核电站数字仪控系统改造解析

2022-09-10

前言

在核电站改造过程中, 重要的一部分就是仪控系统数字化改造, 在改造时首先要考虑的工作是处理好部件数量不足、更新换代快, 设施老旧、功能退化的问题。另外, 值得从业人员注意的还有, 仪控系统数字化改造是一个由外到内的系统过程, 不能只看到当前的部件和设备状态, 还要根据当前形势、预见未来一段时期内可能出现的设施更新和维护工作。

一、核电站数字仪控系统改造的目的所在

1解决备件淘汰和短缺问题

在技术更新换代飞快的今天, 许多电子设备由于更新换代, 老旧设备已跟不上发展而随时被废弃。在役核电站中, 有许多单元组合仪表、核级变送器等, 这些仪控设备随着技术更新需要重新配置, 而旧设备的生产厂家大多缺乏创新而处于停产状态, 这样就导致了备件短缺问题严重。仪控系统数字化改造的出现, 就能够应对备件短缺和更新的工作, 然而改造后的体系在运行一定期限后也会遇到备件问题, 这就要求工作人员在制定改造方案时预见未来的备件状况, 充分考虑好仪控设备类型和性能, 对于数字化改造工作的开展做好统一规划, 使改造工作得以顺利开展实施。

2解决仪控设备老化问题

仪控系统在使用期间的故障率会有一定的规律, 那就是高-低-高, 在运行刚开始的时候由于设备自身问题和设计不周到的原因, 导致故障率高, 此后, 在工作人员的维修和矫正下, 系统可以出现较长时间的稳定运行情况, 此时故障率是比较低的, 而随着设备的长期使用, 元器件逐渐老化, 故障率又将面临升高的情况。此时就要求做好数字化仪控系统的改造工作。

3进一步提高仪控系统的性能

在长期的核电站运行过程中, 国内的核电运行技术有所进步, 但是当前的仪控系统在很多功能方面仍然存在跟不上运行技术要求的情况。在测量、电子、计算机、软件、网络技术进步的背景下, 核电站数字化仪控系统需要得到较大的提升。

二、数字化仪控方案

当前, 数字化仪控系统有三个重要的组成部分, 那就是DCS (分散控制系统) 、PLC (可编程序控制器) 和FCS (现场总线控制系统) , 而这三个控制系统中, 只有现场总线控制系统被称为全数字化仪控系统。火电站系统中, DCS往往较多运用在以模拟量控制为主的核心系统内部, PLC多用在以开关量控制为重点的辅助系统内部, FCS则广泛运用在火电站的初级阶段。DCS在火电站的运用已经有了几十年的历史, 其设计理念、组态配置、功能匹配都处于相对成熟的阶段, 全新的DCS也具有了较强的顺序控制功能, 所以DCS早已被运用在火电厂控制体系的方方面面中去。PLC对顺序控制来说具有显著的优势条件, 且在火电站的运用历时长久, 也具备了比较完备的操作体系, 在日常功能基础上还开发了模拟量闭环控制的功能。

在火电站, 从实际运用中来看数字化仪控系统, 我们不难发现:把分散控制系统和可编程序控制器运用到仪控体系中、引进数字化仪控方案毫无疑问是正确的, 是有可实施性的。核岛、常规岛和某些BOP体系是用模拟量控制当做核心原理的, 在运用DCS系统的同时, BOP系统把开关量控制当做重点环节, 采用PLC系统。DCS十PLC的方案已经在岭澳核电站二期新建机组中得到了运用。

此外, 选择现场总线控制系统也是非常不错的, 它可以把单点、单变量、并行、模拟系统统统抛开, 由多节点、多变量、串行、数字通信系统取而代之;还有就是模拟式单功能仪器、仪表、控制装置被全数字化、智能、多功能装置所替换。

三、核电站数字仪控系统改造方案分析

1基于备件问题和设备老化问题的分析

不管是采取DCS+PLC的方案, 或者是选择FCS+PLC的方案, 都可以做好改造工作。但是将这两种方案对比可得知, 第二种在设施老化问题处理上无疑是更具有优势条件的, 它重点依赖现场的智能化设施, 而不是把控制器当作核心器件, 这就可以压缩控制器备件的数量。其次, 这种方案的互可操作与互用功能强大, 可以在互连设施和系统之间进行无障碍的信息传递, 而且各个生产商的类似产品可以进行无障碍相互替换, 这就形成了更大的设备选择空间。不仅如此, 该方案中包含的现场智能设施在自动诊断、统计、管理方面智能化程度非常高, 这对设施老化控制工作的开展都是大有裨益的。

2基于系统性能的分析

通过对核电站的系统性能分析可以发现:仪控系统数字化改造使系统性能得到大幅度提高。在技术性能方面, DCS方案和FCS方案都可以满足核电站要求, 尤其在火电站, DCS方案已相当成熟, 用起来很顺利。采用的现场设备智能化和数字化的FCS方案也从根本上提高了测量精确度, 大大提升系统性能。

3基于系统安全可靠性的分析

如果把DCS和FCS两种方案拿来比较可以知道, FCS可以对将要出现的故障进行预测, 减少系统故障, 具有很强的前瞻性维护效果。利用智能仪表的自我诊断和总线技术, 可以连续监视出现的“先导性指示”, 预测将要出现的故障。FCS可以进行状态监视, 随时排查故障。

结语

为了做好核电站数字仪控系统改造工作, 工作人员要先明确改造的目的所在, 即解决备件淘汰和短缺问题、解决仪控设备老化问题、进一步提高仪控系统的性能, 同时把握数字化仪控方案, 在此基础上进行核电站数字仪控系统改造方案分析, 做好基于备件问题和设备老化问题的分析、基于系统性能的分析、基于系统安全可靠性的分析。

摘要：为了促进核电站系统的正常运行, 需要做好数字仪控系统改造工作。本文对此进行了探讨, 文章首先阐述了核电站数字仪控系统改造的目的所在, 其次介绍了数字化仪控方案, 最后进行了核电站数字仪控系统改造方案分析。

关键词：核电站数字仪控系统,改造分析,目的所在,方案