核能發(fā)電是一項新型技術，利用核能發(fā)電需要對核反應堆進行合理有效控制，防止核輻射對人們身體以及周圍環(huán)境產生破壞，需要借助于科學技術手段對核反應堆進行有效控制，核電廠中應用數(shù)字化儀表控制系統(tǒng)恰恰方便實現(xiàn)了這一點。本文對核電廠數(shù)字化儀表控制系統(tǒng)的應用現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢進行分析，旨在促進核電廠健康穩(wěn)定發(fā)展。

　　過去核電廠數(shù)字化儀表控制系統(tǒng)是單機測控系統(tǒng)，但是隨著計算機技術的飛速發(fā)展，其已經(jīng)發(fā)展成為集散控制系統(tǒng)，并且在通信技術飛速發(fā)展的背景下出現(xiàn)了全數(shù)字化儀表控制系統(tǒng)。全數(shù)字化儀表控制系統(tǒng)的優(yōu)點是在現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)以及可編程控制器中融入了常規(guī)電廠集散控制系統(tǒng)，其應用領域更加廣泛，比如應用在常規(guī)島、BOP以及核島的全過程控制，確保核電廠安全穩(wěn)定運行。

　　1 核電廠數(shù)字化儀表與控制系統(tǒng)概述

　　基于數(shù)字計算機技術完成自動控制與保護、信息顯示以及網(wǎng)絡通信來實現(xiàn)核電廠的監(jiān)測與控制功能，履行該功能的所有硬件設備和軟件就被稱為核電廠數(shù)字化儀表與控制系統(tǒng)。

　　該系統(tǒng)的主要功能分為信息處理與顯示功能和控制功能。其特點是實現(xiàn)全廠信息管理和過程控制以及復雜的控制規(guī)律的綜合控制。核電廠數(shù)字化儀表與控制系統(tǒng)提供了一個集成的計算機系統(tǒng)，其信息、控制和監(jiān)測功能覆蓋了核電廠的所有過程系統(tǒng)。核電廠數(shù)字化儀表與控制系統(tǒng)的類型主要分為集中型和集散型。集中型計算機控制系統(tǒng)具有能集中顯示操作、利用率高等特點。但是集中型控制系統(tǒng)網(wǎng)絡控制、分散控制的優(yōu)點體現(xiàn)不出來，還需使用大量的控制電纜，靈活性、擴展性較差。另外，系統(tǒng)可靠性也是一個主要的問題，即所謂的危險集中，通常是采用多重冗余計算機的方式提高系統(tǒng)的可靠性。

　　2 核電廠數(shù)字化儀表和控制系統(tǒng)的應用

　　2.1 必要性

　　數(shù)字化是改善核電廠性能的需要，進一步提高安全性、改善經(jīng)濟性是世界核電發(fā)展必須解決的課題。為此，除了反應堆本體設計采取各種改進或革新措施外，需要儀表和控制系統(tǒng)作出重大變革，主要是：

　　2.1.1 巨大改進的人機界面 過去幾十年核電廠運行經(jīng)驗表明，在發(fā)生的各種事故中60%以上主要是由人的失誤引起的。對美國三哩島事故和，蘇聯(lián)的切爾諾貝里事故的調查也表明，人的失誤是造成事故的主要原因。因此必須對人機界面進行重大改進，要求改變信號的顯示方式和顯示內容，克服控制室顯示信號過多、過于分散、工作面過大的狀況;要求減輕操縱員觀察、分析、判斷的負擔，特別是事故工況下，減輕對操縱員正確決策的依賴;要求提供更加智能化的人機界面，給操縱員提供更多的決策支持和操作引導功能等。

　　2.1.2 高度的自動化 現(xiàn)代的核電廠需要實現(xiàn)高度的自動化運行。一方面為了進行負荷跟蹤發(fā)電和全廠綜合協(xié)調控制運行，使核電廠運行在佳狀態(tài)，以達到更好的經(jīng)濟性;另一方面，使各種操作盡可能自動執(zhí)行，所有保護動作都自動觸發(fā)自動完成，在預計運行事件或設計基準事故開始后30min時間內，不需要操縱員的干預，使核電廠的運行性能和安全不直接依賴于操縱員的立即響應，也使操縱員有比較充裕的時間進行冷靜、全面的分析和判斷，從而可以大大減少誤判和盲目處置的概率。

　　2.1.3 高度的可靠性 儀表和控制系統(tǒng)的問題，如控制特性不好、信號傳輸過程中的干擾、重要設備故障是引起堆處、不安全狀態(tài)或計劃外停堆的重要原因，因此需要儀表和控制系統(tǒng)達到高度的可靠性。

　　2.1.4 高度的可維護性 核電廠的儀表和控制系統(tǒng)是一個十分復雜、龐大的系統(tǒng)，如何保證它自身長期、連續(xù)地處于可靠的工作狀態(tài)，直接影響到核電廠的連續(xù)運行能力和安全性;同時儀表和控制系統(tǒng)設備維護是一項工作量很大、技術性很強的工作，對核電廠營運來說是一項很大的負擔。因此，需要儀表和控制系統(tǒng)具有高度的可維護性。

　　2.2 數(shù)字化是技術發(fā)展的必然

　　在過去的幾十年里，電子、儀表及控制設備領域發(fā)生了根本性的技術變化：①數(shù)字化技術在傳統(tǒng)工業(yè)領域，如火電廠、石油化工廠及加工工業(yè)等得到日益廣泛的運用，并表現(xiàn)出巨大的優(yōu)越性，已經(jīng)完全處于主導地位。②電子器件及電子設備制造工業(yè)已經(jīng)轉向數(shù)字化系統(tǒng)。核工業(yè)領域的需求是無法獨立支撐模擬儀表和控制設備的制造工業(yè)體系的。模擬器件和儀表的備品備件及技術支持的獲取已經(jīng)越來越困難。③目前的教育培養(yǎng)主要面向數(shù)字技術，年輕一代對模擬技術了解很少，制造單位、設計單位和營運單位越來越缺少熟悉模擬技術的人員。

　　因此，核電廠儀表和控制系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)字化是技術發(fā)展的必然。

　　3 發(fā)展趨勢

　　核電廠儀表和控制系統(tǒng)正在向全面數(shù)字化方向迅速發(fā)展。

　　①世界核發(fā)達國家近年發(fā)展的新一代核電廠無一不是采用全數(shù)字化的儀表和控制系統(tǒng)，這包括已經(jīng)建造并投入運行的法國的1450MW N4系列壓水堆核電廠(1996年)和日本的1350MW ABWR沸水堆核電廠(1997年)，以及已設計完畢尚未建造的美國APl000、System80+等。②老一代核電廠設計在建造新廠時改用數(shù)字化的儀表和控制系統(tǒng)，如俄羅斯的WER核電廠在連云港建造時采用了數(shù)字化儀表和控制系統(tǒng)。我國在建的嶺澳二期核電廠也對法國原900MW壓水堆核電廠設計在儀表和控制系統(tǒng)方面做了重大改進，采用數(shù)字化儀表和控制系統(tǒng)。③許多老一代的在役核電廠已經(jīng)進行或正在進行儀表和控制系統(tǒng)數(shù)字化改造。

　　所以，核電廠儀表和控制系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)字化是大勢所趨。

　　4 總結

　　總而言之，在核電廠中應用數(shù)字化儀表控制系統(tǒng)意義重大，也是未來發(fā)展的必然趨勢，并且隨著科學技術的發(fā)展，數(shù)字化儀表控制系統(tǒng)將會不斷升級換代，在確保核電廠安全穩(wěn)定運行的同時能夠提高核電廠的供電質量。核電廠的運行有利有弊，我們需要格外注意核電廠運行過程中引發(fā)的輻射問題，依靠數(shù)字化儀表控制系統(tǒng)進行合理有效控制，同時需要不斷培養(yǎng)核電廠數(shù)字化儀表控制系統(tǒng)操作專業(yè)人才，確保有足夠的人員儲備，促使核電廠數(shù)字化儀表控制系統(tǒng)更加完善。

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