“模塊化控制技術”創(chuàng)國際領先
2006至2010年，廣東院依托深圳嶺澳核電站二期工程, 開展“100萬千瓦級大型商用核電站常規(guī)島自主設計關鍵技術研究”工作，在我國首次對100萬千瓦級大型商用核電站常規(guī)島進行了自主設計和大量分析研究，研發(fā)出包括電氣和儀表控制的十多項專利專有技術，創(chuàng)先在百萬千瓦級核電采用“模塊化控制技術”,其中，“核電工程變壓器DCS控制模塊”榮獲國際發(fā)明專利授權，“核電機組驅(qū)動級專用邏輯控制裝置”和“一種網(wǎng)絡狀層級消防控制系統(tǒng)”榮獲國家發(fā)明專利授權。
核電廠中，6千伏變壓器開關控制的可靠性關系到核島的安全運行。核電原有的引進技術中，實現(xiàn)開關的控制、聯(lián)鎖、測量和監(jiān)視報警的方式具有接線復雜、可靠性能差、維護困難等缺陷。為了克服這些缺陷，廣東院科研項目組在2005年開始對深圳嶺澳核電站二期3、4號機組工程進行施工圖設計時，按照“引進加改進”的指導思想，在“電氣監(jiān)控由DCS實現(xiàn)、取消中轉(zhuǎn)繼電器架及其相應的直流48伏電源系統(tǒng)、繼電器和6千伏綜合保護器均安裝于6千伏開關柜”的改進原則下，完成了“核電工程變壓器DCS控制模塊”以及多個“6千伏開關控制模塊”技術成果。該項技術成功的實現(xiàn)了我國核電工程高自動化水平的電氣全LED監(jiān)控，使我國核電工程的電氣控制水平達到國際領先。
“采用繼電器的搭接方式還是采用分散控制系統(tǒng)(DCS)軟件標準模塊做法”成了項目組在深圳嶺澳核電站二期整個機組監(jiān)控設計過程中考慮的問題核心。為此，項目組對部分核電站、火電廠的控制方式及其邏輯設計做了詳細的調(diào)查研究，發(fā)現(xiàn)DCS完成邏輯控制并且對驅(qū)動級設備進行標準化是行之有效的，可以提高控制水平和工作效率，減少維護工作量和差錯率，方便DCS組態(tài)，形成標準化。于是在嶺澳二期核電站邏輯圖設計過程中，項目組發(fā)明了“核電機組驅(qū)動級專用邏輯控制裝置”以及多個閥門、泵、風機的“專用邏輯控制模塊”，摒棄了繼電器控制模式，采用驅(qū)動級標準邏輯模塊，實現(xiàn)了控制標準化，簡化了控制邏輯工作、節(jié)省了40%工作量、機組運行安全和可靠性提高了40%、減少了30%差錯率和50%維護量，且控制邏輯易于修改和擴展。
為了克服核電廠消防系統(tǒng)中存在的結構復雜、構建成本高、維護困難的等缺點，項目組發(fā)明了“一種網(wǎng)絡狀層級消防控制系統(tǒng)”。這種系統(tǒng)有很強的普適性、升級能力和兼容空間。該系統(tǒng)由火警探測器、中央信號處理單元、控制模塊、中間繼電器和消防設備構成，可使控制模塊的數(shù)量大大減少。此外，采用信號總線方式及節(jié)點層級擴展技術，可簡化現(xiàn)場布線，降低運行和維護成本。
“雙效益” 推技術普及
模塊化控制技術使得機組更高效、經(jīng)濟運行，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟和社會效益。目前，百萬千瓦級核電模塊化控制技術已應用于嶺澳核電廠二期、紅沿河核電廠一期、寧德核電廠一期、陽江核電廠一期、防城港核電廠一期和臺山核電廠一期等6個工程12臺機組中。其中嶺澳二期工程已經(jīng)投入商業(yè)運行4年多，大連紅沿河核電廠一期1號機組已投入商業(yè)運行1年，寧德核電廠一期1號機組已投入商業(yè)運行1年，運行情況皆穩(wěn)定可靠。
上述核電工程在應用模塊化控制技術后，產(chǎn)生的經(jīng)濟效益尤為明顯。在減少故障停機率所節(jié)約的費用之外，共節(jié)省費用近2.5億元。其中，先進的控制技術使得運行人員減少30%，12臺機組每年可節(jié)約超千萬元；采用驅(qū)動級標準模塊，12臺機組共節(jié)省近億元；采用變壓器DCS控制模塊技術，12臺機組共節(jié)省超億元；采用先進消防控制系統(tǒng)，6個工程共節(jié)省超千萬元。
百萬千瓦級核電模塊化控制技術實現(xiàn)了我國核電高自動化控制水平和電氣與機組整體監(jiān)控，達到了減員增效目的。此外，邏輯控制模塊具有規(guī)范性和標準性的發(fā)明，提高了運行維護管理水平；新型消防控制系統(tǒng)技術發(fā)明可有效控制核電廠火災，避免其引發(fā)核安全事故，產(chǎn)生了良好的社會效益。
廣應用 助核電發(fā)展
“該項成果整體技術具有很強的創(chuàng)新性和很高的推廣應用價值。” 廣東省科技廳組織的“100萬千瓦級大型商用核電站常規(guī)島自主設計關鍵技術研究”項目鑒定委員會專家評價說。
百萬千瓦級核電模塊化控制技術在核電領域的廣泛應用，有效提高了我國核電運行的安全性、可靠性和自動化控制水平，為我國核電站控制技術達到國際先進水平奠定了良好的基礎。
根據(jù)《核電中長期發(fā)展規(guī)劃（2011-2020年）》，到2020年我國核電裝機將達到在運5800萬千瓦，在建3000萬千瓦。
此外，環(huán)境保護部2012年發(fā)布的《關于全國民用核設施綜合安全檢查情況的報告》顯示，我國目前已有15臺在運核電機組，總裝機容量約為1250萬千瓦；在建核電機組26臺，裝機容量約2760萬千瓦。隨著我國核電市場的不斷發(fā)展，百萬千瓦級核電模塊化控制技術的發(fā)展空間可想而知。
