“和睦系统”的质量守护者——访北京广利核系统工程有限公司总经理助理 裴红伟

曲国利:您好!核电站数字化仪控系统是核电站的“神经中枢”,用于完成核电站反应堆安全停堆和事故缓解功能。这种核级DCS的设计制造应该有着非常高的质量要求,请您谈一谈贵公司是如何满足质量要求的呢?裴红伟:核安全级控制保护系统(简称“核级DCS”)。

以高质量科研,推动高质量发展--访北京广利核系统工程有限公司知识产权与科技管理部经理 高超

曲国利:广利核公司作为专业化的科技型企业,在行业内如何保持专业性与竞争力?高超:广利核公司作为科技型企业,首先明确科技创新的方向至关重要。在企业做科研需要遵循3个导向:一是目标导向,比如广利核公司自主研发核级数字化仪控平台“和睦系统”;二是问题导向,比如开展关键核心技术攻关;三是发展导向,比如广利核公司希望通过新技术新应用新领域的研发实现业务多元化,开展新能源自动化、工控网络安全等科研活动。

核电仪控领域的耕耘者:从无到有打造“和睦系统”——访北京广利核系统工程有限公司总工程师白涛

关于白涛白涛先生,北京广利核系统工程有限公司总工程师、研究员级高级工程师,长期从事核电仪控技术研究,现任北京广利核系统工程有限公司总工程师、国家能源核电站数字化仪控系统研发中心主任.作为和睦系统研发团队最早的组建人之一,他带领团队从零做起,通过一系列国家级课题研究,完成了和睦系统多项核心技术专利的发明,批准发布了和睦系统过半的核心技术设计文件,是和睦系统研发的全程参与者和见证者.

面向数字化新时代 推进核电DCS高质量交付--访北京广利核系统工程有限公司总经理助理 孟庆军

关于孟庆军孟庆军,男,华北电力大学硕士研究生,高级工程师,北京广利核系统工程有限公司(以下简称“广利核”)总经理助理,参与国家科技重大专项核电数字化仪控系统平台研制的相关课题研究,具有多年大型DCS项目工程设计和工程管理经验,牵头完成基于自主化仪控平台的多种堆型DCS全厂解决方案,带领团队先后承接30多个新建及在役核电机组DCS设计和改造项目,获得省部级科技奖项7项、技术专利46项。

基于核电DCS系统的智能在线巡检设计

目前核电DCS系统设备巡检需要人工进入设备间巡查,存在人力投入大、效率低、问题发现的及时性差、凭经验进行人工判断和评估可信度低、安全风险大等问题。本文介绍了一种基于核电DCS系统的智能在线巡检设计,提高了巡检的准确性和效率,减少了人力成本。在该设计中,通过进行巡检工作设置、在线记录设备健康状态、异常报警和环境参数,并现场检查设备和环境信息,对设备的性能、状态进行跟踪分析,及时地发现设备故障隐患,将影响DCS系统稳定运行的缺陷故障尽快做出处理。同时,智能在线巡检可以将核电DCS设备的健康参数采集存储下来,方便后续的数据分析,并最终生成电子化巡检报告。我们通过搭建原型,对该智能在线巡检的设计进行了验证。验证结果表明,该设计实现了核电DCS系统设备的智能巡检和在线健康管理,大幅提升了巡检效率和质量。

核电仪控系统结构产品模块化设计方法研究

核电仪控系统使用的结构产品要求性能稳定可靠,根据历年数十台机组项目实践,笔者提出了适用于核电仪控系统结构产品模块化设计的方法。较之传统设计方法,模块化设计方法重新定义结构产品设计过程,该设计过程是一个已被反复验证的、可靠的模块化结构进行产品搭建的过程,设计过程中产品在固有的、稳定可靠的模块构成基础上不断迭代优化,使产品性能趋于稳定可靠。使用该方法设计完成的产品在生产制造阶段,会引导供应商从定制加工转向类同化、批量化结构重复加工过程,改变了供应商的制造习惯。本文基于智能制造技术发展趋势,结合相关的法规标准,为解决传统设计方法的缺陷,提出该模块化设计方法。该研究结果为后续核电仪控系统结构产品设计开发提供了技术参考。

RTM在核级冷水机控制系统标准化设计中的应用研究

随着国内大量核电机组的新建,如何有效实现其中核级冷水机控制系统的设计标准化已成为亟待解决的问题。以某核级冷水机控制系统项目为样本,将需求管理中需求追踪矩阵(RTM)的方法和标准化的常见方法结合,提出一种标准化设计方法。该方法以需求为核心,建立核级冷水机组标准化设计流程,对核级冷水机的设计输入和输出进行分析和建模,实现了冷水机控制系统设计的标准化。通过对该标准化设计在其他实际项目的应用,证明该方法可提高设计质量和效率。该方法的提出与应用为后续其他核电厂主设备的控制系统标准化设计提供了参考。

核电厂模拟仪控系统改造实施策略及风险分析

核电厂模拟仪控系统自投运后便会面临改造,改造多由设备出现问题或需要技术升级触发。基于不同的情况,本文提出了五种模拟仪控系统改造实施策略,并阐述了各个策略的执行条件和方法。针对模拟仪控系统数字化改造,本文提出了需要考虑的关键因素,并分析了可能面临的主要风险及应对措施。

核级系统、软件和硬件的V&V研究与应用

软件验证和确认(V&V)技术对于提高核电站安全级仪控系统的软件质量发挥着重要作用。在核安全级数字化控制系统(DCS)中,系统、硬件与软件三者同等重要且密不可分,因此有必要将系统和硬件也纳入V&V的范围。讨论了针对核安全级DCS中系统、软件和硬件的V&V标准体系,提出融合新核安全导则HAD 102/10—2021和新工业标准IEEE Std 1012^(TM)-2016关于生命周期要求的V&V过程模型,并阐述了3类V&V活动之间的交互关系及系统V&V和硬件V&V中的重点任务。该研究成果在自主化核安全级仪控平台和睦系统的研制及某核电站DCS工程典型项目的成功应用中,取得了良好效果。其满足核安全级DCS的质量控制需求,同时也符合HAD 102/10—2021的新监管要求。该研究为我国核行业实施系统和硬件的V&V提供了技术借鉴,有助于提升产品安全性和可靠性,也对其他高可靠性领域系统的质量控制有重要参考意义。

核电厂仪控系统本体可靠性分析研究

核电厂仪控系统本体可靠性是影响核电厂安全、稳定运行的重要因素。研究了核电厂仪控系统设计过程中影响仪控系统本体可靠性的影响因素。提出了包含4个主要影响因子和13个子影响因子的人因失误模型。应用灰色关联分析方法对人因失误模型中各影响因子进行定量关联度计算,以识别影响因子的重要程度。对某实际核电机组仪控系统设计活动进行实例分析,成功地识别出了核电厂仪控系统设计过程中影响仪控系统本体可靠性的关键因素。该研究结果有助于更好地识别和管理潜在的人因失误风险,并提高系统的可靠性和安全性。

核电DCS网络安全标准研究

随着工业自动化产品网络化和信息化程度的提高,其面临的网络安全风险也日益增加。核电DCS作为核电厂中枢神经,其一旦受到网络攻击,将直接影响核电企业生产和经济利益,甚至威胁国家安全。本论文通过对网络安全强制要求法规和条例、通用网络安全要求、核电领域网络安全要求等方面的研究,明确了对核电DCS网络安全依据标准和网络安全的目标。

核电仪控实时操作系统软件需求研究

实时操作系统作为核电厂数字化仪控系统的核心组成部分,在核电厂数字仪控系统中发挥重要作用。但我国核电厂应用的实时操作系统严重依赖进口。为打破国外技术壁垒、实现核电厂的实时操作系统完全自主化,对适用于核电厂的实时操作系统软件需求进行研究。深入学习了实时操作系统的经典书籍,研究了核电软件法规和实时操作系统相关标准,调查了实时操作系统在核电数字仪控系统中的应用需求,分析了在核电厂成熟应用的友商产品的软件需求。提出了适用于核电厂数字仪控系统的可靠性和安全性的实时操作系统软件需求,包含外部接口需求、功能需求、性能需求和软件系统属性等。该研究为后续实现独立自主的核电仪控实时操作系统软件的设计及研制奠定了基础。

核电站DcS仪控系统网络信息安全产品的研究与应用

随着国内核电站的不断增多,核电站国产DCS仪控系统的可用性以及可靠性取得了重大进步,近些年来由于工业控制领域的信息安全问题频发,因此对DCS仪控系统的要求也在不断提高。依托北京广利核系统工程有限公司DCS仪控系统,笔者研究并设计了网络信息安全产品-和睦卫士网络安全系统。该网络安全系统已在红沿河核电站5号机组DCS仪控系统中应用,通过测试人员调试验证及现场使用,证明了其能够有效地应对网络战环境下复杂的信息安全威胁,并构建了积极防御、综合防范、本质安全的保障体系,为其他核电站甚至其他控制领域提供了良好的借鉴。

核电站数字化保护系统控制层通信协议的设计

核电站数字化保护系统中的控制层通信承担着重要的数据和信息传输任务,为控制单元提供现场数据和保护输出,是核电站数字化保护系统中的重要组成部分。现有的控制层通信协议无法满足核电站数字化保护系统确定性、可靠性、独立性和实时性的要求。采用基于状态、通信周期固定、通信链路冗余、只传输固定的数据集、帧长度和格式固定等方式,设计了控制层通信协议。根据核电标准要求,针对通信协议中可能存在的故障类型进行了分析,同时给出了错误检测方法和相应的处理措施,以满足核电站数字化保护系统确定性、可靠性、独立性和实时性的要求。该通信协议已经通过权威机构认证,所涉及的硬件产品已经通过核安全级设备的鉴定,后续可应用于军工、航天等高可靠性行业。

基于人因工程的核电厂控制室系统设计与改进分析

核电厂控制室系统设计是一个不断优化的过程，在这个过程中应用人因工程理论和原则既是法规标准的要求，也是确保优化效果的有力工具。文章阐述了人因工程原则在核电厂控制室系统设计和改进中应用的方法，即在人因工程理论和相关实践分析的基础上，从控制室系统功能、人机界面、数字化规程、控制室布置和环境设计等方面进行全面考虑，如在控制室系统功能设计上设计者需进行过程分析、验证确认和长期跟踪监控等工作。文章提炼了应用人因工程原则进行控制室系统设计与改进时应重点考虑的因素，为核电厂控制室系统设计与改进提供思路和注意事项。

核电站ACPR1000机组安全级DCS工程改造验证 平台的研究与应用

在核电站ACPR1000机组调试及换料大修阶段,需结合核电站机组运行状态对安全级DCS软件及硬件进行优化改造。由于核电站DCS内部结构复杂,涉及系统较多,存在机组改造项内容验证覆盖率不全,验证不准确的风险。同时,工程改造验证阶段,测试自动化程度不高问题一直存在,导致工作效率低。为提高核电站ACPR1000机组安全级DCS工程出厂质量,将现场问题提前至厂内解决,搭建安全级DCS工程改造验证平台,并引入自动化测试装置,通过实体系统及虚拟系统相结合的形式搭建核电站ACPR1000机组安全级DCS工程改造验证平台,实现现场改造内容全覆盖验证,提升验证准确度的目标。目前,安全级DCS工程改造验证平台已完成4台ACPR1000机组,共计10余次改造内容的验证。从核电站现场运行情况反馈来看,安全级DCS工程改造验证平台有效提高了DCS出厂质量。

国内核电厂应急柴油发电机组控制系统应用现状分析及应对建议

在应急柴油发电机控制系统中使用的继电器故障频发,对应急柴油机的安全和可靠性提出巨大挑战的背景下,通过对在役柴油发电机组控制系统的应用现状进行整理分析,对在役柴油发电机组的控制方案进行介绍和分析存在的不足,提出应对建议—全数字化控制系统解决方案,在可靠性、可维护性、数据的记录存储方面解决现有的问题,提高了应急柴油发电机组的安全性。可给核电厂应急柴油发电机组的数字化设计提供参考。

核电厂应急柴油发电机监控报警系统的研究

核电应急柴油发电机组一般启动时间要求在10s以内,设计一套能够快速启动并灵敏地监控柴油机启动和运行时各项参数的应急柴油发电机组监控报警系统极为关键,为应急柴油发电机组的可靠运行提供保障。参考国内外应急柴油发电机仪控系统实施,从当前应急柴油发电机监控和报警的实现形式,识别当前监控和报警的弊端,通过数字化、高精度采集和计算服务器、历史服务器数据记录手段,提出应急柴油发电机组数字化监控和报警系统的解决方案,构建了应急柴油发电机组安全可靠的监控和报警系统,并成功在大亚湾第五台柴油机和三澳核电站新建柴油机中得到良好的应用。

一种核安全级算法组态自动生成方法的研究与应用

算法组态是核电站运行的重要单元,需要经过图纸设计、校核、绘制等多个环节才能完成组态工作。通常情况下,设计图纸通过人工组态方式转换为算法组态文件,对设计人员要求较高,且需要对完成的算法组态进行校核,时间成本和工期较长。本文基于我国首个具有自主知识产权的核安全级数字化控制保护系统平台-“和睦系统”,提出了一种核安全级算法组态自动生成的方法,通过规定规范的中间格式,实现了算法设计图纸到算法组态的自动化生成。该方法支持不同种类的工程图转换为算法组态。在阳江核电站等8个实际核电DCS项目的成功试用中,此方法加快了设计周期,缩短了核电站项目的准备时间,对其他行业的算法组态自动化提供了借鉴意义。

基于显示器安装技术的核电站抗震屏风式OWP盘台的设计

根据操作员在C项目主控室盘台Mock Up验证过程中,针对OWP盘台提出的关于实现显示器密集安装和避免显示器之间缝隙漏光的新要求,本项目研发了抗震屏风式OWP盘台。核电站抗震屏风式OWP盘台利用屏风和显示器支架的相互配合可实现上述新要求:屏风具有足够高的固有频率和贯穿宽度方向的滑道结构,作为显示器支架载体的同时还可实现显示器支架的左右移动,即实现显示器的左右移动;显示器支架自身可实现显示器前后移动及万向角度调整,且各自由度均可可靠锁紧,二者配合可实现显示器的密集安装要求;屏风作为一道物理屏障可实现避免显示器与显示器之间缝隙漏光的要求。通过验证,核电站抗震屏风式OWP盘台可避免显示器与显示器之间的缝隙漏光,可实现显示器的均匀分布且最小间距可达到10mm,并满足相关核电站的抗震要求。