梁凱 王永
中国核电工程有限公司 北京 100840
摘要：近几年，随着科技的进步，我国DCS技术的应用越来越多。集散控制系统DCS（Distributed Control System）作为核电厂的神经中枢，对保证核电厂的安全运行具有重要作用。本文根据设备采购与监造工程实践经验和相关法规要求，浅谈DCS设备质量计划的设定及在设计阶段、集成阶段和测试阶段的质量控制，为保证DCS设备质量提供参考。
关键词：核电厂；DCS；应用
引言
信息化的推进使传统的核电厂控制系统逐渐被分布式控制系统所取代。作为核电厂的中心控制系统，其安全运行对整个设备的可靠性和安全管理有着重要作用。任何一个环节的失效都会导致系统故障，甚至引发重大安全事故，导致核物质泄露等极限事件，危害大众安全。在核电厂建设活动中，要严格按照国际企业的相关质量管理标准，从人员、设备、材料、方法环境等多环节保证高效管理。由此，本文对关于核电厂DCS设备实际应用探讨具有重要意义。
1核电厂DCS系统概述
仪控设备按其所在系统功能对电厂安全的重要性分为三类：安全级设备、安全有关的设备和非安全重要设备。1）安全级（1E级）设备安全级（简称1E级）的仪表及其供电设备，是完成反应堆安全停堆、安全壳隔离、堆芯冷却以及从安全壳和反应堆排出热量所必需的，或者是防止放射性物质向环境过量排放所必需的。2）安全有关的（NC+）设备安全有关的（简称NC+级），在实现或保持核电厂安全方面起补充、支持或间接的作用。3）非安全重要（NC）设备非安全重要仪表及其供电设备，在实现或保持核电厂安全方面无明显作用。根据《核电厂仪表和控制系统及其供电设备质量保证分级》中的规定，具体到仪控系统及其电气设备采购的质量保证要求如下：1）安全级（1E级）：质量保证1级（QA1）或2级（QA2），抗震Ⅰ类；2）安全有关的设备（NC+）：质量保证2级（QA2）或3级（QA3），抗震Ⅰ类；3）非安全重要设备（NC级）：质量保证3级（QA3）或市场采购。质量保证级别确定后，则可以规定相应的质量保证活动。2DCS设备监造质量计划的设定设备监造是为了控制核电项目设备的质量满足设计、标准和规范要求。DCS监造人员也应基于上述目标，通过对质量计划的管理和实施，从而实现对整个DCS设计、制造过程的有效控制。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆质量计划可根据安全级别和质保级别设置，鉴于DCS系统比较复杂，涉及的设备类型较多，供货周期较长，因此在DCS质量计划管理上，要求DCS设备制造单位将生产过程分解细化，根据实际的制造工艺过程和集成、测试、交货方式分别编制质量计划，并确定质量计划控制点。采购方在审批供货方提交的质量计划时，常采用节点控制：1）R点（记录点），要求供应商提供制造过程中该工序有关的质量记录（可要求实时提供，或在W点、H点时提供）；2）W点（见证点），到供应商制造现场观测、检验该工序有关的制造、检验或试验活动。如果不能到现场，应及时通知供应商，同时要求保存相应的记录；3）H点（停工待检点），必须到供应商制造现场对采购的产品实施验证，否则不允许进入下道工序。通常是在系统或设备功能（性能）试验、质量鉴定试验（包括环境试验和抗震试验）、出厂检验时进行。
2核电厂DCS特征
随着国民经济实力的提高和环保意识的增强，数字化控制系统逐渐集合更多优秀的科技成果，逐渐展现出更多的优越性，主要表现在：①综合运算能力极大提高。计算机运行速度的提升，为数字化控制系统快速处理复杂逻辑运算提供了可能。系统很好地解决了漂移现象，并且使用了多目标控制方法，使得系统整体的运行能力和精度有了极大提高。②自动化程度极大提高。系统能够有效实现冗余和自我检测判断。操作界面数量大大减少，并且连续可见，使工作空间更加集中，数据的处理速度提高且系统存储空间得到拓展。③经济性得到提高。大规模内集成电路的应用可以节省更多使用空间。网络通信帮助系统可靠性进一步提高。操作工作集中在工作站内进行，操作更加简单方便，工作量减少，工作环境轻松很多，采用标准化模块和已与扩展，使得系统的经济性极大提高。④灵活性不断提升，易于维护。标准化组态软件的使用，可以实现设施的检测和控制要求，软化的操作过程使扩展也变得更加灵活。而功能单一的小、微专用计算机的应用，使系统维护更加的简单快捷。这些小、微器件的局部故障，可以在线更换，并且保证主系统的安全运行，便于维护工作的开展。
3核电厂DCS的应用中存在的新挑战
3.1自动化水平的提高，带来新的操作问题
系统自动化水平不断提高，使得设备的运行效率极大提高，但也带来一些问题。系统中运行的许多细节不能被操作员及时捕捉到，操作员未能及时接收到系统错误的提示，造成认知上的滞后，如果未能及时纠正，可能导致不良后果。系统的高度自动化会引发适应不良的问题，操作员无法与操作自动化系统匹配，操作员如果不能适应自动化的节奏，会产生不良影响。系统自动化过快，操作员容易产生紧张情绪，自动化进程过慢则会影响任务完成速率。
3.2信息显示出现新问题
数字化的信息需要通过屏幕进行显示，核电厂的所有操作会呈现在四块主屏幕上，一些细节问题，会反馈在工作站的几块屏幕上。信息显示屏幕数量的增加使系统全面性和可靠性得到改善。但屏幕展现了太多的信息，为操作员的操作带来新的挑战，如果是应急情况下，更考验操作员的心智。若人机界面的设计不符合人机工作原理，将会使操作更加复杂化。而且目前国内的系统设备采用外语显示，不符合国人认知习惯，带来不便之处。
4DCS质量控制实施
4.1集成阶段的质量控制
在完成前阶段设计工作后，按机柜设计图纸和物料清单进行集成所需物料的采购。物料包括集成所需要的机柜、卡件及电缆、电源、保险丝等材料，也包括集成时所必须的工器具。当前电子电气元件市场可谓鱼龙混杂，而机柜集成采用的是市场上的成品元件，这就需要从源头抓起，要保证元件的质量。对于关键元器件，要提供相应的合格证书。对于安全级设备，集成所需要部件和材料需要通过相应的设备鉴定，要附加关注部件和材料的可追溯性。为保证重要物料的可追溯性，材料出现代用时，监造人员要严格把关，并形成相应的书面文件。集成前开工条件检查是保证集成制造顺利进行的必要条件，检查主要从人员配置的适宜度、集成物料的准备情况、相关文件的准备情况、工器具准备情况和集成场地条件等方面。其中，人员资质是集成质量的最基本保障，根据不同的工作内容学习不同的工作技能，取得不同的资格认证。集成场地需要根据国家核安全的有关法律要求，对不同安全等级的设备，需配备不同的场地条件。对于安全级设备集成的场地，必须通过核安全相关部门的批示。
4.2设计阶段的质量控制
在完成DCS的采购招标后，供货商根据DCS技术规格书和其他设计输入文件出版设计输出文件。设计阶段质量控制实施的主要形式是文件审查，按照供应商的设计工作流程，即概念设计——软硬件需求设计——详细设计，依据质量计划对各设计环节的选点，通过文件审查的形式实现对整个设计阶段的质量控制，监督供应商按照已批准的质保大纲和相关质保程序开展设计工作。
结语
DCS关乎核电厂的安全、稳定和长期运行，是核电厂的核心设备，关系着核电厂的实际运行情况。提高DCS设备的质量能够增强核电厂的可靠性和安全性。建造人员应逐步提高业务水平和经验积累，严格控制质量，进而让DCS设备质量处于可控状态之中，促进核电事业的发展。
参考文献
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[2]牛燕蓉，陈铁军.核电厂仪表和控制设备采购和监造中的质量保证[J].核标准计量与质量，2012，2（6）：16-23.
论文作者:梁凱,王永
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第33期
论文发表时间:2019/3/6
标签：核电厂论文; 设备论文; 质量论文; 系统论文; 质量保证论文; 操作员论文; 控制系统论文; 《建筑学研究前沿》2018年第33期论文;