安全級數(shù)字化儀控系統(tǒng)調(diào)試創(chuàng)新實(shí)踐

宮成軍　王超然　王旭　黃偉強(qiáng)

【摘 要】福清核電1號機(jī)組安全級DCS采用原美國Invensys公司的Triconex平臺，是該平臺在全球核電領(lǐng)域的首次工程應(yīng)用。由于安全級數(shù)字化儀控系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜、制造標(biāo)準(zhǔn)苛刻、出廠驗(yàn)證異常嚴(yán)格，加之供貨商核電經(jīng)驗(yàn)不足等因素，導(dǎo)致安全級DCS交貨比供貨合同晚超過30個(gè)月，對現(xiàn)場安全級DCS的調(diào)試工作造成極大沖擊。面對調(diào)試的諸多困難，通過采取成立專項(xiàng)組，開發(fā)調(diào)試工具、優(yōu)化調(diào)試策略等措施。最終，順利完成了安全級DCS調(diào)試工作。

【關(guān)鍵詞】核電廠;安全級DCS;反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng);調(diào)試;管理創(chuàng)新

中圖分類號： TM623.8;TP311.52?文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A文章編號： 2095-2457（2019）16-0020-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.16.008

Innovative Practice of Commissioning on Safety Class 1E Digital Control System

GONG Cheng-jun WANG Chao-ran WANG Xun HUANG Wei-qiang

（Fujian Fuqing Nuclear Power CO.LTD， Fuqing Fujian 350318， China）

【Abstract】The safety level DCS of Fuqing Nuclear Power Unit 1 adopts Triconex platform of Invensys Company， which is the first application of the platform in the global nuclear power field. Due to the complex design， rigorous manufacturing standards， stringent factory verification， and insufficient experience of suppliers in nuclear power， the delivery of safety-level DCS is more than 30 months later than that of the supply contract， which has a great impact on the commissioning of safety-level DCS. Faced with many difficulties in debugging， measures such as setting up special groups， developing debugging tools and optimizing debugging strategies are adopted. Finally， the safety-level DCS debugging work was successfully completed.

【Key words】Nunclear Power Plant; Class 1EDCS;Digital Control System; Commissioning; Management innovation

0 前言

核電站數(shù)字化儀控系統(tǒng)（以下簡稱DCS），被稱為核電站的“大腦”，是核電站重大關(guān)鍵成套設(shè)備之一。其中，安全級儀控系統(tǒng)（以下簡稱安全級DCS）的主要作用是完成事故工況下反應(yīng)堆停堆和事故緩解功能。福清核電1號機(jī)組安全級DCS采用原美國Invensys公司的Triconex平臺，這是該平臺在全球核電領(lǐng)域的首次工程應(yīng)用。由于安全級數(shù)字化儀控系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜、制造標(biāo)準(zhǔn)苛刻、出廠驗(yàn)證異常嚴(yán)格，加之供貨商核電經(jīng)驗(yàn)不足，在設(shè)計(jì)、制造、出廠驗(yàn)證階段全面延誤，造成了安全級DCS交貨比供貨合同晚超過30個(gè)月，對現(xiàn)場安全級DCS的調(diào)試工作造成極大沖擊。

1 調(diào)試管理創(chuàng)新措施

福清核電項(xiàng)目采用工程總承包模式，中國核電工程有限公司為工程總承包單位，福清1號機(jī)組調(diào)試采用福清核電和中國核電工程有限公司成立聯(lián)合調(diào)試隊(duì)模式。面對福清核電1號機(jī)組安全級DCS調(diào)試難關(guān)，從人員準(zhǔn)備、文件準(zhǔn)備、調(diào)試策略優(yōu)化、調(diào)試工器具開發(fā)等方面，采取了一系列措施，對調(diào)試質(zhì)量、調(diào)試進(jìn)度兩條線進(jìn)行了有力把控。

1.1 人員技術(shù)儲備

由于是Triconex平臺的首次工程應(yīng)用，廠家及我方均無經(jīng)驗(yàn)，福清1號機(jī)組安全級DCS的設(shè)計(jì)開發(fā)全程處于一種探索中前進(jìn)的狀態(tài)。為了把控設(shè)計(jì)開發(fā)質(zhì)量，同時(shí)培養(yǎng)鍛煉調(diào)試及運(yùn)維技術(shù)人員，在福清1號機(jī)組DCS項(xiàng)目啟動初期，福清核電便派遣了人員長期駐廠深度參與了DCS的設(shè)計(jì)過程。通過DCS項(xiàng)目工程全程跟蹤和參與，在DCS項(xiàng)目執(zhí)行過程中培養(yǎng)了一大批技術(shù)人員，為后續(xù)的現(xiàn)場調(diào)試攻堅(jiān)打下了人員和技術(shù)基礎(chǔ)。

1.2 調(diào)試文件自主攻關(guān)

福清核電1號機(jī)組采用的Triconex安全級DCS平臺為該平臺在核電領(lǐng)域的首次應(yīng)用，DCS廠家在核電現(xiàn)場調(diào)試方面無經(jīng)驗(yàn)、也無成熟文件可提供。因此，在調(diào)試文件準(zhǔn)備上，面臨較大的挑戰(zhàn)。

為此，采取了自主攻關(guān)策略。特別是對于TP RPR14和TP RPR17兩項(xiàng)邏輯功能試驗(yàn)規(guī)程，涉及邏輯較復(fù)雜、上下游系統(tǒng)眾多，為了增強(qiáng)調(diào)試規(guī)程的可執(zhí)行性和提高試驗(yàn)執(zhí)行效率。在規(guī)程中加入了調(diào)試工具操作的步驟，以及軟件程序點(diǎn)，減少了試驗(yàn)執(zhí)行過程中文件查閱的工作量。此外，對于較復(fù)雜的邏輯功能，采取“功能拆分、化整為零”的策略，將復(fù)雜邏輯拆分成相對獨(dú)立的子功能，以子功能為單位編寫試驗(yàn)內(nèi)容。

經(jīng)過近兩年時(shí)間的充分準(zhǔn)備，通過自主攻關(guān)，編制了一整套適用于Triconex平臺的安全級DCS和反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)調(diào)試文件。

1.3 專項(xiàng)組管理

為了在安全級DCS機(jī)柜到達(dá)現(xiàn)場后，能全面推動機(jī)柜安裝、調(diào)試等工作的高效、高質(zhì)量地開展。成立了以調(diào)試項(xiàng)目總經(jīng)理為總指揮的安全級DCS機(jī)柜安裝、調(diào)試專項(xiàng)組，專項(xiàng)組下轄8個(gè)子組，涵蓋了安裝端接、調(diào)試試驗(yàn)、計(jì)劃控制、運(yùn)行狀態(tài)控制、安全質(zhì)量監(jiān)督、技術(shù)支持與決策等部門專業(yè)，將安裝公司、調(diào)試隊(duì)、運(yùn)行、DCS廠家、設(shè)計(jì)院等公司和部門的相關(guān)人員全部納入到專項(xiàng)組中，實(shí)現(xiàn)了人員和資源的集中、統(tǒng)一指揮和調(diào)配。

1.4 開發(fā)專用調(diào)試工具

面對福清核電1號機(jī)組安全級DCS嚴(yán)重延誤的現(xiàn)實(shí)狀況，為保障調(diào)試質(zhì)量、縮短調(diào)試工期。聯(lián)合國內(nèi)廠家開發(fā)了一套適用于Triconex平臺的專用調(diào)試工器具。

RPR調(diào)試專用工具具有如下功能和特點(diǎn)：

●一鍵信號初始化，方便地預(yù)置試驗(yàn)初始狀態(tài)和試驗(yàn)恢復(fù);

●模擬產(chǎn)生各類保護(hù)系統(tǒng)上游輸入信號，信號注入方式靈活，可逐一注入，也可批量注入;

●保護(hù)信號閾值提示功能，在注入試驗(yàn)信號時(shí)，可為操作人員提供參考;

●停堆信號采集和畫面顯示功能，在上位機(jī)上可直觀地觀察到停堆信號的狀態(tài)。

調(diào)試工具主要由4臺試驗(yàn)柜和兩臺上位機(jī)組成通過以太網(wǎng)連接，4臺試驗(yàn)柜通過硬接線與四個(gè)保護(hù)通道和兩個(gè)保護(hù)列中的1E DCS機(jī)柜連接。在上位機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn)信號的操作和監(jiān)視。

1.5 試驗(yàn)順序優(yōu)化

安全級DCS調(diào)試內(nèi)容多，調(diào)試邏輯復(fù)雜，且大型試驗(yàn)無法并行開展。為了充分的利用調(diào)試時(shí)間，組織技術(shù)人員，詳盡分析各類型試驗(yàn)，對調(diào)試試驗(yàn)采取各個(gè)擊破的方式：

（1）非大型試驗(yàn)：在嚴(yán)格遵守調(diào)試大綱、嚴(yán)格遵守調(diào)試邏輯的前提下，對系統(tǒng)設(shè)備性能試驗(yàn)等非大型試驗(yàn)穿插進(jìn)行，合理利用調(diào)試小窗口期，將非大型試驗(yàn)逐個(gè)執(zhí)行完畢。

（2）大型試驗(yàn)：對耗時(shí)長、重要性高、涉及面廣的大型試驗(yàn)，成立專項(xiàng)試驗(yàn)小組，對試驗(yàn)進(jìn)行分解，優(yōu)化工序，最大限度的利用調(diào)試工期。具體為：

●對于不涉及現(xiàn)場設(shè)備的RPR14試驗(yàn)，在保證各邏輯功能試驗(yàn)互不干擾和沖突的前提下，將原有順序執(zhí)行的試驗(yàn)順序，優(yōu)化為“雙線并行”的執(zhí)行順序。如，一組試驗(yàn)人員執(zhí)行主蒸汽隔離功能驗(yàn)證，另外一組試驗(yàn)人員執(zhí)行緊急停堆功能驗(yàn)證，從而加快了試驗(yàn)的執(zhí)行速度。

●對于真實(shí)驅(qū)動現(xiàn)場設(shè)備的RPR17試驗(yàn)，考慮到現(xiàn)場設(shè)備初始狀態(tài)預(yù)置的重復(fù)性操作，便于配合試驗(yàn)的操縱員快速完成設(shè)備狀態(tài)預(yù)置，將屬于同一保護(hù)功能的不同邏輯功能試驗(yàn)安排在一起執(zhí)行。

2 調(diào)試管理創(chuàng)新成果

面對福清核電1號機(jī)組安全級儀控系統(tǒng)到貨嚴(yán)重滯后的困難下，在調(diào)試過程中，積極開拓思路，大膽創(chuàng)新，取得以下管理創(chuàng)新成果。

2.1 極大地縮短了安全級DCS調(diào)試工期

受制于安全級DCS設(shè)備嚴(yán)重延誤，福清核電1號機(jī)組工程節(jié)點(diǎn)遭受了巨大挑戰(zhàn)。由于采取了以上措施，從安全級DCS設(shè)備安裝完成開始，僅用45天時(shí)間就完成了安全級DCS相關(guān)調(diào)試內(nèi)容，創(chuàng)造了業(yè)內(nèi)最短記錄。

2.2 嚴(yán)格的質(zhì)量控制

在面對調(diào)試工期緊張、Triconex平臺第一次在核電領(lǐng)域應(yīng)用、技術(shù)難度大等困難，通過合理安排試驗(yàn)邏輯，精細(xì)化的進(jìn)行調(diào)試活動，對調(diào)試質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格把控，有力的保障了調(diào)試質(zhì)量。在熱態(tài)功能第二階段試驗(yàn)、全廠失電試驗(yàn)等大型試驗(yàn)中，安全級DCS設(shè)備運(yùn)行良好，經(jīng)受住了嚴(yán)格的考驗(yàn)。

2.3 管理創(chuàng)新的可推廣性

國內(nèi)共計(jì)8臺核電機(jī)組安全級DCS采用了Triconex平臺，且均遇到了設(shè)備嚴(yán)重延誤的困難。福清核電1號機(jī)組安全級DCS調(diào)試的創(chuàng)新管理體系，從文件、專用工器具、調(diào)試策略等都對剩余7臺機(jī)組的調(diào)試具有極大的參考性和可復(fù)制性，且已經(jīng)被同類型機(jī)組所參考和借鑒。

3 結(jié)語

面對福清核電1號機(jī)組安全級DCS調(diào)試工期緊張、工作量大、技術(shù)難度高、調(diào)試風(fēng)險(xiǎn)大、質(zhì)量控制要求高等困難，通過提前介入文件和人員準(zhǔn)備，開發(fā)調(diào)試工具、優(yōu)化調(diào)試策略、引入AR管理制度等措施，極大地縮短了調(diào)試工期、保障了調(diào)試質(zhì)量。福清核電安全級DCS調(diào)試管理創(chuàng)新措施，在福清核電1號機(jī)組上的良好實(shí)踐，也被國內(nèi)其它7臺機(jī)組的安全級DCS調(diào)試工作所借鑒和參考。

【參考文獻(xiàn)】

[1]李遜存，盧俊.核級DCS調(diào)試工具開發(fā)[J].中國核電，2018，3（4）：5-7.

[2]王華金，劉立新.核電站數(shù)字化反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)研究[J].核動力工程，2002，23（A02）：74-78.

[3]楊汝貞，王五妹.福清核電廠數(shù)字化保護(hù)系統(tǒng)定期試驗(yàn)方案及可行性分析[J].自動化博覽，2012，08：54-57.