提高核电厂数字化仪控系统可靠性的途径研究

作者:史政林 刊名:企业技术开发 上传者:赵伯垠

【摘要】随着数字化仪控系统在核电厂中的广泛应用,数字化仪控系统的可靠性也引起了各方广泛关注。文章从多个方面全面介绍了如何保证核电厂数字化仪控系统的高可靠性,从而使得核电机组能够安全稳定运行。

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近几年建设的核电厂中,所用仪控系统已经全面采用数字化仪控系统(DCS,Digitalcontrolsystem),使得核电厂自动控制水平又上了一个新台阶。由于数字化仪控系统的可靠性高低,直接影响着核电机组能否安全稳定运行,故随着数字化仪控系统的全面使用,数字化仪控系统的可靠性成为业界普遍关注的问题,如何提高数字化仪控系统的可靠性,也成为仪控领域重点研究的课题。从数字化仪控系统被应用到核电厂的整个过程来看,我们不难发现,只有在设备选型、系统设计、组态测试、安装调试、运行操作与日常维护等各个阶段严格把控,做足做好各项工作,数字化仪控系统的可靠性才能得到充分提高。1设备选型方面设备选型,是保证DCS系统设备质量的第一关,是保证DCS具有高可靠性的基础环节,在这一环节的执行过程中需要重点考虑以下几个方面。1.1DCS是否具有相关认证在选型过程中,要关注DCS产品是否具有相关的认证,特别是由于核电厂对设备有安全分级要求,对于DCS要求分为安全级与非安全级,这就要求我们在设备选型时,要特别关注用于安全级的DCS产品是否具有相应的核级认证。1.2是否具有良好的应用业绩衡量一个DCS产品可靠性高低的有效途径,就是看它的应用业绩,这也是最可靠的检验方法之一,一套高质量的DCS产品,必然会有一个很好的应用业绩。1.3考虑设备之间的兼容性为了不引起共模故障,在进行核电厂数字化仪控系统设计时,要求采用多样性原则,这就意味着要选用几套DCS组成核电厂的数字化仪控系统,这就要求我们在设备选型时,要充分考虑各系统设备之间的兼容性,保证系统能够平稳运行。2系统设计方面数字化仪控系统的可靠性基础,是在生产制造阶段得到确定,在开发设计阶段实现可靠性的巩固与进一步提高,同时,也决定了系统整体可靠性的高低。所以,系统设计阶段必须得到高度重视,并严格按照设计原则完成相应的系统设计,主要的设计原则如下。2.1单一故障准则单一故障准则,指的是系统中任何一个子系统的故障或失效均不会导致整个系统的故障或失效。满足单一故障准则最好的途径是采用冗余技术,冗余包括操作员站冗余、电源冗余、服务器冗余、控制器冗余、网络冗余等,由于核电厂的特殊性,有些系统还要进行I/O模块的冗余,从而保证即使某一单元发生故障,系统仍能获得良好的控制效果。2.2应满足纵深防御的要求实施纵深防御,是为了对潜在的人为差错和设备故障进行弥补,核心是提供多层保护。如设置后备盘、多重保护系统、专设安全设施触发系统等。2.3系统和设备的安全分级仪控系统和设备的安全分级,是根据它们对于安全的重要性来划分的,仪控系统应按照安全分级的要求来设计,从而满足对安全的不同程度的要求。2.4采用容错技术容错技术,是指在软件设计时,对误操作不予响应的技术。这里的不予响应是指对于操作人员的误操作,如不按设计程序,则软件不会输出操作指令,或者输出有关操作出错的提示信息。2.5采用多样性原则多样性设计,主要是对共模故障的一种防护手段,主要包括人员多样性、软件多样性、硬件多样性、设备多样性、功能多样性、信号多样性、设计多样性等。2.6具备可兼容性和可扩展性为避免共模故障的发生,核电厂数字化仪控系统通常由几套DCS组成,这就要求我们在进行设计时,充分考虑各系统之间的兼容性,以及本系统设备的向上兼容性,还要考虑系统的可扩展性,以满足后续增加相关功能的需求。2.7具备自动诊断和自动试验能力自动诊断能力,是指当系统发生某一故障时,能够自动给出故障信息的能力;自动试验能力,是指为了能够保证系统设备始终处于良好的运行状态,而定期进行试验的能力,即系统要能够根据用户需要,通

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