活動鏈接:2012年控制網(wǎng)技術(shù)專題---控制系統(tǒng)新時代
呂冬寶
研究員級高級工程師,畢業(yè)于西安交通大學(xué)反應(yīng)堆控制專業(yè),現(xiàn)任中國核電工程有限公司副總工程師,主要研究方向為儀表控制。長期從事核電廠儀表和控制系統(tǒng)的設(shè)計研究,熟悉數(shù)字化安全系統(tǒng)及一般通用控制系統(tǒng)。
自2011年3月11日日本福島核電站發(fā)生重大泄漏事故之后,核安全問題便成為世界關(guān)注的焦點,許多國家甚至出現(xiàn)了“談核色變”的現(xiàn)象。也因為此,隨著國務(wù)院核電“國四條”的出臺,我國一度發(fā)展勢如破竹的核電項目暫停了審批,開始全面安全檢查,加強(qiáng)核電運(yùn)行和建設(shè)管理。
在這一年多的時間里,關(guān)于核電在中國未來前景的討論從未間斷過,但有專家分析,調(diào)整放緩應(yīng)該是暫時的,我國發(fā)展核電基本方針沒有改變。核電在我國能源結(jié)構(gòu)調(diào)整、應(yīng)對氣候變化、保障能源安全方面具有不可替代的作用,是我國新能源戰(zhàn)略不可或缺的、重要的組成部分。因此,對我國核電“十二五”后幾年以及中長期的發(fā)展前景應(yīng)該是樂觀的。
事實也證明確實如此。
隨著《國家民用核設(shè)施綜合安全檢查報告》和《國家核安全與放射性污染防治中長期規(guī)劃》兩份文件向社會公開征求意見,中國核電工程有限公司副總工程師呂冬寶認(rèn)為,恢復(fù)核電新項目審批已不存在原則性障礙。
核電技術(shù)不斷提升
中國自1985年開工建設(shè)第一座核電站──秦山一期核電站至今,核電事業(yè)已經(jīng)歷了近30年的發(fā)展,這其中,從一代到二代,再到第三代,核電技術(shù)在不斷升級中。與此同時,發(fā)展中的核電技術(shù)也對控制系統(tǒng)提出了越來越高的要求。
呂冬寶表示,在控制系統(tǒng)方面,現(xiàn)在核電站對設(shè)備的鑒定要求更加嚴(yán)格,強(qiáng)調(diào)電磁兼容要求和嚴(yán)重事故工況后的設(shè)備可用性;強(qiáng)調(diào)在嚴(yán)重事故工況下儀控系統(tǒng)的監(jiān)控能力和措施;強(qiáng)調(diào)設(shè)計過程中的第三方評定和可靠性分析的工作;信息安全問題日益得到重視。同時, 如現(xiàn)場總線,遠(yuǎn)程I/O等新技術(shù)在核電廠開始得到比較廣泛的應(yīng)用。
他進(jìn)一步補(bǔ)充:“這些要求并不是第三代核電技術(shù)本身特有的要求,而是隨著工控領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展而帶來的必然結(jié)果,比如:數(shù)字化儀控系統(tǒng)的應(yīng)用、現(xiàn)場總線和遠(yuǎn)程I/O的應(yīng)用、工控領(lǐng)域信息安全等。即便是二代改進(jìn)型核電站目前也已經(jīng)應(yīng)用了這些技術(shù)。”
核電控制系統(tǒng)的國產(chǎn)化
可靠、先進(jìn)的DCS設(shè)備本身是儀控系統(tǒng)數(shù)字化的基礎(chǔ),也是數(shù)字化儀控系統(tǒng)實現(xiàn)國產(chǎn)化的基礎(chǔ)。核電用DCS設(shè)備分為兩類,一類是通用DCS設(shè)備,從設(shè)備可靠性角度來講,其要求是滿足一般的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn),與電力、石化等行業(yè)采用的DCS設(shè)備要求基本一致。呂冬寶表示,目前階段,非安全級DCS已經(jīng)能夠完全實現(xiàn)國產(chǎn)化,如和利時公司的HOLLYIAS,北京中核東方控制系統(tǒng)工程有限公司的NICSYS,都具備了在核電廠非安全級控制系統(tǒng)上的應(yīng)用能力。
另一類是核電專用的DCS產(chǎn)品,這也是我們通常所說的核級DCS(安全系統(tǒng)平臺),核級DCS產(chǎn)品其軟硬件本身的制造開發(fā)過程不僅必須滿足一般的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn),還要滿足核安全相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)。據(jù)呂冬寶介紹,相對非安全級DCS而言,安全級DCS技術(shù)門檻高,研發(fā)成本高。但可喜的是,目前國內(nèi)幾家主要的核電DCS生產(chǎn)集成商都在積極開展這方面的研發(fā)工作,北京廣利核工程有限公司的保護(hù)系統(tǒng)平臺研制已經(jīng)取得了階段性的成果。北京中核東方控制系統(tǒng)工程有限公司和國核自儀系統(tǒng)工程有限公司的自主研發(fā)工作也正在深入開展。
控制系統(tǒng)為電廠的安全運(yùn)行提供多層次的縱深防御
我國核電站采取縱深防御策略,正常運(yùn)行的時候有一套控制系統(tǒng),一旦出現(xiàn)事故,反應(yīng)堆會停止運(yùn)行,然后有其它安全系統(tǒng)來進(jìn)行保護(hù)。第一道防線假如失利了還有第二道、第三道防線保護(hù)它的安全。呂冬寶認(rèn)為,控制系統(tǒng)為電廠的安全運(yùn)行提供多層次的縱深防御,能夠在核電站正常運(yùn)行、預(yù)期運(yùn)行事件、事故以及事故后工況下對工藝過程進(jìn)行監(jiān)督控制,保證核安全和輻射安全、電力的可靠生產(chǎn)以及生產(chǎn)過程的經(jīng)濟(jì)性。在超設(shè)計基準(zhǔn)事故和嚴(yán)重事故工況下能夠為嚴(yán)重事故緩解提供必要的監(jiān)控功能。
儀控系統(tǒng)采用一體化的計算機(jī)控制,其控制和監(jiān)測功能覆蓋了核電廠的所有過程系統(tǒng),執(zhí)行相應(yīng)的監(jiān)督功能和控制保護(hù)功能。
其中,信息監(jiān)督功能包括:運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測和診斷、機(jī)組安全相關(guān)參數(shù)的監(jiān)測、對機(jī)組停堆、事故和事故后的監(jiān)測、對運(yùn)行操作人員的支持。控制保護(hù)功能包括:正常運(yùn)行時主要進(jìn)行工藝過程的控制,保證電廠運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性;維持運(yùn)行參數(shù)在設(shè)計規(guī)定的范圍內(nèi);異常運(yùn)行時進(jìn)行過程控制和限制,使運(yùn)行參數(shù)返回到正常值;并適時觸發(fā)必要的保護(hù)限制動作,保護(hù)安全屏障,維持和限制運(yùn)行參數(shù)在設(shè)計邊界范圍內(nèi);在設(shè)計基準(zhǔn)事故(DBA)工況下進(jìn)行停堆、停機(jī);啟動必要的專設(shè)安全設(shè)施,保護(hù)安全屏障,維持和限制運(yùn)行參數(shù)在最大設(shè)計邊界范圍內(nèi);在超設(shè)計基準(zhǔn)事故(BDBA)和嚴(yán)重事故工況下,進(jìn)行必要監(jiān)督、啟動和控制緩解措施,保障安全殼系統(tǒng)的完整性,防止和減緩放射性釋放。
呂冬寶補(bǔ)充道,保護(hù)系統(tǒng)是保證電廠安全的重要安全系統(tǒng),保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計采用了多重冗余,防止共因故障,多樣性,故障安全等設(shè)計準(zhǔn)則,設(shè)備經(jīng)過嚴(yán)格的質(zhì)量鑒定,軟件設(shè)計經(jīng)過完整的獨(dú)立V&V,并在電廠運(yùn)行階段能夠進(jìn)行定期試驗,保證了系統(tǒng)的高可靠性。
盡管經(jīng)歷了1年多的調(diào)整期,新項目暫時受到延緩,但無論從在建核電機(jī)組規(guī)模和核電發(fā)電能力增長趨勢來看,還是從保障能力提升和科技研發(fā)投入方面看,我國核電仍然保持了較為強(qiáng)勁的發(fā)展態(tài)勢。在建工程按計劃向前推進(jìn),不久的將來,隨著在建機(jī)組陸續(xù)建成投產(chǎn),我國運(yùn)行核電機(jī)組將達(dá)到41臺。《核安全規(guī)劃》里明確提出,“十二五”期間,核電重點項目投資需求約798億元。中國的核電事業(yè)在經(jīng)歷了近一年的“冬眠”,或?qū)⒂瓉戆蝗淮阂狻?br />
摘自《自動化博覽》2012年第九期