核电厂安全级数字化仪控系统故障缺省值的验证与确认

安全级数字化仪控系统中故障缺省值的设置对核电厂安全具有至关重要的作用,但其验证与确认的难点在于具体实施时缺乏明确的细则指导。基于IEEE Std 1012,结合对法规标准、缺省值设计原则及以往项目实施经验的分析,同时考虑到漳州核电一期项目数字化仪控系统平台及设计开发流程的特点,提出了一套针对安全级数字化仪控系统故障缺省值的验证与确认策略和方法。经过漳州核电一期的实践验证,这套策略和方法能够充分、高效地验证缺省值设计的正确性和完整性,有效缓解了验证与确认过程中缺乏详尽标准、理论及相关成熟经验可借鉴的困境。对于后续核电安全级数字化仪控系统故障缺省值的验证与确认工作,该策略和方法具有一定的参考价值。

核电厂安全级DCS缺省值设置策略研究

针对数字化仪控系统中无效信号的质量位随意蔓延使系统处于一种不确定状态的问题,结合核电厂运行工况和信号特性,对龙鳞平台故障诊断机制和信号质量位标识进行研究。考虑故障安全准则,系统性地提出缺省值设置原则。从信号执行功能和信号边界两个维度进行分析,确认缺省值的设置范围,并详细给出执行保护功能、报警功能、维护和试验功能信号的缺省值设置策略。同时,针对传统的缺省值验证方式无法全面、有效地进行缺省值验证的问题,提出一种利用全范围模拟机和虚拟数字化控制系统(DCS)进行缺省值验证的新方法。利用该方法可有效地对DCS内设置的缺省值进行系统性的验证。所提出的缺省值设置策略和验证方法可为后续核电厂安全级DCS的缺省值分析和设置提供全面的指导。

核安全级DCS设备危险频率下的电接触摩擦学特性

为研究核安全级分布式控制系统(DCS)设备中的电接触摩擦学特性,对核安全级DCS设备的危险频率进行了评估。建立了一套球面电接触摩擦学试验装置,在危险频率下进行了一系列载流摩擦学试验,探索不同电流作用下界面摩擦磨损特性。研究结果表明,核安全级DCS设备的危险频率为12 Hz;在该频率下,随着输入电流从1 A增大至3 A,摩擦因数呈现先减小后增大的趋势;在大电流作用下,电接触达到失效的时长显著增长;电接触界面表现出划痕、颗粒、微裂纹、磨屑堆积和磨屑飞溅等5种特征;虽然接触区域存在一定的氧化产物,但是只要有足够多的接触区域实现导电通路,界面依然能够保持良好的电接触状态。

核电厂安全级电气连接器的设计与试验

为实现安全级仪表信号的可靠传输,核电厂通常采用可拆卸的电气连接器连接仪表与电缆以及电缆与电缆。对电气连接器技术进行调研,设计了一种结构简单、性能可靠、操作安装方便、在地震以及严重事故下能有效吸收振动载荷、能够承受更长时间的辐照老化和热老化的安全级电气连接器。依托研制样机开展了功能性能试验和鉴定试验,试验结果表明:安全级电气连接器具有极高的可靠性,能够满足核电厂事故环境下的需求。该连接器可推广于其他恶劣环境条件下的应用领域。

核电厂安全级DCS手自动切换设计方法研究

为提高核电厂运行的可靠性,部分驱动器设置了手动控制和自动控制两种控制方式。在安全级DCS系统内搭建手动、自动控制信号切换硬逻辑,即可实现手动控制装置的手动控制信号和安全级DCS系统的自动控制信号,都能独自完成控制驱动器的目的。文章针对切换硬逻辑的设计方法,提出了一种新的接线设计方案,在不增加设备设计的误动率和故障率的情况下,提高了安全级DCS设备设计的质量。

核设施安全级控制系统的发展

随着国家智能制造发展规划的发布,企业向数字化与智能化转型已经迫在眉睫,核设施安全级控制系统作为核设施的重要组成部分,在保证其安全、可靠运行的前提下,也需顺应这一发展趋势。文章分析了国外仪控系统、国内核电及核化工领域安全级控制系统的发展现状;同时对比分析了模拟安全级控制系统和数字化安全级控制系统的主要系统构成及技术特点;最后基于核化工领域安全级控制系统主要采用模拟技术路线的现状,提出向数字化控制系统发展的观点;并基于数字化控制系统可能存在的风险,给出了核电厂数字化控制系统的改进建议,对未来工程的升级优化设计具有指导作用。

核电厂低压配电系统对于安全级DCS运用的分析

结合国标、行标对国内安全级DCS的低压配电安全进行理论分析,综合考虑对设备安全、人员安全、设备功能性影响。结果表明,为适应安全级DCS的运用,低压配电增设IT网络为安全级DCS供电的方案在安全级DCS供电回路中不设置漏电保护电器时要优于TN-S低压供电方式。

核安全级DCS模拟量I/O模块自动校准系统设计

在核安全级工业离散控制系统(DCS)中,模拟量输入输出功能模块需要通过手动操作的方式开展通道精度校准。该方式效率较低并容易引入人因失误,对核安全级DCS系统数据处理精度产生负面影响。简要给出了一套自动化校准系统的架构设计,定义了一套专用于多I/O通道模拟量校准过程的低速串行通信协议的帧格式,并在此基础上搭建了将模拟量校准过程自动化实现的上位机控制程序,阐述了其工作机制,并对其工作性能、校准质量进行了评估。

核电厂安全级独立构筑物供电方案研究与分析

核电厂安全级独立构筑物具有远离核岛、布置分散和供电要求高的特性,导致供电配置方案复杂,实施困难,同时造价高昂,因此需在满足核安全功能的基础上,配置适宜完整的供电方案,提升工程的可行性和经济性。从核岛厂用电配置原则和架构出发,以新增应急柴油发电机组厂房为例,对维持其厂房日常运行和设备应急启动的负荷进行了详细分析,并据此提供核电厂纵深防御下正常电源、应急电源、直流电源等多层次用电要求的供电解决方案,为核电厂同类安全级独立构筑物供电方案的解决提供示范和指导作用。

基于NASPIC平台的安全级DCS T2定期试验用例工程设计优化研究

核电厂安全级DCS的T2定期试验具有检查系统中逻辑和整定值可用性与准确性的重要作用。对基于NASPIC平台的T2定期试验方式进行了研究,通过与其他平台的T2定期试验方式做比较分析,总结出了基于NASPIC平台T2定期试验用例注入功能的优缺点,并针对该功能的缺点提出了改进措施,形成了新的T2定期试验测试用例的生成策略。通过测试验证,新的方式可以用于改进基于NASPIC平台T2定期试验用例注入功能,以确保系统中逻辑和整定值的可用性与准确性。

“华龙一号”安全级三相交流调功器的设计与鉴定

为解决核电厂调功器全部依赖进口、进口产品价格昂贵且供货周期长的问题,以“华龙一号”项目为例,创新性地研制了国产化安全级三相交流调功器。根据核电厂调功器的性能需求完成了外形、接线、原理设计,实现了对电加热器的功率调整功能,顺利通过了所有型式试验及K3类鉴定试验。试验结果证明:自主研发的三相交流模拟量调功器可以满足各项性能指标及鉴定试验的相关要求,符合核电厂安全级/非安全级设备使用要求;大幅度缩短了供货周期,保证了现场施工进度,降低了工程造价;为后续核电厂安全级仪控设备出口项目奠定了技术基础。

安全级DCS网络安全标准分析与实施原则研究

随着越来越多的数字技术、通信协议和软件应用于核电厂安全级分布式控制系统(DCS),网络安全在核电厂和安全级DCS中的地位日益重要。近年来,国内外网络安全标准陆续发布。网络安全标准要求存在差异,如何选择标准要求、如何实施对应的网络安全技术需要理论支撑。通过国内外网络安全标准要求研究,给出标准实施的建议。采用对比分析方法,分析了国内外网络安全标准的差异,分析了网络安全标准要求执行的难点。结合核电安全级DCS技术背景,提出了标准要求在工程项目中应用的基本原则。考虑了安全级DCS功能安全与网络安全协调的要求。提出的原则可为安全级DCS网络安全标准要求实施、技术措施的选择提供理论依据。

核安全级球阀阀杆石墨填料密封性能试验研究

以球阀为研究对象,选取石墨编织盘根与石墨编织盘根/V型柔性石墨环组合填料两种填料结构,在阀杆填料密封泄漏率及摩擦性能测试试验装置上进行了泄漏率及与阀杆间摩擦力矩测试试验,对比了两种填料结构的泄漏率及与阀杆间的摩擦力矩随阀门启闭动作次数变化,确定了优选方案;进一步,针对优选填料结构,安装至电动球阀,在水介质回路上进行了模拟工况试验验证。试验结果表明:石墨编织盘根与阀杆之间摩擦力矩更小,密封性能更优,可满足核级球阀启闭动作3000次阀杆填料密封无泄漏的要求。

核电厂安全级DCS机柜火灾薄弱部位优化分析

安全级DCS作为核电厂的安全重要部分,对设备的安全性及可靠性较高。对安全级DCS机柜提前进行火灾仿真,改进机柜内的火灾薄弱部位,对其安全可靠起着辅助作用。本文主要对安全级DCS机柜内火灾薄弱环节进行分析,提出机柜薄弱部位优化设计改进方案,并对比分析各改进方案优化前后仿真结果,寻找合理的优化改进方案来保证机柜的高安全可靠性,同时有效降低机柜内火灾发生时的整体温度及有毒气体的危害,降低火灾危险系数。

基于EPLAN的核安全级DCS电气设计应用研究

通过对比CAD与EPLAN软件,分析了后者在电气设计领域的优势。针对核安全级DCS电气设计的特点,从项目结构设计、原理图分类设计等角度,规划了典型图页的制作规则,具体包括模块配置图、机柜供电图、网络连接图、IO模块接线图等。基于EPLAN软件及对各类图纸的规范化典型图纸设计,以及其自带的物料清单、装配图生成的功能,提高了制图效率、规范性、准确性。

基于FPGA技术的安全级DCS千兆通信网络设计

随着近几十年来核电厂数字化仪控技术的发展,通信网络已经成为安全级DCS的重要组成部分。因此,提高安全级通信网络的传输速度和网络容量,已成为安全级仪控设备制造厂商提高性能指标的重要手段。本文提出了一种基于FPGA技术实现的核安全级千兆通信网络,满足安全级通信系统可靠性、安全性、实时性、确定性和独立性的要求。本文首先分析了安全级通信系统的设计要求,建立了通信网络的模型和架构,随后完成了通信系统的设计和其在FPGA中的实现,最后完成了符合安全及设计要求的功能和系统的验证。本设计拥有自主知识产权并且在工程项目中实际应用,为数字化仪控设备国产化打下坚实基础。

非安全级DCS控制柜I/O卡件供电及通信设计优化

由于分布式控制系统(DCS)卡件供电及通信方式配置不合理,存在单块输入/输出(I/O)卡件底座故障导致同一列下游卡件同时故障,进而导致机组非计划停堆或面临大瞬态的问题。创新性地对核电厂DCS控制柜I/O卡件供电及通信方式进行了研究。结合硬件属性,全面分析了当前设计下对后续机组安全、稳定运行产生的不利影响,并对同行核电厂不同DCS平台I/O卡件供电及通信设计开展调查。从可靠性和可维护性角度,针对性地提出优化方案,并成功对170台控制柜完成优化改造。该研究有效规避了机组商运后的大量技术改造和验证工作,提高了机组商运后运行的安全性、稳定性和经济性。

基于虚拟DPU的自动化测试工具在核电站非安全级DCS逻辑测试中的创新应用

本文针对核电站非安全DCS控制系统逻辑自动测试装置进行研究,通过分析对比当下常用的控制系统逻辑测试环境搭建方法,得到当前常规测试方法采用DCS与测试装置连接,并且只有在信号电缆接线完成后,才能执行相关逻辑测试。为解决这一问题,提出了一种新型控制系统逻辑自动测试方案,通过搭建虚拟控制站逻辑模拟现场设备和柜间通讯点,实现在无接线的情况下完成柜间通讯,并优化测试用例设计,实现核电站非安全级DCS控制系统逻辑测试。该方法目前已经在漳州2号机组非安全级DCS项目使用,通过使用结果来看,此方法不仅能够有效地提高了测试效率,降低人为失误率,并且能够减少接线过程中对设备造成的损伤,为今后其他核电站及相关项目的逻辑测试的效率、有效性和质量的提升提供了可借鉴的经验。

一种核电站安全级DCS网络故障分析及处理方法

某核电厂执行220V不间断电源失电试验异常,导致安全级DCS网络故障。阐述一种基于MELTAC平台的安全级数字化控制系统网络故障分析方法,从光纤熔接工艺、布线标准和测试方法等方面进行改进,解决安全级DCS网络通信问题。该方案已在工程中得到验证,在避免DCS网络通信故障方面取得良好效果,方案的具体操作和实现方法可为同类核电机组提供参考。

核电厂国产非安全级DCS应用建议

首先对核电站全厂控制系统的组成进行了介绍;接着结合近年来我国的大型核电建设工程,总结了国产非安全级DCS的发展路径及现状。在此基础上,从常规工业领域DCS的国产化应用、国产DCS的可靠性、国产DCS面向核电站功能需求的二次开发、核电站自主化设计以及建设进度控制等多个维度,较为全面地分析了核电站非安全级DCS全面国产化的可行性及其带来的积极的影响。