核电厂数字化仪表与控制系统的应用现状与发展趋势

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　　摘要：我国在电气自动化设备研究方面的能力比较薄弱，而核安全级数字化仪表控制系统是1E级的电气设备，它的安全性、可靠性以及设计的合理性都需要通过设备鉴定的严格检验。但是按照我国现阶段的发展水平，仍然还未达到形成完整的设备鉴定体系的高度，国内大部分正在使用的数字化仪表控制系统都是从国外进口的，这就要求技术工作者对国外较成熟的核安全级数字化仪表控制系统进行深入调查和研究。
　　关键词：核电厂;数字化仪表;控制系统;应用现状;发展趋势
　　中图分类号：TM623文献标识码：A
　　引言
　　伴随着我国社会主义市场经济的不断提高，使得核电厂的建设工作也在不断的发展和进步，正因为如此，使得核电厂的应用力度也有了很大的提高。伴随着信息化时代的到来，自动化和数字化技术在很多行业都逐渐发挥出越来越大的作用，尤其是在核电行业，相关的工作人员正在尝试对自动化仪表进行应用，并且将此项工作纳入到核电行业发展的重点工作内容。当今时代，核电行业正在朝着开发、开发、管理和应用一体化的趋势发展，从而使得相关参数的科学性与准确性成为了保证一切工作的因素，如此才能够从根本上提高工作的效率和质量。不仅如此，在当今时代，如果核电厂开发工作不能够实现自动化，还会增加工作人员的劳动强度。从总体的角度来讲，实现数字化核电厂已经成为了核电行业发展的必然趋势。
　　1核电厂数字化概念和意义
　　1.1数字化概念
　　数字化技术在不断的应用过程当中得到了很大的发展，其实质是把各类复杂多变的信号转变成为数字和数据，从而能够以此为依据，建立相应的模型，接着在完成向二进制代码的转变，将结果导入到计算机系统当中对其进行处理。这一过程通常是以数字化作为基础，以数字和数据作为依据，具有较强的继承性和系统性，并且智能化程度较高。要想全面实现这一功能，需要应用多项技术。其中包括：视频技术、计算机网络技术、数据智能分析技术、自动化控制技术以及数据的共享和交换技术，将各类不同的技术进行集成与整合，从而达到精准控制和准确判断，进一步提高我国核电厂工作的效率和质量。
　　1.2核电厂的数据化建设意义
　　从目前的情况来看，我国核电厂数字化的建设工作正在开展和进行当中，并且其自动化的水平也在逐渐的提高。在核电厂的生产过程当中对系统化和智能化程度的仪器和设备进行了有效的利用，从而使得核电厂当中的处理站、中转站以及油水井和计量站等重要设施和节点都能够为系统提高准确可靠的数据，最大程度的保证了现场各类生产参数始終具有高度的准确性，这些数据传送至系统之后，便于工作人员对核电厂的运行情况进行实时的监控，提高了核电厂生产的安全性，并且能够在很大程度上降低工作人员的劳动量。
　　2核电厂数字化仪表与控制系统的应用要点
　　2.1充分利用交流变频技术
　　在核电工业的生产指挥自动化系统中，为满足控制离心泵出口流量的需求，所使用的调节器需要根据工况设定最佳PID值进行调节控制，进而对调节阀的开度流量起到相应的控制效果。但需要注意的是，这种在规律下进行调节控制的调节方案是存在一定缺陷的。主要表现如下：节能性较差，这种以变阻力元件为主要元配件进行工作调节的调节器，其本身存在一定能量损耗;经济性较小，因为离心泵的出口侧面设有截止阀，用以配合调节阀的正常运行，这就限制了泵的选择，要求所选用的离心泵必须要具备较大的额定功率，以满足负荷不断变化的动力需求，同时也不利于实现经济的调节方案。
　　在电子科技的推动下，所研发的变频节能调速器广泛用于各个工业生产领域。这是因为变频调速器具有很好的节能效果，且更加经济方便，极大地提高设备的运行效率。而用于工业化工生产系统中的调速器，同样可以充分利用高性能的变频技术来完善其调节方案，即利用变频调速器来控制泵的出口流量。使用交流变频调速器呈现下述优越性：安装方式具有非接触、无阻力的特点;由于对泵转速直接进行控制，进而更容易有效控制流量;采用大范围无级调速，调节效果会更好，省去调节阀等一系列环节。按照原则选用机泵以及调节阀上的压降，通过变频控制器共同组成调节系统，提高整体效率，这种方式预计能够减少电能消耗约百分之三十;而对于那些原有机泵选择过盈量太多，或者机泵在生产时低负荷运行的，节能效果相对而言更佳显著。
　　2.2DCS控制系统功能
　　从总体的角度来讲，DCS系统能够实现很多功能。首先可以实现核电厂开发过程当中对各个流程工艺的实时监控，并且根据数据来实现动态模拟，从而使得整个开发过程具有较高的时效性，给管理人员的工作带来了很大的便利。另外还可以对开发场地所有的数据自行采集和存储，并以图形的方式直观的向工作人员展现变化趋势。DCS系统还能够对时间进行设置，从而能够实现班、日、月以及年报的自行输出打印，便于工作人员对相关材料的管理和归档。除了上述的功能之外，还可以实现远程监控的功能，发现异常情况及时向工作人员发出警报，然后自动对信号进行汇总、存储和输出。最后，该系统还可以根据不同的用户有针对性的设置权限，不同的岗位可以对不同的功能进行操作。
　　2.3中央控制室与系统子站相连接
　　（1）中央控制室。对于核电厂的开发工作，可以利用DCS系统子站将通信路线与中央控制室连接，同时在中央控制室中获取DCS子站的数据信息、环节与自动化仪表的检验图示，通过整理与分析生成数据系统，便于在DCS运行期间自主的对核电厂系统加以操作。此外，中央控制室的工作人员能够对想一个阶段的DCS子站系统进行在线或者离开状态的修改，提高中央控制室工作人员的管理水平，制定规范的决策制定进行数据处理，进而实现对核电数据与人员的科学化管理，更好的构建动态获取信息模型[3]。（2）DCS体系作用。将自动化仪表应用在数字化核电厂建设中，也就是将DCS体系的作用充分利用过程，所以在进行中央控制室与系统子站相连接的工作时，需要收集并分析数据信息，对有效信息加以保存并且绘制数据变化表格，促使其自动体现出核电厂企业中各项工作的开展情况。此外，利用DCS体系，核电企业管理人员可以随时监督与管理核电项目的整个运转系统，使工程师能够依据相关提示对数据信息加以整合与优化，为操作人员提供便利条件。因此，通过将中央控制室与系统子站相连接，实现数字化核电厂的建设。
　　2.4选择无压损或低压损的自动化仪表
　　在测试流体流量时，节能装置在其实际测试过程中存在的压损较大，而节能装置的使用率很高，约为70%，这样不利于节能。因此，在工业领域无压损和低压损仪表得到较大关注，尤其是近几年广泛应用的旋进旋涡流量计和笛形均速管流量计。其具有造价低廉、压损微小和安装方便的特点，受到各核电厂一线操作人员的好评。仪表选择是核电厂设计的一个重要环节，在考虑仪表性能的同时要兼顾节能，而通过研发和革新制造出更加环保、节能的仪表也成为仪表行业的一个新的发展方向。
　　结束语
　　综上所述，开展自动化仪表在实现数字化核电厂中的应用对核电厂行业的发展具有十分重要的作用，现阶段，核电企业管理人需要认真分析自动化仪表的功能，创新应用手段，构建应用机制，科学的将自动化仪表应用在核电厂的各项工作中，促进数字化核电厂的实现。
　　参考文献
　　[1]于宏伟，王江波，邱建文，等.核电厂安全级数字化仪控系统的设备鉴定[J].仪器仪表用户，2015，22（6）：1-4.
　　[2]曹治民.自动化仪表在实现数字化核电厂中的应用分析[J].石化技术，2017，24（12）：186-186.
　　[3]马双龙.核电厂数字化建设中自动化仪表应用探讨[J].石化技术，2018（6）：58-59.
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