努力成为国际知名数字化核仪控一体化解决方案供应商——访中核控制系统工程有限公司总经理 唐意

背景1： 中核控制系统工程有限公司（以下简称“中核控制”）为中国核工业集团公司全资公司，在核仪控领域拥有门类齐全的产品系列，涵盖核数字化控制系统产品、核探测器系列、核能专用仪控系统、核仪器仪表4大产品体系，具备为全球核技术应用用户提供优质产品和服务的能力。是国内外核仪控领域产品链最长、品种最齐全、配备最完整的专业核仪控产品及服务整体解决方案供应商。

失效分析方法在某核电系统可靠性工程中的应用

对可靠性工程的发展历史进行了概述,描述了失效分析方法,建立了失效分析流程,给出了失效分析在可靠性工程中的关键作用。开展了诱发陶瓷电容失效的机理研究,定义出了诱发陶瓷电容失效的机械应力失效、热应力失效和原材料失效的机理。以某核电系统现场调试期间出现的数字输入板卡发生故障为切入点,对外观检查、电性能测试以及晶相切片分析等进行了详细分析,结果表明,板卡热应力故障是导致板卡失效的主要机理。从板卡热应力失效机理入手,进行了电路分析和计算,找出了诱发板卡产生热应力故障的因素,调整了电路设计,进行了板卡的可靠性预计,预计结果满足设计寿命要求,失效分析方法提高了设计人员的设计水平,使系统可靠性得到增长。

基于马尔可夫等效模块化的核电厂DAS系统可靠性分析

核电厂多样性驱动系统(DAS)是当保护系统发生共因失效时,用于抵御核电厂发生的设计基准事件的系统,对DAS进行可靠性分析至关重要。针对马尔可夫方法的组合爆炸问题,本文提出了一种等效模块化的分析方法,能够将DAS的隐马尔可夫模型分解成若干的部分,并对这些复杂度相对低的部分进行定量分析,根据计算的结果将每个部分再等效为一个设备或模块,最后整合所有部分等效的设备来组成一个等效系统,构建该等效系统的马尔可夫模型,以替代原系统的马尔可夫模型进行定量分析。然后用于对核电厂DAS系统平台进行了定量计算,并采用动态可靠性框图法(DRBD)对结果进行验证,结果显示了其有效性。

基于组播的核电非安全级DCS系统通信技术

核电厂非安全级数字化仪控系统中,控制站作为核心数据处理控制单元,其终端设备之间要进行数据交互,同时向上层数据服务器上传数据。然而,大规模核电DCS系统具有复杂的站间通信配置和庞大的数据吞吐量,一旦发生站间通信数据泛洪,必然导致网络数据负荷过高,甚至对控制站产生数据洪水攻击,控制器CPU负荷升高,影响其正常运行工作,甚至会导致网络风暴等风险。

数字化核测量系统反应堆倍增周期优化算法

在数字化堆外核测量系统中,反应堆倍增周期是一个非常重要的概念,其数值直接反应核反应堆功率水平的变化,需密切监视和控制。如果倍增周期增长过快超过整定值,需要立刻采取相应保护措施。因此,倍增周期的计算方法尤为重要,但现场前端采集数据往往带有很大的噪声,采用何种方法可以最大程度减少计算过程中噪声带来的影响,提高倍增周期计算的准确性,并且同时保证一定的灵敏性,给倍增周期的计算方法带来了一定的要求。本文介绍了一种基于FPGA的倍增周期计算方法,通过仿真对原始方法做出了优化,最终通过实验验证了该算法的优越性。

核电厂主控制室计算机化报警系统设计与实现

基于“华龙一号”核电项目数字化控制系统的报警处理及优化技术要求,结合人因分析,研究了主控制室计算机化报警系统设计与优化的一种方法。本方法包括报警列表、报警光字牌、报警抑制等多种技术,完成了“华龙一号”技术的报警功能自主国产化供货。该方法已成功应用于核电项目,并取得了良好的效果,使运行人员能够更加全面和快速地掌握电厂的报警信息,并快速做出相应的安全动作。

核电DCS控制系统中PID控制无扰切换的方法

本文针对核电DCS控制系统,提出了实现PID控制无扰切换的方法。首先介绍了PID控制器无扰切换的概念和常用的方法,然后给出了在福清核电项目中利用I/A Series设计的PID控制模板,并说明了在模板中如何实现PID控制器手动控制和自动控制之间的无扰切换。最后对项目中遇到的一个超弛控制问题,给出了初步的PID控制方案,并分析了其无法实现无扰切换的原因。通过对其进行改进,新的控制方案不仅实现了超弛控制的功能,也实现了超弛控制与PID自动控制和手动控制之间的无扰切换。

浅论核工业生产中DCS控制系统的应用现状和发展趋势

随着信息技术、网络技术、显示及控制技术等领域的发展,DCS控制系统在工业领域得到了广泛应用,工业4.0的推进也使得DCS控制系统在核工业领域逐步普及。DCS控制系统的引入,在提高核工业生产效率的基础上,保证了工业现场的安全稳定运行,同时达到节能减排的目的,并助推实现碳达峰碳中和目标。因此,本文结合DCS控制系统在工业领域的发展现状,分析其在核工业领域应用的特点和设计的技术难点,探讨现存方案在应用过程中存在的问题及未来发展趋势,为DCS控制系统在核工业的应用与普及提供一定的理论与实际依据。

MESH网络在核电数字控制系统中的应用

目前国内在建的某核电站非安全级控制系统一层通讯采用了基于IEEE 802.3u和IEEE 802.3z标准的MESH网络。本文介绍了MESH网络的结构、特点和常用的冗余网络拓扑结构。为了管理网络路径,防止产生网络环路,MESH网络使用了LDP作为RSTP的备用方案,可以在1s内检测并排除网络环路产生的故障,提高了网络的稳定性和安全性。分析了LDP检测网络环路的原理及方法,结合该项目介绍了MESH网络配置方案。

冗余控制系统在核电站淡水厂中的应用

为保证核电站的用水安全,淡水厂需要高安全性、可靠性和连续性运行,因此在淡水厂控制系统的设计中充分采用冗余设计,包括电源供电、DC24V电源、控制系统、控制网络等都采用冗余设计。本文主要介绍了海南昌江核电站自备水厂自动化控制系统的组成与功能。

隔离模块在吹气式液位监测系统中的设计

针对分布式控制系统(DCS)控制柜现场调试中出现的无法采集吹气式液位计变送器信号问题,对DCS控制柜各关键模块进行了全面测试排查和分析,确定了故障模块及无法采集信号的原因,提出了5种可行的工程解决方案。综合考虑工程项目进度、成本等多方面因素,对5种解决方案的优势和劣势分别进行了分析和对比,确定了对工程项目影响较小的新增隔离模块解决方案,并对DCS控制柜进行了设计修改。对设计修改后的DCS控制柜开展了功能测试和试验验证。试验结果表明,DCS控制柜能够正常采集吹气式液位计变送器信号,系统运行稳定,满足设计和技术规格书要求。新增隔离模块技术解决方案属于吹气式液位监测系统的成功应用,对后续工程项目的吹气式液位监测系统设计具有指导价值,对控制柜调试中出现的类似问题解决具有重要参考意义。

可用性分配法优化核电厂非安全级DCS系统设计

为核电厂非安全级数字化仪控系统(DCS)系统在设计阶段明确板卡级设备可靠性要求,在产品设计阶段利用可靠性分配方法将可用性指标合理地分配到组成系统的各部件中,可用性分配结果是开展可靠性预计工作目标和设计参考依据,可靠性预计结果是进行可靠性指标分配调整与系统指标验证的基础,二者相辅相成,通过迭代分配和指标验证为实现核电厂非安全级DCS系统设计优化提供参考。

核电厂数字化仪控系统网络时标对时系统设计

为解决系统中网络时标对时精度差、冗余切换慢和串口传输速率低等问题,设计了一种基于FPGA和CPU双处理器的网络时标对时系统,利用FPGA进行高精度IRIG-B解码及冗余零延时切换,并结合高速并口进行时间传输,CPU在1PPS中断时读取共享RAM区时间信息,当时间故障后可自动补偿时间。经过长时间的测试和应用结果表明,本技术具有精度高、零延时切换、性能稳定、故障自恢复等特点.具有较强的抗干扰能力。

基于马尔可夫法的核电厂多样性驱动系统可靠性研究

多样化驱动系统(DAS)作为核电厂反应堆保护系统的多样性手段,是核电厂纵深防御设计中的重要组成部分,其安全可靠运行对核电厂的运行安全起到非常重要的作用。基于核电厂多样性驱动系统的构成与控制原理,采用马尔可夫方法并结合可靠性框图法对DAS进行可靠性建模,有效描述系统的动态特征,最后采用马尔可夫链概率模型检测器求解法,求得DAS系统的可用度和部件重要度分析结果,通过对可用率和部件重要度结果分析,提出改善系统可靠性的方向及改进系统设计和维护的有效建议。

核电DCS板卡FCT自动化测试工装系统设计

核电数字化仪控系统(DCS)对反应堆的安全运行至关重要,产品功能测试(FCT)是DCS设备出厂前的关键质量控制环节。DCS设备具有板卡型号多、测试项复杂的特点,传统的人工测试效率低且容易出现人因失误。针对这些问题,设计并实现了一种FCT自动化测试工装系统,该系统支持控制器、通信卡以及各类输入/输出(I/O)卡的FCT测试,系统自动识别板卡类型、执行测试并生成测试报告,测试过程不需要人工干预。实际应用实验表明,该测试工装系统可以显著提升FCT测试效率,减少人因失误,有效保障DCS设备的出厂质量。

核电厂保护系统4取2电路的优化设计

为提高核电厂保护系统的可靠性,常采用4取2或4取3的数字逻辑电路。在对低电平和高电平有效的4取2和4取3电路进行分析的基础上,总结出两种电路设计方法,即直接设计法和基于反演定理的设计法。秦二厂保护系统的4取2电路硬件上采用4000系列逻辑芯片进行的电路设计,按照这两种方法进行设计,从中选择较优的电路,最终相关电路比原电路减少了一块芯片,简化了PCB设计。该方法同样也适用于其他同类数字逻辑电路的设计。

核电棒控棒位系统卡件电磁兼容设计

阐述了核电厂棒控棒位系统产品的特点和设计方式,在保证原有功能的前提下对产品卡件进行改造设计,通过提高印制电路板产品设计的信号完整性,增强产品电路之间、环境之间的抗电磁干扰能力,提升产品的电磁兼容性能和可靠性,提出了相应的设计方法。

核安全级仪控系统通信残差率分析与优化

通过对基于FPGA技术的核安全级DCS通信残差率进行分析,结合安全级DCS的通信设计经验找出影响通信残差率的要素,并采取有效的设计改进措施,对DCS系统的通信设计进行优化,使核安全级DCS通信残差率进一步降低,满足功能安全SIL3指标要求。可提供一种安全通信设计优化方法,为其他安全领域安全通信设计提供参考。

基于故障树的核电厂保护系统电路可靠性预计

可靠性预计作为电路可靠性分析的一种手段,在核电厂保护系统改造中,针对元器件停产、再选型具有很好的辅助作用。在电路可靠性分析中,可靠性预计主要是对每一种部件进行失效模式和影响分析(FMEA)评估,建立失效模型,计算失效率。故障树作为可靠性预计的一种分析方法,能直观体现卡件的单点故障。通过故障树法特有的树状结构图列出卡件的失效率计算式,从而得出电路改造前后卡件的平均无故障工作时间(MTBF)并将结果进行对比,该对比结果能作为核电厂保护系统电路改造可靠性分析的一项重要指标。

控制系统报警功能模块化设计

为解决报警功能电路器件种类多、布置复杂、装配烦琐等问题,优化电路采用模块化设计,并在设计中采用了多通道输入输出、信号隔离、可调频率输出、导轨式安装等设计方案。改进后测试结果表明,报警功能模块应用于控制系统中较之前实现了同样的报警功能,且提高了该功能电路的安全性、通用性、抗干扰性、易装配性。