這是目前人工巡檢做不到的。智能巡檢數據直接上傳管理系統，自動生成報表，不需要人工錄入，避免了人工錄入錯誤的可能性，也提高了巡檢效率，運行人員只需要關注報表中的異常數據即可。且巡檢機器人的效率遠高于人工巡檢，對于需要定期跟蹤的缺陷設備，甚至可以全天候跟蹤，獲取更全面的數據。

2 結論與展望

通過上述分析可以發現，智慧電廠的理念和功能在AP1000核電項目具有廣泛的應用場景，在電廠安全運行、提高檢修效率、降低人員劑量等方面均有優化空間。但是智慧電廠首先要對整個電廠內的設備、系統、構筑物等進行建模，在此基礎上實現后續的一系列功能，此工作量也是十分巨大的，后續還有很多工作需要開展。智慧電廠通過將枯燥的數據可視化，抽象事物具體化，將相關信息關聯，以實現智能化管理，在后續的電廠運行中，將提供良好的技術支持和更高層次的安全保障。