日本一道一区二区视频,国产午夜亚洲精品国产成人,国产精品国产三级国产av主播 ,99热久久这里只精品国产99,99热久久这里只精品国产99

????? 核電站儀控系統(tǒng)數(shù)字化改造方案分析

????? 關鍵詞：現(xiàn)場總線核電站數(shù)字化

????? 摘要：針對在役核電站儀控系統(tǒng)數(shù)字化改造這一問題，首先分析了改造所
要實現(xiàn)的目標，然后闡述了目前DCS 和FCS 兩種改造方案，接著從備件、老化、
系統(tǒng)性能、系統(tǒng)功能、系統(tǒng)安全可靠性、運行管理、經(jīng)濟性、改造實施、成熟供
貨商等多個方面進行分析和比較，最后認為后者有著諸多顯著的優(yōu)越性，應該盡
快發(fā)展核電站FCS 儀控系統(tǒng)。

????? 關鍵詞：核電站數(shù)字化儀控分散控制系統(tǒng)可編程序控制器現(xiàn)場總線控制系
統(tǒng)

????? 0 引言

????? 大亞灣、嶺澳、秦山等在役核電站的主要儀控系統(tǒng)采用的是常規(guī)儀表系統(tǒng)，
其特點是模擬量系統(tǒng)采用以小規(guī)模集成電路運算放大器為基礎的元件來控制，邏
輯量儀表采用繼電器等硬邏輯電路來控制。此類系統(tǒng)所需的元器件數(shù)量大，運行
操作管理和維護工作任務繁重；控制系統(tǒng)的性能落后，隨著儀控設備的老化和淘
汰、備件減少和故障率的升高，安全性和經(jīng)濟性明顯降低，因此，核電站儀控系
統(tǒng)進行數(shù)字化改造是十分必要的。

????? 1 改造的目標進行核電站儀控系統(tǒng)數(shù)字化改造首先需要明確通過改造所要
達到的目標。

????? 1.1 解決備件淘汰和短缺問題電子技術的發(fā)展日新月異，舊的技術和設備
將很快被淘汰。目前在役核電站中大量采用的如單元組合儀表、核級變送器等儀
控設備已經(jīng)被淘汰，廠家已經(jīng)停產(chǎn)，備件短缺成為運行維護過程中日益突出的問
題，過儀控系統(tǒng)數(shù)字化改造可以在一段較長的時間內徹底解決備件淘汰和短缺問
題，但是改造后的系統(tǒng)在經(jīng)歷了一段時間后同樣會面臨備件問題，因此需要在確
定改造方案時就充分考慮今后的備件問題。造成備件問題的另一個原因是儀控設
備種類多，兼容性差，缺乏統(tǒng)一規(guī)劃，因此在數(shù)字化改造中需統(tǒng)一規(guī)劃，提高兼
容性。

????? 1.2 解決儀控設備老化問題對儀控系統(tǒng)來說，系統(tǒng)故障率在設備壽期內遵
循由高到低再到高的規(guī)律。在運行初期由于設備中存在的一些隱藏缺陷以及系統(tǒng)
設計中未曾考慮周全的小缺陷會在使用初期暴露出來，使系統(tǒng)故障率較高，這一
過程通常有一、二年的時間；經(jīng)過適當?shù)木S護及修正后系統(tǒng)便進人一段較長的相
對平穩(wěn)的低故障率區(qū)（中期），這段時期的長短與設備的壽命、質量相關，有幾
年至十幾年左右；之后隨著設備及元器件的老化進人其壽命的末期，故障率又會
逐漸增高，使維修工作量大大增加，這時就需要考慮采取系統(tǒng)性的更新、改造。
新的數(shù)字化儀控系統(tǒng)在最初設計時應引人老化管理，以應對其今后將會面臨的老
化問題。

????? 1.3 進一步提高儀控系統(tǒng)的性能經(jīng)過十多年的核電站運營，我國核電運行
技術得到快速發(fā)展，但目前的儀控系統(tǒng)在部分性能上難以很好地滿足運行技術的
要求，例如數(shù)據(jù)精度、定期在線試驗、在線參數(shù)修改、運行優(yōu)化、信息共享等。
隨著測量、電子、計算機、軟件、網(wǎng)絡等技術的發(fā)展和應用，核電站數(shù)字化儀控
系統(tǒng)在性能上將比原系統(tǒng)有很大的提高。

????? 1.4 進一步完善儀控系統(tǒng)的功能數(shù)字化儀控系統(tǒng)除了完成其自身的測量、
數(shù)采、控制等功能外，還具備自檢功能，能完成自我診斷、自我管理、在線修改、
信息采集等，為預防性維修提供了有效手段。數(shù)字化儀控系統(tǒng)依靠大量數(shù)字化的
信息，能夠有效地實現(xiàn)電站主體設備的實時狀態(tài)監(jiān)督、熱力優(yōu)化、機組性能在線
評估、機組經(jīng)濟性分析等。

????? 1.5 進一步提高核電站的安全性和可靠性具備高容錯性、高冗余度是目前
的數(shù)字化儀控系統(tǒng)的一項重要要求，通過數(shù)字化儀控改造，進一步提高了核電站
的安全性和可靠性。

????? 儀表、智能開關、智能執(zhí)行器等；FCS 以統(tǒng)一的總線協(xié)議為核心，所有設
備遵循同樣的總線協(xié)議，以保證其可互操作性和開放性；FCS 的本質是信息處理
現(xiàn)場化，以此獲得更多的現(xiàn)場信息，同時在現(xiàn)場完成控制任務。不難看出，F(xiàn)CS
對于來自現(xiàn)場的開關量信號并沒有新技術新設備，因此FCS 仍需要處理開關量信
號十分成熟和完善的PLC ，PLC 可以作為一個站掛在高速總線上，充分發(fā)揮其在
處理開關量方面的優(yōu)勢。核電廠BOP 系統(tǒng)中，例如補給水處理車間等，這些車間
的工藝過程多以順序控制為主。PLC 對于順序控制有其獨特的優(yōu)勢，因此核電站
數(shù)字化儀控的另一種方案是FCS+PLC.

????? 2 數(shù)字化儀控方案目前的數(shù)字化儀控系統(tǒng)主要包括：分散控制系統(tǒng)（DCS ）、
可編程序控制器（PLC ）和現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS ）三種，但能稱為全數(shù)字化
儀控系統(tǒng)的只有FCS 一種。

????? 目前在火電站，DCS 主要應用于以模擬量控制為主的包括機、爐、電等在
內的所謂主系統(tǒng)，PLC 主要應用于以開關量控制為主的包括水、煤、灰等在內的
所謂輔助系統(tǒng)，F(xiàn)CS 應用于火電站尚處初級階段。Dcs 在火電站的應用經(jīng)歷了二
三十年，它的設計思想、組態(tài)配置、功能匹配均已達較完善的程度，新型的DCS
也具備了很強的順序控制功能，因此DCS 已滲透到火電廠控制系統(tǒng)的各個領域。
PLC 對于順序控制有其獨特的優(yōu)勢，在火電站的應用經(jīng)歷了二十多年，已相當成
熟與完善，并開發(fā)了模擬量閉環(huán)控制功能。

????? 借鑒數(shù)字化儀控系統(tǒng)在火電站的應用經(jīng)驗，將DCS 和PLC 引人核電站儀控
系統(tǒng)，作為其數(shù)字化儀控的方案是可行的。核島、常規(guī)島及部分BOP 系統(tǒng)是以模
擬量控制為主的，采用DCS 系統(tǒng)，部分BOP 系統(tǒng)是以開關量控制為主的，采用PLC
系統(tǒng)。這種DCS 十PLC 的方案在嶺澳核電站二期新建機組中正在實施。

????? 另一種可選方案是FCS 系統(tǒng)，即多變量、多節(jié)點、串行、數(shù)字通信系統(tǒng)取
代單變量、單點、并行、模擬系統(tǒng)；全數(shù)字化、智能、多功能取代模擬式單功能
儀器、儀表、控制裝置；互聯(lián)、雙向、開放的系統(tǒng)取代單向、封閉的系統(tǒng)；大量
分散的虛擬控制站取代集中的控制站。FCS 以數(shù)字智能現(xiàn)場裝置為基礎，數(shù)字智
能現(xiàn)場裝置包括：智能儀表、智能開關、智能執(zhí)行器等；

????? 3 改造方案分析從在役核電站儀控系統(tǒng)數(shù)字化改造的目標出發(fā)，針對DCS+PLC
和FCS+PLC 這兩種改造方案進行分析和較。

????? 3.1 基于備件問題和設備老化問題的分析在役核電站儀控系統(tǒng)數(shù)字化改造
首先要解決的是備件淘汰和短缺問題、儀控設備老化問題。無論采用DCS+pLC 方
案（以下簡稱DCS 方案），還是采用FCS+PLC 方案（以下簡稱FCS 方案）都能解
決目前面臨的問題。但是儀控系統(tǒng)數(shù)字化改造不僅僅是要解決目前的備件和老化
問題，而且要充分考慮未來的備件和老化問題。兩種方案進行比較，F(xiàn)CS 方案在
備件和老化問題方面與DCS 方案相比具有優(yōu)越性：①FCS 主要依靠現(xiàn)場智能設備，
不再以控制器為核心，因此可以減少大量控制器方面的備件。②FCS 具有互可操
作性與互用性，前者是指實現(xiàn)互連設備間、系統(tǒng)間的信息傳送與溝通，后者是指
不同生產(chǎn)廠家的性能類似的設備可實現(xiàn)相互替換，因此備件的選擇范圍比較大，
來自某個生產(chǎn)廠家的某種產(chǎn)品停產(chǎn)的威脅將降低，相應的備件數(shù)量也可以減少。
③FCS 所采用的現(xiàn)場智能設備具有自我診斷、自我統(tǒng)計和自我管理的功能，這極
大地方便了設備的老化管理。

????? 3.2 基于系統(tǒng)性能的分析通過儀控系統(tǒng)數(shù)字化改造可以顯著地提高核電站
的系統(tǒng)性能。DCS 方案和FCS 方案在技術性能方面都是可以滿足核電站的要求的，
特別是DCS 方案在火電站已是相當成熟。FCS 方案由于采用的現(xiàn)場設備是智能化
和數(shù)字化的，與模擬信號相比，從根本上提高了測量與控制的精確度，減少了傳
送誤差。

????? 3.3 基于系統(tǒng)功能的分析DCS 和 FCS兩種方案都提供了強大的功能，這些
功能很大程度上都是基于數(shù)字化的信息與信息的共享。相比較而言，由于FCS 能
從現(xiàn)場獲得更多的信息，因此在功能上，F(xiàn)CS 方案能更全面、更完善也更容易實
現(xiàn)。

????? 3.4 基于系統(tǒng)安全可靠性的分析安全可靠是核電站儀控系統(tǒng)追求的目標，
儀控系統(tǒng)數(shù)字化改造的目標之一就是進一步提高核電站的安全性和可靠性。比較
DCS 和FCS 兩種方案，在安全可靠性方面，F(xiàn)CS 有著DCS 無法比擬的優(yōu)越性：

????? ① FC S 簡化了控制系統(tǒng)，減少了故障環(huán)節(jié)。第一，F(xiàn)CS 廢棄了DCS 的很
大一部分的輸人/ 輸出（FO）單元和控制站，簡化了系統(tǒng)結構。第二，F(xiàn)CS 的信
號傳輸是全數(shù)字化的，這樣一方面免去了像DCS 那樣需要進行的數(shù)字/ 模擬（D/A
）和模擬/數(shù)字（刀D ）轉換，從而減少了數(shù)據(jù)傳輸中的環(huán)節(jié)，減少故障率；另一
方面，數(shù)字化的傳輸減少了干擾和數(shù)據(jù)誤差，從而減少了由此引起的事故。第三，
FCS 可以大幅度減少電纜，從而減少了由電纜引起的故障。第四，一臺智能化的
多變量的變送器可以同時測量壓力、溫度和流量等多種變量，從而可以減少系統(tǒng)
中儀表的數(shù)量，相應地減少了由此引起的故障。

????? ②預測將要出現(xiàn)的故障，進行前瞻性維護，減少系統(tǒng)故障。利用總線技術
和智能儀表的自診斷，可以連續(xù)監(jiān)視因磨損、受力、極端的環(huán)境條件和運轉次數(shù)
等原因出現(xiàn)的“先導性指示”，在不需要人工收集和輸人數(shù)據(jù)的情況下，預測將
要出現(xiàn)的故障，通過及時更換的方式避免故障的發(fā)生。而連續(xù)監(jiān)視的工作都是在
現(xiàn)場進行的，不會對網(wǎng)絡增加負擔。

????? ③進行狀態(tài)監(jiān)視，隨時排查故障?？梢猿浞掷矛F(xiàn)場總線對設備、儀表進
行健康狀況的連續(xù)監(jiān)視，一旦出現(xiàn)故障，可以立即被排查出來，并確切地掌握故
障點，從而縮短了排查故障的時間。

????? ④ FC S 的現(xiàn)場設備具有互可操作性和互用性，不同廠商的現(xiàn)場設備既可
互聯(lián)也可互換，并可以統(tǒng)一組態(tài)。這就意味著，一旦現(xiàn)場設備出現(xiàn)故障，能夠很
快地找到可以更換的設備，并且可以即換即用，大大縮短了

????? 故障處理的時間。

????? 3.5 基于運行管理的分析核電站數(shù)字化儀控系統(tǒng)可以為核電站提供完整實
時的運行數(shù)據(jù)庫，在此基礎上能很大程度地提高核電站運行管理水平。首先能提
高運行人員對電站各設備的掌控能力，其次運行數(shù)據(jù)庫為安全分析、可靠性分析、
熱力經(jīng)濟性分析等提供了準確、必要的信息。對于FCS 方案來說，預防性維修、
在線試驗、在線組態(tài)等運行管理方面的技術措施都更容易實現(xiàn)?？梢哉f，F(xiàn)CS 帶
給核電站運行管理的是一場變革。

????? 3.6 基于經(jīng)濟性的分析核電站儀控數(shù)字化改造是一項大工程，不可避免地
需要討論經(jīng)濟性。比較兩種方案，F(xiàn)CS 方案在經(jīng)濟性方面具有優(yōu)勢：①由于FCS
采用多功能的現(xiàn)場智能設備，能直接執(zhí)行多種檢測、報警、計算和驅動等任務，
因此可以減少變送器的數(shù)量，不再需要單獨的調節(jié)器、計算單元等，也不再需要
DCS 系統(tǒng)的信號處理單元，從而可以節(jié)省硬件數(shù)量和投資；②FCS 依靠現(xiàn)場總線
連接設備，因而電纜、端子、槽盒、橋架的用量大大減少，節(jié)省了這方面的投資，
同時也減少了這方面的設計、安裝、調試的工作量及相應費用；③由于FCS 的現(xiàn)
場設備具有自診斷和簡單故障處理的能力，并將診斷維護信息送往控制室，以便
早期分析故障原因并快速排除，縮短了維護停工時間，同時由于系統(tǒng)結構簡化，
也減少了維護工作量，因而能節(jié)省維護開銷圖。

????? 3.7 基于改造實施的分析對在役核電站進行改造，尤其是涉及全廠的儀控
系統(tǒng)的改造，不可避免地會影響到正常生產(chǎn)，如何將這種影響降到最低的可接受
的程度是確定改造方案的一項重要指標。儀控數(shù)字化改造可以分為一次性全面改
造和分步實施兩種方式：一次性改造的優(yōu)點是運行維修可實現(xiàn)一次性切換，不存
在新舊設備間的接口，缺點是一次性投人費用高，施工時間長影響機組的發(fā)電量
；分步實施的優(yōu)點是設備采購費用可分步投人，施工可根據(jù)正常大修工期進行安
排，對正常發(fā)電無明顯影響，缺點是從改造開始到最終完成期間新老設備共存，
改造設計和施工中必須考慮大量的接口問題。

????? DCS 是個整體系統(tǒng)，其控制器功能強而且在系統(tǒng)中的作用十分重要，數(shù)據(jù)
公路更是系統(tǒng)的關鍵，所以，必須整體投資一步到位，事后的擴容難度較大。而
FCS 功能下放較徹底，信息處理現(xiàn)場化，數(shù)字智能現(xiàn)場裝置的廣泛采用，使得控
制器的功能與重要性相對減弱，因此，F(xiàn)CS 系統(tǒng)投資起點低，可以邊用、邊擴、
邊投運。如果采用DCS 方案，則比較合適的是采用一次性全面改造的方式；而如
果采用FCS 方案，則一次性全面改造和分步實施兩種方式都可采用。

????? DC系統(tǒng)是封閉式系統(tǒng)，各公司產(chǎn)品基本不兼容。而FCS 系統(tǒng)是開放式系統(tǒng)，
用戶可以選擇不同廠商、不同品牌的各種設備連人現(xiàn)場總線，達到最佳的系統(tǒng)集
成。采用FCS 方案的話，用戶將具有高度的系統(tǒng)集成主動權，對于現(xiàn)場設備情況
極其復雜的改造項目來說，這一點顯得尤其重要。3.8 基于成熟供貨商的分析核
電站數(shù)字化儀控系統(tǒng)目前比較成熟的主要包括：FRAMATOME 一ANP 的TXS/TXP 、
WESTINGHOUSE的OVATION/COMMON一Q ，A 巧TOM 的A 岱pA珍20、DS&5的SPINlNE
一等，這些都是基于DCS 技術的。

????? 基于FCS 技術的成熟的核電站數(shù)字化儀控系統(tǒng)目前還沒有。由于FCS 是一
項新技術新系統(tǒng)，考慮到核電的特殊性及其在國際上的發(fā)展情況，暫時缺乏成熟
應用是必然的，也是FCS 方案的最大缺陷。但是，在石化、化工等行業(yè)，F(xiàn)CS 的
大規(guī)模應用并不少見，例如國內的上海賽科項目、安徽海螺項目等。在火電站，
Fcs 也逐漸開始規(guī)模化應用。在今天倡導核電自主化設計、自主技術的形式下，
在國內率先開發(fā)和應用核電站FCS 儀控系統(tǒng)是一個可行的發(fā)展方向。

????? 4 結束語核電站儀控數(shù)字化改造可以選擇Dcs 方案或Fcs 方案，前者有國
外的成熟供貨商和成熟產(chǎn)品，后者有著諸多顯著的優(yōu)越性，但需要結合核電站的
要求和其它行業(yè)的成熟應用成果進行研究和開發(fā)。盡快進行核電站FCS 儀控系統(tǒng)
的研究和開發(fā)，是核電站儀控技術發(fā)展和數(shù)字化改造的要求，也是我國核電自主
化發(fā)展的要求。

????? 參考文獻

????? 1 章旋，茹榮，季程煌。現(xiàn)場總線在國內火電站中的應用現(xiàn)狀

????? 和前景仁J 」。自動化儀表，205 ，26（7 ）：5 一6.

????? 2 陽憲惠?，F(xiàn)場總線技術及其應用〔M 〕。北京：清華大學出版社，

????? 19 99 .