核电厂国产非安全级DCS应用建议_马成喜.pdf
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1、核电厂国产非安全级 DCS 应用建议Application Suggestions of Domestic Non-safety DCS in Nuclear Power Plant马成喜(华东电力设计院有限公司,上海200063)在全球气候变暖的大环境下,如何减少碳排放已经成为全球关注的大事。以往依靠燃烧化石燃料获取能源的传统发展模式必须逐步转向低碳经济,核能以其成熟的技术、相对较低的成本以及能够持续稳定地提供大规模的电力,成为世界各国优先发展的技术。电站控制系统是核电站的重要组成部分,是核电站运行操作与监控的中枢,是确保核电站安全可靠运行的重要装备,对核电站安全、高效、经济运行起着关键性作
2、用。然而,长期以来核电站控制设备一直为国外供应商所垄断,直到近年来国产控制系统才开始应用于核电站。新建核电工程加大力度推进控制系统的国产化,符合国家加紧推进核电关键设备国产化的战略要求,有利于全面提升我国的核电装备技术水平。由此,本文针对核电站非安全级DCS系统的国产化应用进行探讨,旨在为后续核电工程的建设及我国核电技术的出口提供参考和借鉴。1核电站控制系统的组成参照压水堆核电厂物项分级GB/T17569-2013,核电厂的物项应该按照构筑物、系统和部件是否执行安全功能及此种功能的重要性而划分等级。凡执行安全功能的物项均属核安全级,不执行安全功能的则属非核安全级。对电气、仪表和控制设备,按其所
3、在系统功能对电厂安全的重要性分为三类:安全级(1E)设备、安全有关的(NC+)设备和非安全重要(NC)设备。对于不同安全等级的设备,核电站在设计、制造、试验和检查等方面都有特定的要求,如图1所示。(1)安全级(1E)执行电厂设计总的安全要求相关功能以及事故后工况下参与保护功能的仪控系统及设备为安全级(1E),主要包括:反应堆紧急停堆、专设安全设施驱动、事故后监测系统、专设安全设施支持系统驱动、反应堆紧急停堆及专设安全设施的系统级手动驱动、部分部件级手动驱动等。(2)非安全级(NC)不属于安全级(1E)的系统和设备被定义为非安全级(NC)。除安全级系统外,核岛其它非专用系统、全部的常规岛、绝大部
4、分的BOP系统属于非安全级仪控系统范畴。在非安全级仪控系统和设备中,有一些是对安全重要的,如多样化保护系统、严重事故专用仪控系统、火灾探测、消防系统等,这些有特殊要求的非安全级设备定义为NC+。这些系统和设备需要满足一些特殊的要求,如抗震性能要求、定期试验要求等。图1核电仪控系统安全分级示意2国产核电非安全级控制系统发展国内的核电机组控制系统的研究与开发始于上世纪90年代初期,当时我国开始自行设计建造秦山一期30万kW核电机组,同时准备为巴基斯坦建造一座同样的核电机组。为巴基斯坦建造的核电机组由于受到国外公司的禁运抵制,在控制系统方面无法采用国外产品,只能由国内厂家自行研制。经过多年的攻关,由
5、我国自主研制的用于核电站的计算机数据采集系统及核电机组运行状态监视系统,通过验收并发运到巴基斯坦进行安装、运行。但受当时技术水平的限制,系统的体系结构仍然是集摘要: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。关键词:核电厂;非安全级;DCS;国产化Abstract:Firstly,this pa
6、per introduces the composition of nuclear power plant control system.Then,combined with thelarge-scale nuclear power construction projects in China in recent years,this paper summarizes the development path andcurrent situation of domestic non-safety DCS.On this basis,this paper comprehensively anal
7、yzes the feasibility and positiveimpact of the localization of non-safety DCS in nuclear power plants.The analysis is mainly from the aspects of the local-ization application of DCS in the conventional industrial field,the reliability of domestic DCS,the secondary development ofdomestic DCS for the
8、functional requirements of nuclear power plants,the independent design and the construction progresscontrol of nuclear power plants.Keywords:nuclear power plant,non-safety,DCS,localization核电厂国产非安全级DCS应用建议20工业控制计算机2023年第36卷第1期中式的,这对系统的适应性和可扩充性形成了较大的限制。在此系统的基础上,国内又开展了秦山二期的两台60万kW核电机组控制系统的研制。秦山二期计算机监视系
9、统和常规岛控制系统首次采用了国产的和利时DCS系统,这是核电控制系统国产化的一次成功尝试,秦山二期的DCS设备是我国第一套自主设计、自主开发的核电国产化DCS系统(常规岛部分)。这表明国内DCS厂家已初步具备设计、制造核电站数字化控制系统的技术能力,所欠缺的是核电站控制系统总体设计方面的经验。在和利时系统经过秦山核电二期的验证后,广核集团开始跟和利时公司进行深入的技术合作。和利时公司依靠其在核电及其它行业广泛应用而获得的经验,对DCS系统进行了大量的再次研发工作,实现了系统的逐步完善,并逐步完成了核电控制系统与核电站工艺流程的紧密结合。广核集团后续陆续建设的CPR1000机组(红沿河、宁德、阳
10、江、防城港等项目),非安全级DCS均采用了和利时的产品。在中核集团主导的华龙一号出口工程卡拉奇核电项目中,非安全级控制系统也采用了国产的和利时HOLLIAS-N系统。除和利时之外,国能智深控制技术有限公司、浙江中控技术有限公司、北京中核控制系统工程有限公司等也积极地投入到核电站数字仪表控制系统的自主化和国产化的相关工作中。从表1可以看出,近年来国产控制系统在核电厂中的应用已经逐渐增多。目前除了和利时的HOLLIAS-N非安全级系统已经较多地应用于核电项目以外,其它国产品牌控制该系统也陆续在核电项目非安全级系统上开始了首次应用,但目前都在工程实施阶段,尚未投产运行。表1部分已运及在建核电工程DC
11、S系统应用情况3非安全级DCS国产化应用分析3.1国产DCS在常规工业领域应用广泛在火力发电、石油化工、轨道交通等常规工业领域,DCS系统的国产化应用已经全面铺开,国产DCS产品在技术、工程实施、客户接受程度等方面与进口DCS品牌相比毫不逊色。在大型火力发电机组工程中,国产DCS的应用情况大致如下:国能智深EDPF系统、和利时HOLLYSYS系统、西安热工院华能睿渥系统已经成功应用于多台套1000 MW级超超临界机组和600 MW级超临界机组;国电南自TCS3000系统、西安热工 院FCS165系 统 等 应 用 于600 MW级 机 组;南 京 科 远NT6000系统、浙江中控ECS系统、上
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