引言
随着运行时间的增长，基于模拟技术的核电厂仪控系统和设备的故障发生率明显增高。老化导致其性能降级，备品备件采购困难，维护成本提高，这些与核电厂安全、经济生产电能的目标间的矛盾越发突出。早期建设的在役核电厂中，很多组合仪表、变送器、控制机柜等设备随着需要重新配置，而很多设备的生产商由于各种原因已经停产，因而备件短缺问题严重。此外，基于模拟技术的核电厂仪控系统由于技术本身固有局限性，限制其大幅提升性能以及自动化水平的空间。虽然核电厂可以通过备品备件的科学管理等措施，可在某种程度上缓解这些问题，但无法从根本上解决这些难题。仪控系统的数字化改造是解决这一难题的最佳方案已成为业界共识。IAEA（InternationalAtomicEnergyAgency）在20世纪末出版了对仪控系统现代化改造的文件，但其中大量篇幅是有关对数字化技术本身的考虑。在当前的技术条件下，其重要性已不再显著。而其他一些方面，如系统关键要求、实施策略选择、限制条件等的重要性变得更加突出。针对这些导致的关注点与现实需求存在脱节的情况，本文进行了分析，给出了应重点关注的问题。
1在数字化仪控系统中主要存在的特点
1)独立性隔离这一个办法其实是用来确保独立性的，对于传播过程中发生的故障可以进行有效的防止。常见的隔离包括物理隔离、功能隔离、电气隔离等。使用障碍物，或者是以距离的方式，阻碍故障设备由单独的一个区域传播到另外一个区域当中，就是人们常说的实体隔离。用来对付复杂瞬态的概率进行降低的则是功能隔离。而对于通过电源线或者是信号线传输来进行对故障进行的防护，就是所说的电气隔离，而常见的则是光电耦合设备。2)多样性采用2种或者是2种以上的完全不相同的方式，来对同一相同的功能进行实现，那就是分集，而分集包括了功能分集，硬件多样性和软件多样性三大类。只有在安全级别才需要分集，而不是在非安全级别。对于传感器的多样性，只需要模拟量而不是数字量。这些保护系统是隔离系统，它们之间没有连接。系统内部保护实现了相同的功能，并且对于安全设施这样的功能进行了设置，使用的传感器和保护的参数都是不相同的，而且对于独立的机柜也设置使用了2个，然后将各不相同的配置软件存放在机柜当中，并使用不同的时间和计算实现系统内部保护的方法多样性。
2核电厂数字化仪控设备寿命验证方法研究
2.1不同ＤＣＳ设备鉴定方式的异同
ＩＮＶＥＮＳＹＳ和ＣＡＳＳ尽管提供不同平台产品，遵循不同的标准，但在ＤＣＳ鉴定上仍有不少相似相通之处。
2.2传统寿命验证方法
证明设备在设计寿命内不会发生寿期末损耗失效，有多种方法可取，包括贝叶斯法、定时截尾试验法、加速寿命试验法等。和加速寿命试验法相比，前两者都存在明显的缺点，包括数学模型处理复杂、样本数量需求过大等。由于行业的特殊性，在核行业中对仪控设备寿命验证和鉴定的方法一般包括运行经验法、分析法和型式试验3种方法。对于以上常用的3种验证方法，国内各设备厂家自主设计的仪控设备使用规模小、服役年限短，其产生的运行数据不具有较强的说服力，因此难以用运行经验法来论证设备的寿命；分析法需要设备的试验数据和运行经验的支持，仅靠分析得出的数据是很难被采信的；而由于核级设备具有长寿命的特性，若采用传统的常规型式试验方法进行与设计寿命同等时间的试验，则所需试验时间过长、投入的人力成本和试验费用过高。虽然在实际试验中，众多设备厂商常常通过使用增加样本数量的方案以减少试验时间，但核级设备成本极高，通常不会大规模生产，样品数非常有限，且这种方法没有考虑到整个寿期内应力的累积效应对设备的老化影响，只能在一定的程度上说明设备在设计寿命内的可靠性。所以，在使用传统可靠性验证方法对仪控设备进行寿命验证难以实现的情况下，必须寻求其他可行的验证方法。
2.3核电厂仪控系统生命周期管理
已有实践表明基于EPRI（ElectricPowerResearchInstit-ute）所提出的核电厂仪控系统改造生命周期管理的方法，建立整个运行寿期内的全面的管理计划，再实施改造，可在维修、改造之间获取平衡。应在改造的筹划阶段就立足全局，制定仪控系统的生命周期管理计划。通过基于全局统筹的方法，不孤立地进行各子系统的改造，而对需要改造的每个子系统预先进行评估，在此基础上再建立改造的最终目标。按IAEA相关报告，核电厂仪控系统改造的项目生命周期可划分为11个阶段：①战略规划；②可行性研究；③构建整体架构和基本需求；④编制子系统详细需求和招标；⑤子系统施工设计；⑥系统实现；⑦工厂验收测试；⑧培训服务和文件移交；⑨子系统设备安装；⑩现场验收及调试；⑪运行和维修。总体阶段包含前3个阶段，子系统改造实施阶段覆盖中间的7个阶段，运行和维修则与核电厂生产工艺紧密联系。按照活动阶段以及责任的划分,数字化改造项目起始和完工阶段的任务应由核电厂业主负责，而数字化仪控系统的设计、开发、制造等工作应由设备供应商负责实施。应根据运行目标及已有承诺、中长期运营计划、中长期大修计划以及财务情况，制定长期的整体改造规划。因此，对现有系统实际情况，潜在需求进行全面调查和评估的工作非常重要。再通过系统改造的利益代价分析，确定改造的范围以及各子仪控系统实施改造的时间表。在战略规划中应明确给出项目全部完工后仪控系统/设备的详细蓝图，各仪控子系统和主控室改造的时间表以及初步预算等。
结语
核电厂的模拟器控制系统进行数字化升级是一项相对复杂的工作，但是其项目范围的设计是明确的，如长期战略规划方法的选择、项目的实施以及逐步实施项目等。对于项目的管理方法和流程，业主应该进行相应系统的建立，可以采用国际原子能机构和IEC（InternationalElectrotechnicalCommission，国际电工委员会）等国际组织所推荐的标准，全面评估国内仪表控制系统的现状。国内核电厂的数字仪表控制技术，初步的规划和可行性探究其实是在整个改造工作的前期进行的。而且，与国家核安全监管部门也保持着长期有效的沟通，是项目实施全过程中不可缺少的环节。只有这样，才可以最大限度地实现改造的整体目标。
参考文献
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