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核電站電動(dòng)門控制邏輯標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)研究

   2011年09月07日 11:23  
  基于嶺澳核電站一期常規(guī)島(汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、高壓加熱器、低壓加熱器等)及BOP部分(除鹽水、壓縮空氣、化學(xué)藥劑注入等系統(tǒng))設(shè)計(jì)的嶺澳核電站二期常規(guī)島及BOP部分正處于設(shè)計(jì)階段,為了使其控制系統(tǒng)運(yùn)行、管理和維修等具有可繼承性,在對(duì)DCS功能分析的基礎(chǔ)上,控制系統(tǒng)參考嶺澳核電站一期的設(shè)計(jì),其控制功能及邏輯、整定值等基本保持不變。
  
  一期常規(guī)島及BOP部分的控制功能一部分由法國(guó)ALSTOM公司制造的P320DCS實(shí)現(xiàn),另一部分由繼電器等硬件構(gòu)成的控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn),其控制手段陳舊。對(duì)此,對(duì)嶺澳核電站二期常規(guī)島及BOP部分儀表和控制系統(tǒng)在硬件和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上進(jìn)行了較大改進(jìn),采用了德國(guó)西門子公司制造的EPERMXPDCS。
  
  一、現(xiàn)狀分析
  
  由于嶺澳核電站二期常規(guī)島及BOP部分控制系統(tǒng)的硬件和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較一期有很大的改變,因此控制邏輯圖設(shè)計(jì)方式也隨之改變。經(jīng)對(duì)大亞灣核電站常規(guī)島部分、嶺澳核電站一期常規(guī)島和BOP部分,以及臺(tái)山發(fā)電廠一期2×600MW機(jī)組的全開全關(guān)電動(dòng)門(以下簡(jiǎn)稱電動(dòng)門)控制方式、控制邏輯圖設(shè)計(jì)方式進(jìn)行了詳細(xì)調(diào)研和總結(jié),其結(jié)果見表1。
  
  由表1可見,早期的核電站以盤/臺(tái)操作為主要的控制手段,自動(dòng)化水平較低,在控制邏輯圖中無法判斷控制功能是由DCS實(shí)現(xiàn)還是在就地實(shí)現(xiàn),其界限不明,可讀性差。
  
  對(duì)此,嶺澳核電站二期采用DCS實(shí)現(xiàn)電動(dòng)門控制。對(duì)控制邏輯圖設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn),以避免上述問題的出現(xiàn)。
  
  二、標(biāo)準(zhǔn)邏輯模塊
  
  鑒于核電站電動(dòng)門邏輯圖設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀,以及常規(guī)火電廠電動(dòng)門邏輯圖標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的成熟經(jīng)驗(yàn),在進(jìn)行嶺澳核電站二期常規(guī)島及BOP部分電動(dòng)門邏輯圖設(shè)計(jì)時(shí),參照常規(guī)火電廠的電動(dòng)門標(biāo)準(zhǔn)邏輯模塊并考慮嶺澳核電站二期的要求,建立了符合核電站控制的電動(dòng)門標(biāo)準(zhǔn)控制邏輯模塊。這樣,在今后的電動(dòng)門控制邏輯的設(shè)計(jì)過程中,只需考慮標(biāo)準(zhǔn)控制邏輯模塊的外部邏輯關(guān)系。
  
  2.1常規(guī)電廠電動(dòng)門標(biāo)準(zhǔn)控制邏輯模塊
  
  常規(guī)電廠電動(dòng)門標(biāo)準(zhǔn)邏輯模塊內(nèi)部控制邏輯見圖1。
  
  由圖1可見:(1)在集控室操作員站上可手動(dòng)操作,并設(shè)有手動(dòng)、自動(dòng)切換操作,兩種操作互不干擾;(2)實(shí)現(xiàn)了控制分層,設(shè)置手動(dòng)/自動(dòng)/保護(hù)控制方式,保護(hù)功能優(yōu)先;(3)具有打開指令(CON)、關(guān)閉指令(COF)、自動(dòng)控制方式設(shè)定指令(AUM);(4)具有打開位置反饋信號(hào)(FON)、關(guān)閉位置反饋信號(hào)(FOF)、閥門故障信號(hào)(MFA)。但是,存在如下問題:(1)雖實(shí)現(xiàn)了控制分層,“保護(hù)”控制優(yōu)先,但只有保護(hù)關(guān)指令對(duì)自動(dòng)開/手動(dòng)開指令的閉鎖,而無保護(hù)開指令對(duì)自動(dòng)關(guān)/手動(dòng)關(guān)指令的閉鎖功能,存在誤操作的隱患;(2)狀態(tài)信號(hào)僅有FON、FOF和MFA,不夠豐富。
  
  2.2核電站電動(dòng)門標(biāo)準(zhǔn)邏輯模塊
  
  由于核電站設(shè)計(jì)較之常規(guī)火電廠的安全性要求更高,并且需提供更多的控制邏輯輸出狀態(tài),因此對(duì)常規(guī)電廠電動(dòng)門標(biāo)準(zhǔn)邏輯控制模塊進(jìn)行改進(jìn),形成滿足控制要求的核電站電動(dòng)門標(biāo)準(zhǔn)邏輯控制模塊,其內(nèi)部、外部邏輯關(guān)系見圖2、圖3。


  
  由圖2可見,核電電動(dòng)門標(biāo)準(zhǔn)邏輯控制模塊除了具有常規(guī)火電電動(dòng)門標(biāo)準(zhǔn)邏輯模塊所具有的功能外,增加了如下功能:
  
  (1)保護(hù)開指令對(duì)自動(dòng)關(guān)閉和手動(dòng)關(guān)閉的閉鎖功能,可提高設(shè)備運(yùn)行的安全性;
  
  (2)提供更多的電動(dòng)門控制邏輯輸出狀態(tài),如開過程(OPNING)、關(guān)過程(CLOS-ING)、開故障(OPENFAULT)、關(guān)故障(CLOSEFAULT)、雙“0”故障(DOUBLE0FAULT)、雙“1”故障(DOUBLE1FAULT)、綜合故障(FAULT)等。
  
  該標(biāo)準(zhǔn)邏輯控制模塊已應(yīng)用于嶺澳核電站二期常規(guī)島及BOP部分電動(dòng)門邏輯設(shè)計(jì)中,設(shè)計(jì)人員在圖3的基礎(chǔ)上,只需進(jìn)行可變邏輯的設(shè)計(jì)以及標(biāo)準(zhǔn)控制邏輯模塊的接口,簡(jiǎn)化了電動(dòng)門控制邏輯組態(tài),且易于修改和擴(kuò)展;邏輯圖控制界面清晰,便于閱讀理解。由于采用了控制分層策略,操作層次清晰,可有效地防止誤操作。
  
  三、結(jié)語
  
  嶺澳核電站二期電動(dòng)門邏輯控制采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)方法,大大減少了重復(fù)性設(shè)計(jì),提高了控制系統(tǒng)邏輯圖設(shè)計(jì)效率及設(shè)備運(yùn)行的安全性。該模塊還將推廣應(yīng)用于大連紅沿河核電站以及福建寧德核電站的常規(guī)島及BOP部分的控制系統(tǒng)邏輯設(shè)計(jì)。

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