核电厂数字化仪表与控制系统的应用

核电厂数字化仪表与控制系统的应用

姬光辉

中核检修有限公司海盐分公司 浙江省嘉兴市海盐县

摘要：随着能源领域的发展，核能以其自身较大的能量级和开发投入低的优势，在全球范围内广泛应用，也是未来发展的重要方向。为了保证核电站运行的可靠稳定，需要借助数字化仪器仪表设备和配套控制系统对生产运行的各个环节进行有效监测。数字化仪器仪表设备能够全方位展示核电站的运行工况，为技术人员提供可靠的数据支撑，控制系统的应用能够降低安全事故的发生频次，确保周边区域的安全稳定。本文就从未来核电站的数字化发展方向出发，结合控制系统的研究，给出合理建议，旨在为核电站发展注能奠基。

关键词核电厂；数字化仪表；控制系统

数字化仪器仪表设备的大规模使用，能够为核电站技术人员提供实时的运行数据和工况信息，以此来有效判断核电站情况。伴随科技水平的不断提升，计算机成为各个领域均无法脱离的设备，也成为智能化发展趋势的基石。借助数字化仪控系统能够实时监测各项参数，更加精确的掌握核电站线路状态和功率数值，进一步提升了技术人员的操控效率，为系统安全保驾护航。

1核电厂运用数字化操作系统的原由

核电站的主要能源来源是核能，目前全球范围内的核能储备较为丰富，能够为生产生活提供稳定的能量供给，相较于传统能源有着显著优势，虽然核能体积小，但单位内的能量储备是化学能的百万倍以上。不仅如此，因为核能开发投入较低，通过聚变反应即可实现，其燃料为鈾235，所以由核电站供能所需成本投入极低。

根据有关部门的研究数据结果可以看出，传统能源在生产转化过程中会向外释放一定量的二氧化硫和二氧化氮等，这就给周边区域造成严重的环境污染问题。同时核电站由于自身特殊性，运行过程需要良好的密闭保护，为了确保核能不发生泄漏，就需要外部加装多层保护，这就隔绝了污染物向外扩散的通道。虽然核电站也会造成环境问题，但相较于传统火电来说，有着显著改善。经由权威部门统计显示，核电站运行过程中，一年内扩散到外部区域的污染量造成的人体影响，甚至不及一次X光检验所受辐射量。由此来说，当前全球范围内超过15%的电能均是由核电站供给，甚至在部分国家中核能供给占能源总量的半数以上。数字化仪器仪表系统是以电子信息技术为核心，配套相应的控制组件和防护设备，可以实时监测核能的爆发状态，为技术人员提供精确的数据支撑，进而达到预期的监控目标。

数字化仪表系统的实际应用能够有效补足核电站在大数据方面的不足，利用数字化信息，能够为技术人员提供实时监测数据并测定核电站的运行工况，确保核能利用率达到预期标准。将信息监测数据集中显示，可以有效降低操控难度，优化运行流程。

因此为了保证核电能源安全可靠，及时掌控核电站工况信息，就需要借助数字化仪表系统实现全天连续监控要求。

2核电厂数字化仪表与控制系统

以数字计算机系统为核心建立起高效的自控、保护、通信和数据显示模块，从而为核电站运行监测奠定基础，实现基本的控制要求。为该功能所配备的各项软硬件设备均可视为核电站数字化系统。一般来说，系统可以划分出处理功能、显示功能以及控制功能等几个方面。其优势在于能够完成核电站整体的信息调度、运行监测以及综合管理等。该系统可以看作是高度集成的计算机系统，各项功能均贯穿于生产环节之中。常见的核电站数字化仪表系统有集中和分散两大类，其中前者可以将采集的数据信息进行集中显示，整体运行效率较高。但无法发挥出网络系统和分散控制的优势，同时系统还需要配备大量电缆线路，这就导致可扩展性不足。除此以外，系统是否可靠也是至关重要的一环，一般是通过多重冗余技术来消除不稳定性，实现危险集中目标。

2.1集散控制系统 DCS 简介 　　

集散系统主要是综合模拟控制技术和计算机技术两个方面的优势，不仅能够继承单点对应控制的优势，还能够借助计算机设备实现各类数据的统一管理，进而有效降低技术人员的操作误差。但因为模拟控制的不完善，还需要利用数模转换模块来解决模拟量的对接处理问题。

2.2现场总线控制系统 FCS 简介 　　

现场总线控制技术最早诞生于20世纪后期，利用集成化的数字通信、自控组件、网络拓扑以及智能管理等技术手段，从核心上消除单点控制的不足，真正做到分散化的数字通信服务。

实际应用现场总线控制系统后，能够经数字化智能设备完成变量参数的传输，这就有效降低电缆线路的使用；与此同时，建立起的双向现场总线，可以真正做到智能处理和异常检测的要求。

3数字化仪控系统在核电厂的可靠应用

3.1智能化操作界面，简化核电厂监管操作流程

核电站的建立能够为用户提供稳定的电能供给，但核电站运行是否安全也是人们最为关注的问题之一。纵观核电站的发展历程来说，全球范围内共出现过两起较大的核能泄漏问题。其中一次是美国核电站因为技术人员未严格按照操作流程进行，致使核反应堆出现异常后失效。另外一次是著名的切尔诺贝利泄漏问题，具体原因也是由于技术人员操作不当所引起的，以致于反应堆波动后出现爆炸。由此来说，核电站最大的问题就来自于人工操作误差，因此加装数字化仪器仪表系统后就可以有效优化工作流程。

智能操作系统能够合理优化技术人员的工作压力，并且能够解决实际操作中反应堆数据量庞大和分散的问题。为技术人员观测反应堆变化情况和工况状态提供有力保障。其中最关键的作用在于可以减少操作人员的工作步骤，更好的为核电站运行提供异常解决方案。此外，还能够根据实际情况调节监控内容，确保达到智能化发展要求，为核电站稳定运行创造有力条件。

3.2安全可靠的运行系统，帮助维护安全性能

核电站的数字化系统在数据检测方面有着较高的精确度，通过采集设备获取信号并完成数据传输。核电站搭载的控制系统需要经由严格的安全测试才能应用。同时仪器仪表操作时由于自身较为复杂的系统和流程，常常需要核电站技术人员定期维护检修，确保系统可以始终维持在安全状态之中。

数字仪表系统的综合程度较高，其内容涉及到诸多方面，同时具有很多专业性较强的环节。这就需要技术人员定期进行培训学习，以此来掌握数字仪表系统的操作方式，为核电站安全打下坚实基础。

3.3数字化操作是未来科学进步发展趋势

科学技术的发展能够有效提升人类生活的便捷度，数字化、智能化也是控制系统的必然趋势，可以将检测到的参数信息直观显示在展板上，让用户可以实时查看系统的运行状态。相较于传统采用纸笔进行记录的方式，省去了大量复杂的按钮，同时数字化显示也能够提高数据的关联程度，确保工程技术人员能够全面掌握相关信息，降低操作失误的可能，防止在工程生产中出现信息缺失的问题。

因此，未来核电站的发展方向必然要以数字化系统作为核心，数字面板的应用能够显著提升核电站的运行效率，提升安全性能，让技术人员实时掌握系统工况。数字化控制必然是核电站的发展方向。

3.4核电厂内部操控系统

核电站控制系统的安全发展同DCS无法分割，同时PLC和现场总线的结合，也能够更好的解决控制系统翻新问题，并测定运行中可能出现的异常情况，经由统计分析后，更好的进行核电站运行调度。

4结论

总体来说，核电站仪表系统的数字化发展在安全方面发挥着至关重要的作用。此外，随着科技水平的持续提高，数字化也必将是仪表系统的发展趋势，将其融入到核电站运行之中，能够真正达到核电站稳定、安全的要求。未来发展中，科学技术也必将有新的突破，更好的为核电厂供能提供有力保障。

参考文献：

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