中核集團(tuán)：打造中國品牌的核電DCS

2017-09-28 14:52:10 中核集團(tuán) 　點(diǎn)擊量：評(píng)論 (0)

6月20日晚，早已過了下班時(shí)間，中核控制系統(tǒng)工程有限公司示范快堆工程DCS項(xiàng)目工程樣機(jī)場(chǎng)地卻燈火通明，不時(shí)有人來回走動(dòng)。該公司首套實(shí)現(xiàn)自主供貨的非安全級(jí)核電站數(shù)字化主儀控系統(tǒng)（DCS）NicSys2000平臺(tái)正在進(jìn)行

因?yàn)闀r(shí)間緊張，最近，項(xiàng)目組放棄了周末休息時(shí)間，執(zhí)行“兩班倒”工作制，每天都要工作到凌晨。按照計(jì)劃，這套DCS系統(tǒng)要在6月30之前完成核電項(xiàng)目工程樣機(jī)搭建。這次是中核控制核電主儀控DCS系統(tǒng)第一次實(shí)現(xiàn)供貨，大家心里暗暗鼓勁，立志無論如何也要把這場(chǎng)打開國內(nèi)外市場(chǎng)的“首場(chǎng)秀”走好。

DCS國產(chǎn)化勢(shì)在必行

中核控制的前身是北京中核東方控制系統(tǒng)工程有限公司。在2008年成立之初，該公司就確定要深耕核儀器儀表和控制系統(tǒng)領(lǐng)域，并且將重點(diǎn)緊緊鎖定在核電DCS系統(tǒng)上。

“因?yàn)镈CS系統(tǒng)對(duì)核電站來說太重要了。”中核控制總經(jīng)理師慶維向記者介紹道，“首先說經(jīng)濟(jì)效益。一臺(tái)已經(jīng)并網(wǎng)發(fā)電的百萬千瓦級(jí)核電機(jī)組若停機(jī)停堆一天，就要損失約1000萬元。如果是因?yàn)镈CS系統(tǒng)的原因停堆，機(jī)組要經(jīng)歷停機(jī)停堆、故障原因分析、故障排除、系統(tǒng)恢復(fù)、啟動(dòng)、臨界，再到滿功率運(yùn)行，前后要花費(fèi)一周左右的時(shí)間，經(jīng)濟(jì)損失就會(huì)高達(dá)七八千萬元。”

除了影響核站的經(jīng)濟(jì)效益，DCS系統(tǒng)還是制約我國核工業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要因素。

一是制約核電建設(shè)和自主化進(jìn)程。在田灣、方家山、福清核電工程建設(shè)中，我國主要使用的是國外核電DCS系統(tǒng)，不僅付出了巨大的采購成本，幾個(gè)項(xiàng)目還因DCS系統(tǒng)滯后到貨而使工程建設(shè)大幅拖期，使核電企業(yè)蒙受了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。目前，我國核電自主化已經(jīng)取得了重大成就，但在幾個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)上還受制于人，核電DCS系統(tǒng)就是其中之一。

二是制約我國核安全。核電DCS系統(tǒng)管控著核電站300多個(gè)系統(tǒng)、近萬套設(shè)備，是核電站的“大腦”和“神經(jīng)中樞”。因此，DCS系統(tǒng)關(guān)系著核電運(yùn)行的安全穩(wěn)定，是核安全的保障。另外，DCS系統(tǒng)是核電站所有數(shù)據(jù)、關(guān)鍵技術(shù)和知識(shí)產(chǎn)權(quán)的載體。掌握了核電站的DCS系統(tǒng)，就等于拿到了核電站的“后門鑰匙”。

三是制約核電“走出去”。從國外引進(jìn)的核電DCS系統(tǒng)不具備自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。如今，核電已經(jīng)成為我國產(chǎn)業(yè)“走出去”的一張名片，但一直缺少自主化DCS系統(tǒng)做支撐。師慶維認(rèn)為：“為了踐行國家‘一帶一路’倡議和核電‘走出去’的戰(zhàn)略，DCS系統(tǒng)自主化迫在眉睫。”

我國是世界上為數(shù)不多的具有核工業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈的國家。相應(yīng)地，DCS系統(tǒng)除了制約我國核電發(fā)展外，還會(huì)對(duì)產(chǎn)業(yè)鏈上的其他環(huán)節(jié)產(chǎn)生影響。“除了核電，目前我國核工業(yè)領(lǐng)域，包括核軍工、核燃料、核化工、核環(huán)保，在高端儀控系統(tǒng)和儀器儀表方面還需要進(jìn)口。”師慶維表示。

五年時(shí)間，走向成熟

核電DCS系統(tǒng)分為安全級(jí)和非安全級(jí)。非安全級(jí)DCS系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)核電廠整體運(yùn)行的控制系統(tǒng)，幾乎包含全部信息，它的特點(diǎn)是容量大、內(nèi)容多、系統(tǒng)復(fù)雜，控制的對(duì)象也多；安全級(jí)DCS系統(tǒng)更多的是承擔(dān)安全保護(hù)職責(zé)，要求更精簡(jiǎn)、可靠、快速、安全，兩者在一起構(gòu)成一套完整的核電DCS系統(tǒng)。

雖然在核電DCS系統(tǒng)自主化之前，中核控制已經(jīng)先后成為福清、方家山、海南核電DCS的分包方，中核集團(tuán)海外核電卡拉奇K2、K3項(xiàng)目DCS的總包方。但對(duì)他們來說，只有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、自主品牌的成功，才能真正實(shí)現(xiàn)其成為國內(nèi)外獨(dú)立總包方的目標(biāo)。

目前，中核控制重點(diǎn)研制的核電DCS平臺(tái)主要包括非安全級(jí)NicSys2000平臺(tái)以及安全級(jí)NicSys8000N平臺(tái)。NicSys2000平臺(tái)作為一種通用的核電站DCS平臺(tái)，通過應(yīng)用設(shè)計(jì)和工程集成可以滿足二代改進(jìn)型壓水堆、三代先進(jìn)壓水堆、快中子堆等不同堆型對(duì)于數(shù)字化儀控系統(tǒng)的要求，可實(shí)現(xiàn)核島、常規(guī)島及輔助系統(tǒng)控制，先進(jìn)主控室監(jiān)控操作等功能。NicSys8000N平臺(tái)的功能則完全滿足反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)、專設(shè)安全設(shè)施驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等的安全級(jí)儀控系統(tǒng)應(yīng)用需求。

據(jù)了解，F(xiàn)PGA技術(shù)作為NicSys8000N平臺(tái)的核心優(yōu)勢(shì)，使得該平臺(tái)通過采用純硬件電路運(yùn)行方式，獲得比傳統(tǒng)采用微處理器及軟件技術(shù)的系統(tǒng)平臺(tái)更高的可靠性，可以有效抵御網(wǎng)絡(luò)攻擊為核電廠安全級(jí)儀控系統(tǒng)提供更高的安全保護(hù)。該平臺(tái)通過了國際原子能機(jī)構(gòu)獨(dú)立工程評(píng)審，成為國內(nèi)首個(gè)獲得國際權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)可的基于FPGA技術(shù)的核電安全級(jí)DCS平臺(tái)，標(biāo)志著中核集團(tuán)的安全級(jí)控制系統(tǒng)技術(shù)和產(chǎn)品步入了國際先進(jìn)水平行列。

從2012年到現(xiàn)在，是中核控制的NicSys2000平臺(tái)和NicSys8000N平臺(tái)逐漸成型的五年。從研發(fā)設(shè)計(jì)、對(duì)標(biāo)改進(jìn)，到搭建樣機(jī)、鑒定認(rèn)證，NicSys2000與NicSys8000N正攜手走向成熟。

回憶起2012年NicSys2000平臺(tái)與海外核電項(xiàng)目對(duì)標(biāo)的經(jīng)歷，中核控制副總工程師姚光霖仍然深有感觸：“2012年這次對(duì)標(biāo)沒有實(shí)現(xiàn)最終供貨。雖說是失敗了，但在這個(gè)過程中我們了解到業(yè)主的很多需求，也進(jìn)行了大量改進(jìn)，正是有了這些經(jīng)歷，我們才拿出了更加過硬的產(chǎn)品。”

“這次的NicSys2000平臺(tái)工程樣機(jī)就是體現(xiàn)我們產(chǎn)品技術(shù)成熟的最好說明。”中核控制總工程師齊克林主持了該平臺(tái)1∶1工程樣機(jī)的搭建工作。這套全仿真、全模擬的產(chǎn)品，從硬件的機(jī)柜、線路、主控室的顯示操作，到軟件的信號(hào)、系統(tǒng)，都與將來提供給核電企業(yè)的DCS系統(tǒng)一樣，相當(dāng)于提前為核電站搭建了一套完整的“大腦”和“神經(jīng)系統(tǒng)”。

“研制工程樣機(jī)工作量巨大，需要資金、技術(shù)、人力資源的持續(xù)投入，但這個(gè)過程對(duì)中核控制很有意義。一是可以用來驗(yàn)證我們的產(chǎn)品和技術(shù)，二是通過整體展示提升了用戶對(duì)我們產(chǎn)品的信心。”齊克林表示。

隨著中核控制的核電DCS系統(tǒng)日臻成熟，產(chǎn)品供貨也迎來了轉(zhuǎn)機(jī)。國內(nèi)外專家都看到了他們的能力和決心。同時(shí)，中核控制也積極利用國家推進(jìn)重點(diǎn)項(xiàng)目建設(shè)的時(shí)機(jī)，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的應(yīng)用。在2016年底，中核控制正式簽訂了非安全級(jí)核電DCS系統(tǒng)NicSys2000平臺(tái)的供貨合同。

研發(fā)與驗(yàn)證并行

而中核控制此時(shí)絲毫不能松懈。雖然NicSys2000平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了供貨，但后面還有緊張復(fù)雜的樣機(jī)調(diào)試工作，而NicSys8000N平臺(tái)目前還處于研制階段。

“我們的核電DCS系統(tǒng)供貨項(xiàng)目是國家重點(diǎn)核電項(xiàng)目，對(duì)我國核電‘三步走’發(fā)展戰(zhàn)略至關(guān)重要。”姚光霖表示，“我們感到使命光榮、責(zé)任重大。”

NicSys2000平臺(tái)供貨是中核控制打開國內(nèi)外市場(chǎng)的“開場(chǎng)秀”。按照核電項(xiàng)目的進(jìn)度，中核控制確定了今年要實(shí)現(xiàn)“6˙30節(jié)點(diǎn)”（工程樣機(jī)搭建完成）和“9˙30節(jié)點(diǎn)”（工程樣機(jī)驗(yàn)收完成）。為了順利實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)，項(xiàng)目組在4月底完成了樣機(jī)內(nèi)部測(cè)試文件和測(cè)試用例編制；加班加點(diǎn)，利用“五一”假期編制了項(xiàng)目測(cè)試計(jì)劃和測(cè)試說明書。

隨著樣機(jī)搭建完成，項(xiàng)目組調(diào)試團(tuán)隊(duì)正式進(jìn)駐現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)各類軟件、硬件和網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行調(diào)試。中核控制這次派出了調(diào)試隊(duì)伍的骨干力量，同時(shí)堅(jiān)持高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求，不斷優(yōu)化完成設(shè)計(jì)任務(wù)和測(cè)試任務(wù)。在這些調(diào)試人員中，生完孩子不久前剛回歸崗位的向嫄身體還在恢復(fù)之中，也和大家一樣分擔(dān)工作；新婚燕爾的王倩犧牲了原本與家人聚在一起的寶貴時(shí)間；家住北京西北五環(huán)外的賈文杰因加班太晚只能住在公司附近……有多少困難就有多少種克服方法，他們始終堅(jiān)信努力和付出不會(huì)白費(fèi)。終于，“6˙30”節(jié)點(diǎn)順利通過,又全力以赴攻克“9˙30”節(jié)點(diǎn)。

另一條戰(zhàn)線——NicSys8000N平臺(tái)在去年年初完成了硬件產(chǎn)品的樣機(jī)開發(fā)及驗(yàn)證工作。如果說此前的工作主要是功能原理驗(yàn)證，那么現(xiàn)在開始了真正的產(chǎn)品開發(fā)。2016年年中，該平臺(tái)樣機(jī)研制工作開始了平臺(tái)硬件產(chǎn)品改進(jìn)和產(chǎn)品鑒定摸底試驗(yàn)，很多新問題暴露了出來，科研人員再次投入到緊張的開發(fā)工作中，終于在今年6月完成了該平臺(tái)22種硬件產(chǎn)品的改進(jìn)和調(diào)試。隨后，樣機(jī)搭建完成，并順利完成平臺(tái)鑒定摸底試驗(yàn)。去年11月，NicSys8000N平臺(tái)通過了IAEA的獨(dú)立工程評(píng)審。在市場(chǎng)方面，NicSys8000N平臺(tái)已經(jīng)吸引了很多核企業(yè)的關(guān)注。目前，基于該平臺(tái)的反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)工程樣機(jī)正在開展系統(tǒng)測(cè)試。同時(shí)，搭載該平臺(tái)的反應(yīng)堆核系統(tǒng)儀表系統(tǒng)進(jìn)展順利。

“中核控制要承擔(dān)起核工業(yè)數(shù)字化儀控系統(tǒng)國產(chǎn)化的重任，扛起引領(lǐng)國家核儀控領(lǐng)域發(fā)展的大旗，在核工業(yè)這個(gè)國家平臺(tái)上再打造出一個(gè)國家品牌。”師慶維和他的團(tuán)隊(duì)對(duì)未來信心滿滿。

原標(biāo)題:砥礪奮進(jìn)的五年｜打造中國品牌的核電DCS

責(zé)任編輯：lixin

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