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我国自主研发核级DCS FirmSys进入应用阶段

—— 核级DCS系统自主化实现重大突破

行业聚焦点中国仪表网2014年01月03日 09:06人气:6743

  导读:我国自主知识产权核级DCS——FirmSys工程正式进入工程应用阶段,中广核成为继美国西屋、法国阿海珐、日本三菱电机等公司之后全球第5家、国内首家掌握自主知识产权核级DCS的企业。
  
  核电站全数字化仪控系统(以下简称:DCS系统)被称为核电站的“神经中枢”,对于保证核电站安全、可靠、稳定运行发挥着重要作用。其中,核安全级DCS(以下简称:核级DCS)的主要作用是完成事故工况下反应堆安全停堆和专设安全设施的控制。由于技术复杂、要求苛刻,目前我国在运核电机组的核级DCS均由国外供货商提供。而这一现状将随着我国自主知识产权核级DCS——FirmSys的工程应用而成为历史。
  
  日前,中国广核集团旗下北京广利核系统工程有限公司(以下简称:广利核)签署了阳江核电站5、6号机组全厂DCS供货合同,即将为该项目提供包括核级DCS在内的一体化核电仪控解决方案,这标志着我国自主研发的核级DCS——FirmSys正式进入工程应用阶段,意味着中广核将成为继美国西屋、法国阿海珐、日本三菱电机等公司之后全球第5家、国内首家掌握自主知识产权核级DCS的企业。
  
  核级DCS生产线
  
  正在测试中的核级DCS-FirmSys平台
  
  问:对本次国产核级DCS在百万千瓦级阳江5、6号机组应用作何评价?
  
  江国进:阳江5、6号机组采用具有自主知识产权的核级DCS替代国外进口设备,意义非凡。
  
  首先,核电与航天一样是国家的战略产业,核级DCS涉及到核电站安全,它的自主研发是央企的责任,也是一种政治和战略使命。核级DCS在阳江核电5、6号机组实现应用,将从技术上和工程上证明我国在这一领域的竞争力,打破了西方国家对我国发展核电的核级DCS技术封锁,规避潜在隐患。
  
  其次,DCS是核电工程中的关键技术,DCS项目延误将导致整个项目工期的延误,给核电站带来巨大的经济损失。实践证明,由于中广核工程公司与设计公司的工程管控得力,加上有广利核自主化DCS在工程方面的支撑,中广核有力地保障了CPR1000核电工程的项目工期。从阳江核电5、6号机组开始,因为全厂DCS的设备供应和技术责任将由我们自己主导,中广核的核电项目工程实施将更加主动。
  
  最后,从核电站建设的经济性考虑,DCS的自主化对于我们国家核电的规模化建设将起到非常积极的作用。在DCS项目的国际招标中,西方国家的价格远高于自主化设备,使用国产FirmSys平台产品将大幅削减DCS项目的工程实际费用,而且可同时带动核电DCS设计、设备制造、产品鉴定、施工调试等产业链上下游的产业发展和技术升级,创造间接经济效益。
  
  问:核级DCS的作用是什么?
  
  江国进:核电站DCS控制着核电站两百多个系统、近万个设备,控制着整个核电站的运行和各类工况处理过程,它分为非核级DCS和核级DCS两个部分,非核级DCS部分主要完成机组在运行状态下自动控制和监控操作,核级DCS主要完成核电站反应堆安全停堆和事故缓解功能。
  
  核级DCS的功能是对核反应堆进行保护和控制,在核电站运行过程中,它实时地监控各个参数,自动判断运行状态,一旦反应堆出现异常工况,必须要在最短的时间内实现安全停堆,并控制余热的排出,避免对外部环境造成影响。
  
  问:核级DCS研发最大的技术难点在哪?
  
  江国进:核级DCS一方面要保证反应堆安全停堆,需要停堆的时候一定不能出现拒动;另一方面又要保证反应堆的正常运行,防止误动。拒动和误动两个关键因素必须要取得平衡,才能使核电站安全性和经济性得到保障,这是核电站核级DCS研发的难点所在,因为这就意味着更为复杂的设计工作。
  
  核级DCS设计上要采用多重冗余架构和多样性技术,多重冗余主要是采取多个同样设备同时独立工作,以避免单一设备失效引发系统的不可用,比如目前电站常用的四组同样的设备同时独立工作,当其中的两组设备同时发出动作信号时才进行实际的停堆和专设控制动作;多样性技术是指采用不同的技术来实现同一个功能,以避免共因故障引发的多个冗余的设备出现故障,比如,我们会同时监控反应堆压力和温度等多种工艺参数,来对核反应堆的状态进行监视。
  
  正因为设计的复杂性和要求的苛刻性,核级DCS的研发困难要远高于非核级DCS,而在这当中,核级DCS软件的研发难度又远高于硬件。
  
  记者:核级DCS产品质量如何保障?
  
  江国进:第一,严格的鉴定试验来保障产品的设计及研发。硬件鉴定试验主要包括:基准试验、环境试验、EMC电磁干扰试验、抗震试验等。第二,软件的测试及鉴定要求更加严格,例如我们的FirmSys是四回路、多重冗余设计,以防止误动和拒动。核级DCS软件还要进行验证与确认(V&V),而核级DCS软件的V&V是一个世界性的关键技术问题。此外,DCS设备还要与现场的工艺系统相结合,与所有设备连起来进行验证,从工期上讲核级DCS设备从研发到走向应用需要经过设备鉴定、产品制造、现场安装、现场调试四个关键点,整个过程大约要四年半左右才能发电,并且还有两年的设备质保期。可以看出核级DCS设备真正应用成功是一个长期的过程,也是一个经历重重验证的有保障的过程。
  
  记者:目前这套核级DCS与国际厂商的产品是否存在差距?
  
  江国进:从成立时间上来讲,广利核要比其他4个国际厂商晚,但是我们的核级和非核级DCS产品和技术可以说并不比国外差,非核级DCS的应用是很好的证明。目前,从非核级产品的应用来讲,我们与西屋、三菱电机这些公司产品的可用率相当,并且中广核旗下已经商运的宁德核电1台机组、红沿河核电2台机组,它们的非核级DCS从投运至今一直没出现过故障,运行状况良好。
  
  从技术的角度讲,核级DCS从研发启动之初就依据国际通行的核安全法规和标准要求,并且在主要技术指标上与国际先进水平对标;从工程应用来看,在启动百万千瓦机组应用之前,FirmSys已经在高温气冷堆、大亚湾升级改造等项目上有一些应用业绩,其中的一些系统已经投运,一直安全、稳定运行。在百万千瓦级核电机组上的应用是一个大的挑战和跨越,阳江5、6号机组核级DCS的应用将标志着广利核的研发体系和质量控制体系达到世界先进水平。
  
  问:核级DCS有没有可能实现优势出口?
  
  江国进:核级DCS在阳江5、6号机组的上线,将使广利核成为世界第5家,国内首家集核级DCS自主知识产权和工程应用于一身的供应商,产品覆盖核级、非核级DCS全产业链,为实现优势出口提供了条件,走出去是必然的战略选择。在中广核核电国际化战略的引领下,广利核将借助核级DCS的过硬质量及价格优势来打入国际市场,争取在国际核电主流市场上占据主导和领先地位,为提高我国核电产业的竞争力作出贡献。
  
  当然,与西屋、阿海珐等国际巨头相比,广利核在国际市场上面临着更为艰巨的挑战,包括资质认证、技术壁垒、产品成熟性等诸多方面,可以说机遇和挑战并存。
  
  问:除了出口,国内市场也是很广阔的,不过自主品牌在国内的推广也需要一个过程。
  
  江国进:从核安全以及国际案例上来讲,核级DCS实现自主化能有效消除核电站的安全隐患。因此,中国核电行业必须坚持DCS的自主研发,核级DCS的自主化和国产化只有必然,没有或然。FirmSys在阳江5、6号机组上的应用是一个重大的利好,这标志着我国核级DCS在自主化方面实现了关键性的突破。
  
  目前我国核电DCS开发存在着资源重复投入、技术平台多样化的情况,不仅造成国家投资的浪费,而且不利于行业后续的升级改造。FirmSys目前实现了百万千瓦级核电站工程应用,作为FirmSys的开发者,广利核愿意推进其产业化应用,促进国内核电企业之间的技术联合和资源整合,共同培育核级DCS的应用市场,联手打破国外垄断。
  
  FirmSys的产业化推广对于核电业主也是一个重大利好,作为国内供货商广利核可以为客户提供更便捷、及时、有效的服务,尤其是持久稳定的备件供应和系统升级等增值服务,这将在保证核电站安全及可靠运行的情况下,大大降低其建设和运营成本。
  
  (江国进 北京广利核系统工程有限公司总经理)
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