中核集團：打造中國品牌的核電DCS

2017-09-28 14:52:10 中核集團　點擊量：評論 (0)

6月20日晚，早已過了下班時間，中核控制系統(tǒng)工程有限公司示范快堆工程DCS項目工程樣機場地卻燈火通明，不時有人來回走動。該公司首套實現(xiàn)自主供貨的非安全級核電站數(shù)字化主儀控系統(tǒng)（DCS）NicSys2000平臺正在進行

6月20日晚，早已過了下班時間，中核控制系統(tǒng)工程有限公司示范快堆工程DCS項目工程樣機場地卻燈火通明，不時有人來回走動。該公司首套實現(xiàn)自主供貨的非安全級核電站數(shù)字化主儀控系統(tǒng)（DCS）NicSys2000平臺正在進行調(diào)試。

因為時間緊張，最近，項目組放棄了周末休息時間，執(zhí)行“兩班倒”工作制，每天都要工作到凌晨。按照計劃，這套DCS系統(tǒng)要在6月30之前完成核電項目工程樣機搭建。這次是中核控制核電主儀控DCS系統(tǒng)第一次實現(xiàn)供貨，大家心里暗暗鼓勁，立志無論如何也要把這場打開國內(nèi)外市場的“首場秀”走好。

DCS國產(chǎn)化勢在必行

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，并且將重點緊緊鎖定在核電DCS系統(tǒng)上。

“因為DCS系統(tǒng)對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)濟效益。一臺已經(jīng)并網(wǎng)發(fā)電的百萬千瓦級核電機組若停機停堆一天，就要損失約1000萬元。如果是因為DCS系統(tǒng)的原因停堆，機組要經(jīng)歷停機停堆、故障原因分析、故障排除、系統(tǒng)恢復、啟動、臨界，再到滿功率運行，前后要花費一周左右的時間，經(jīng)濟損失就會高達七八千萬元。”

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

一是制約核電建設和自主化進程。在田灣、方家山、福清核電工程建設中，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，幾個項目還因DCS系統(tǒng)滯后到貨而使工程建設大幅拖期，使核電企業(yè)蒙受了巨大的經(jīng)濟損失。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多個系統(tǒng)、近萬套設備，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”。從國外引進的核電DCS系統(tǒng)不具備自主知識產(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。相應地，DCS系統(tǒng)除了制約我國核電發(fā)展外，還會對產(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口。”師慶維表示。

五年時間，走向成熟

核電DCS系統(tǒng)分為安全級和非安全級。非安全級DCS系統(tǒng)是實現(xiàn)核電廠整體運行的控制系統(tǒng)，幾乎包含全部信息，它的特點是容量大、內(nèi)容多、系統(tǒng)復雜，控制的對象也多；安全級DCS系統(tǒng)更多的是承擔安全保護職責，要求更精簡、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，中核集團海外核電卡拉奇K2、K3項目DCS的總包方。但對他們來說，只有自主知識產(chǎn)權(quán)、自主品牌的成功，才能真正實現(xiàn)其成為國內(nèi)外獨立總包方的目標。

目前，中核控制重點研制的核電DCS平臺主要包括非安全級NicSys2000平臺以及安全級NicSys8000N平臺。NicSys2000平臺作為一種通用的核電站DCS平臺，通過應用設計和工程集成可以滿足二代改進型壓水堆、三代先進壓水堆、快中子堆等不同堆型對于數(shù)字化儀控系統(tǒng)的要求，可實現(xiàn)核島、常規(guī)島及輔助系統(tǒng)控制，先進主控室監(jiān)控操作等功能。NicSys8000N平臺的功能則完全滿足反應堆保護系統(tǒng)、專設安全設施驅(qū)動系統(tǒng)等的安全級儀控系統(tǒng)應用需求。

據(jù)了解，F(xiàn)PGA技術(shù)作為NicSys8000N平臺的核心優(yōu)勢，使得該平臺通過采用純硬件電路運行方式，獲得比傳統(tǒng)采用微處理器及軟件技術(shù)的系統(tǒng)平臺更高的可靠性，可以有效抵御網(wǎng)絡攻擊為核電廠安全級儀控系統(tǒng)提供更高的安全保護。該平臺通過了國際原子能機構(gòu)獨立工程評審，成為國內(nèi)首個獲得國際權(quán)威機構(gòu)認可的基于FPGA技術(shù)的核電安全級DCS平臺，標志著中核集團的安全級控制系統(tǒng)技術(shù)和產(chǎn)品步入了國際先進水平行列。

從2012年到現(xiàn)在，是中核控制的NicSys2000平臺和NicSys8000N平臺逐漸成型的五年。從研發(fā)設計、對標改進，到搭建樣機、鑒定認證，NicSys2000與NicSys8000N正攜手走向成熟。

回憶起2012年NicSys2000平臺與海外核電項目對標的經(jīng)歷，中核控制副總工程師姚光霖仍然深有感觸：“2012年這次對標沒有實現(xiàn)最終供貨。雖說是失敗了，但在這個過程中我們了解到業(yè)主的很多需求，也進行了大量改進，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平臺工程樣機就是體現(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1∶1工程樣機的搭建工作。這套全仿真、全模擬的產(chǎn)品，從硬件的機柜、線路、主控室的顯示操作，到軟件的信號、系統(tǒng)，都與將來提供給核電企業(yè)的DCS系統(tǒng)一樣，相當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，但這個過程對中核控制很有意義。一是可以用來驗證我們的產(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。國內(nèi)外專家都看到了他們的能力和決心。同時，中核控制也積極利用國家推進重點項目建設的時機，實現(xiàn)了產(chǎn)品的應用。在2016年底，中核控制正式簽訂了非安全級核電DCS系統(tǒng)NicSys2000平臺的供貨合同。

研發(fā)與驗證并行

而中核控制此時絲毫不能松懈。雖然NicSys2000平臺實現(xiàn)了供貨，但后面還有緊張復雜的樣機調(diào)試工作，而NicSys8000N平臺目前還處于研制階段。

“我們的核電DCS系統(tǒng)供貨項目是國家重點核電項目，對我國核電‘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、責任重大。”

NicSys2000平臺供貨是中核控制打開國內(nèi)外市場的“開場秀”。按照核電項目的進度，中核控制確定了今年要實現(xiàn)“6˙30節(jié)點”（工程樣機搭建完成）和“9˙30節(jié)點”（工程樣機驗收完成）。為了順利實現(xiàn)節(jié)點，項目組在4月底完成了樣機內(nèi)部測試文件和測試用例編制；加班加點，利用“五一”假期編制了項目測試計劃和測試說明書。

隨著樣機搭建完成，項目組調(diào)試團隊正式進駐現(xiàn)場，對各類軟件、硬件和網(wǎng)絡進行調(diào)試。中核控制這次派出了調(diào)試隊伍的骨干力量，同時堅持高標準、嚴要求，不斷優(yōu)化完成設計任務和測試任務。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之中，也和大家一樣分擔工作；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，他們始終堅信努力和付出不會白費。終于，“6˙30”節(jié)點順利通過,又全力以赴攻克“9˙30”節(jié)點。

另一條戰(zhàn)線——NicSys8000N平臺在去年年初完成了硬件產(chǎn)品的樣機開發(fā)及驗證工作。如果說此前的工作主要是功能原理驗證，那么現(xiàn)在開始了真正的產(chǎn)品開發(fā)。2016年年中，該平臺樣機研制工作開始了平臺硬件產(chǎn)品改進和產(chǎn)品鑒定摸底試驗，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22種硬件產(chǎn)品的改進和調(diào)試。隨后，樣機搭建完成，并順利完成平臺鑒定摸底試驗。去年11月，NicSys8000N平臺通過了IAEA的獨立工程評審。在市場方面，NicSys8000N平臺已經(jīng)吸引了很多核企業(yè)的關(guān)注。目前，基于該平臺的反應堆保護系統(tǒng)工程樣機正在開展系統(tǒng)測試。同時，搭載該平臺的反應堆核系統(tǒng)儀表系統(tǒng)進展順利。

“中核控制要承擔起核工業(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)這個國家平臺上再打造出一個國家品牌。”師慶維和他的團隊對未來信心滿滿。

原標題:砥礪奮進的五年｜打造中國品牌的核電DCS