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关于数字化仪控系统EUR

2015-12-19 09:27:29 安装信息网

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作者:郑晓敏

  20世纪末的欧洲,各个国家独立的管理机构颁发了针对核电厂的安全准则和导则,并且根据各自国家的情况进行开发及建设。这导致了欧洲核能的分裂。另一方面,随着欧洲市场规则的强制执行,市场壁垒逐渐取消,引发了更为广泛的竞争。鉴于此,随着欧洲一体化的建立,国家间关系密切,有必要制定出一个大家认可的核电厂建造要求,增强欧洲核电竞争力,为此欧洲用户要求( European user requirements,EUR)文档应运而生。该要求由欧洲10个国家的核电设备生产商和电力部门在1991年底共同制定,采用共同的安全和环保目标,得到了欧洲主要国家的认可。

1  URD技术特点分析

    ALWR需求文档针对整个电厂,包括核蒸汽供应系统、BOP、开关站等。需求文档包括两个类型:改进型ALWR和非能动ALWR。改进型ALWR是一个简单的、改进现有轻水反应堆的设计方案,它采用能动安全系统,并采用40年的设计、施工和运营经验,与现有的法规框架一致。  非能动ALWR是轻水反应堆技术的进一步发展,虽然没有改进型ALWR成熟,但这些概念的建立依赖于现有的轻水反应堆经验,并且改进型ALWR设计要求为这些非能动设计提供技术基础。电厂使用非能动安全系统为堆芯和安全壳冷却,依靠如重力排水和自然循环等现象。非能动系统的活动部件和支持系统较少,这些系统的运行和维护比能动系统更简单。

    如上所述,URD是一个顶层的设计要求,在需求的开发和组织过程中采用了系统级方法。URD结构如图1所示。

        该文件第1卷定义计划的政策,并总结了顶层的设计要求。第1卷以描述性格式进行说明,旨在以一个更简洁的方式说明政策和顶层需求。需求文档的第2卷和第3卷包含改进型和非能动型ALWR各自的全部设计需求,每册包含13个章节,每卷第1章定义适用于多数电厂系统的共同要求。第2、3卷的第2~13章以系统组形式覆盖整个核电厂,包括总体需求、发电系统、反应堆冷却剂系统、反应堆辅助系统、反应堆系统、专设安全设施系统、厂房设计和布置、燃料和换料、电厂冷却水系统、全厂支持系统、人机接口系统、电气系统、放射性废物处理系统、汽轮机系统;第10章节重点描述与仪控相关的内容。

    仪控系统作为ALWR电厂的一部分,被用来执行与电厂正常运行(即启动、停闭、备用、功率运行和换料)、异常工况、应急工况和事故工况有关的必要监测、控制和保护功能。第10章主要内容如下。

    (1)电厂所有安全与非安全系统的仪表,包括敏感元件和就地仪表;

    (2)所有安全与非安全系统的自动与手动控制装置;

    (3)保护功能,包括安全与非安全系统;

    (4)诊断系统,包括松脱部件监测系统,旋转机械诊断;

    (5)电厂系统的监测与控制站,包括主控制室(MCR)、远程停堆控制站、技术支持中心、应急指挥中心和就地控制站;

    (6)仪表与控制的供电、接地以及环境;

    (7)控制、数据采集、显示、存取、监测与报警、技术支持和运行支持的计算机系统;

    (8)电厂通信系统,包括和电厂运行与维护有关的可视与可听的厂内通信。

  1. 的内容及结构如图2所示。

2 EUR技术特点分析

    EUR文件分为4卷。

    第1卷,主要政策和顶层要求:该卷描述了主要设计目标、EUR文件中执行的现有主要政策。

    第2卷,核岛一般要求:该卷包括所有的一般要求和EUR用户对核岛参数的选择。

    第3卷,核岛特殊要求:该卷划分成许多部分。每个部分代表参与用户利益的特定设计。它包括设计相关要求和与特定设计有关的参数选择。

    第4卷,发电厂要求:该卷包括了与发电厂相关的一般要求。

2.1第2卷核岛一般技术要求

    第2卷提供了核岛所有需求和EUR用户的要求,与特殊的设计无关,覆盖了电厂业主对供应商提出的评价、取证、设计、建造、测试和运行的大多数需求。第2卷包括19个章节:前言、安全要求、性能要求、电网要求、设计基准、规范和标准、材料相关要求、设备功能要求、系统和工艺功能要求、安全壳系统、仪表和控制、布置原则、设计过程和文件、可建造性、运行、维护和程序、质量保证、退役、概率安全评价方法、性能评价方法、成本评价数据。

    下面重点介绍与仪控相关的第2卷第10章节的主要结构。2.2第2卷第10章主要内容及结构

    本节说明了仪控和人机接口相关的需求和一般设计原则,所有需求与仪控产品和方案无关。该节与其他章节内容一起构成全部的设计要求,主要包括仪控设计一般原则、关联者及附属需求、功能分析与分配、仪控设计功能需求、仪控设计技术要求、项目实施等。各部分内容基本符合设计过程,其结构关系如图3所示。

  

   

    各部分内容说明如下。

    (1)仪控设计一般原则,说明了仪控的主要目标和与其他章节的关系。

    (2)关联者和附属需求,包含与电厂工艺和外围通信的主要接口方式,定义了关联者并提供分析和设计的输入。

    (3)功能分析和分配,为了使仪控系统满足电厂电站安全稳定运行要求,必须执行功能分析与分配。

    (4)仪控设计功能需求,说明了EUR的基本方针,及适用于仪控设计和期望达到的安全、可用率和性能指标,此外,还包含了一些特定的仪控功能需求。

    (5)仪控设计技术需求,用于经验反馈和设备规范要求等,主要内容包括技术选择、标准化、人因工程、仪表、电磁兼容、供电、布置和电缆。

    (6)项目实施,该节审查了仪控生命周期每介阶段的内容,包括工程管理、安保、质量保证、设计、验证、安装、调试和运行等内容。

3 URD/EUR主要差异分析

    如上两个章节描述了URD和EUR的主要结构及与仪控、人机接口相关的设计要求,表1列举出了两个要求的差异分析。

    本文结合实际工程项目,对URD、EUR的主要章节及技术内容进行介绍,重点描述了其中涉及核电厂仪控系统和人机接口方面的内容,对其中主要技术要求进行了对比分析并得出了初步的结论。

    通过上述分析可以看出,对于具体的技术点,整体上看两者均有相同的技术要求,但落实具体的技术规范的详尽程度或侧重点可能有所不同。基于此,本文给出了初步的分析和结论。

上述结论对于核电厂数字化仪控系统设计具有现实的参考意义,为后续项目的设计提供了重要的借鉴,具有普遍性。

4摘  要:

核电厂发达国家用户代表联合各相关机构建立了先进轻水堆( ALWR)核电厂需求文件,其中,具有重要意义和代表性的是美国核电用户需求文件( URD)和欧洲核电用户需求文件(EUR)。尽管这些用户需求文件不能代替核安全当局核电厂的审批原则和有关程序,但由于这些用户需求文件既考虑了有关国家核安全当局对核电厂的审批原则和技术要求,又在更高层次上考虑了业主的要求,因此,实际上只要满足这些用户需求文件,基本可以获得执照许可证。基于此,通过对两个核电厂用户文件进行研究分析,梳理出其中三代核电仪控系统设计需求差异点,为三代数字化仪控系统设计提供重要参考。

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