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摘要：在运核电站模拟仪控系统面临技术老化和物理老化的问题，采用数字化ＤＣＳ技术对在运核电站通用仪控系统的大范围升级改造具有技术复杂、影响面广、投资大，项目执行周期长、单次实施时间紧（只能在机组大修期间实施）等特点。从改造必要性、仪控系统设计基准、数字化仪控技术特点、仪控系统功能分析、仪控系统安全分级、仪控系统架构方案，仪控系统数字化改造全生命周期各关键阶段的工作任务、仪控系统数字化改造风险分析等几方面对在运核电站模拟仪控系统数字化升级改造需重点关注的问题进行了初步分析和论述。
关键词：数字化；改造；措施
引言
随着当前社会经济的快速发展，人们在生产生活中对电能的需求量也快速增加，在此过程中关于核电站的建设和应用也引起了广泛的关注。区别于传统的火力发电以及水力发电，核电站在运行中具有能耗低、污染小、电能产出稳定的特点，实际应用中能为区域电能的稳定供应奠定良好的基础。核电站的运行原理为：通过核装置运行产生热量，之后通过加热水蒸气，转换机械能的方式推动发电机进行发电，以此实现能量转换的过程。在此过程中，分析仪控系统作为核电站运行中的主要控制单元，其运行状态以及效果也引起了研究人员及维护人员的重视。笔者针对当前核电站仪控系统数字化改造进行简要的剖析研究，以盼能为我国核电企业发展核电装置的仪控系统数字化改造提供参考。
1概述
1.1核电站仪控系统的设计基准
核电站设计基准不仅作为电站的设计基准，也是核电站仪控系统的设计要求参考。作为核电站基本设计原则的纵深防御原则在数字化仪控系统应对共因故障方面也同样适用。仪控专业的功能要求来源于工艺专业，仪控系统的安全功能要求同样基于核电站的四大安全功能：反应性控制、三道安全屏障的防护、堆芯冷却功能以及防止放射性扩散。除执行安全功能外，仪控系统对于核电站系统、构筑物和部件免受某些故障情况造成的威胁也起到重要的防护作用；核电站仪控系统还为运行人员提供事故工况的监视和故障诊断功能。在进行核电站仪控系统数字化改造时，如涉及核安全相关，则必须向安全监管当局申请许可，需重新审视核电站仪控系统的设计基准，并相应升版最终安全分析报告。
1.2核电站数字化仪控技术特点
数字化技术相比模拟技术的最主要的特点是信号采样的离散化和信号处理的数字化。对比模拟仪控技术，数字化仪控技术一方面具有零漂移、高精度、易于实现复杂算法、易于扩展、良好的故障自诊断能力等优势；另一方面，数字化仪控技术使用软件的复杂性和不确定性、功能的高度集中及其可测试性差等方面的特点在核电站安全仪控应用领域一直都是各国核安全监管部门高度关注的问题。核电站数字化仪控系统软件工程需要Ｖ＆Ｖ以确保其可靠性。
2核电站仪控系统数字化改造的目的
2.1防止系统设备老化
每个仪控系统都有它的使用规律，在使用期间会有规律地出现不同的故障，这是因为仪控系统本身的损耗老化及设计初期思虑不周导致的。在未进行数字化仪控系统改造时面对这样的故障情况，工作人员一般采用维修或者矫正的方法进行改善，但是这样只能维持较短一段时间，在一定的使用周期过后还是会出现故障，这样的周而复始会使机器设备慢慢老化，应用寿命缩减。因此，进行仪控系统数字化改造是非常必要的，实际分析仪控系统数字化改造能够在一定程度上减少设备系统的老化和故障，进而延长整个仪控系统的使用寿命。
2.2解决设备部件的短缺问题
设备零部件的更新换代是每个设备系统面临的问题，核电站的系统相对于其他系统来说，系统结构复杂，机器设备数量、种类繁多，所以减少设备部件的更换频次，增加部件的使用寿命是建设核电站仪控系统的基本要求。但是，设备部件总是有损坏和老化的时候。一旦出现问题，在更换部件时，很多部件的已经停产或升级换代，进而出现了设备部件短缺的问题，不能保证系统的正常运行。为了避免这样的情况出现，必须进行有效的数字化改造，考虑到设备部件的短缺问题，做好防范工作，保证整个系统的正常运行。
2.3解决仪控设备老化问题
仪控系统在使用期间的故障率会有一定的规律，那就是高-低-高，在运行刚开始的时候由于设备自身问题和设计不周到的原因，导致故障率高，此后，在工作人员的维修和矫正下，系统可以出现较长时间的稳定运行情况，此时故障率是比较低的，而随着设备的长期使用，元器件逐渐老化，故障率又将面临升高的情况。此时就要求做好数字化仪控系统的改造工作。
3核电站数字仪控系统改造方案分析
3.1备件问题和设备老化
备件问题及设备老化问题为当前核电站仪控系统运行中主要存在的问题。两类问题的出现造成核电站在运行中组件运行的可靠性和稳定性降低，且造成了一定的安全隐患。实际工作中为有效优化该类问题，应用单位可通过应用分布式控制系统的方式，或采用现场总线控制系统的方式进行仪控系统的数字化改造。通过优化软件技术的方式达到降低设备应用局限性的问题，最终达到提升设备应用质量并发挥组建控制应用效果的目的。另外，分析两类技术方案在实际应用中，智能化控制为其核心运行技术。实际应用中通过核心智能化技术的运行，实现了全站控制设备运行现状的监测以及运行性能的监测，及时针对设备运行中存在的问题及故障现象进行预警提示，最终达到提升系统运行可靠稳定性的目的。具体分析通过核心智能技术的运行应用，有效地减少了独立监测装置的安装数量，并且实现了系统控制的无障碍化。另外，ＤＣＳ系统及ＦＣＳ控制系统在应用中，其备件之间都可进行互换应用，有效降低因设备组件应用选择局限，造成了设备老化及运行成本升高问题。并且在实际运行中设备组件的互换应用，对系统控制运行中的智能性、可靠性、安全性、稳定性提升，奠定了良好的基础。
3.2基于系统性能的分析
通过对核电站的系统性能分析可以发现：仪控系统数字化改造使系统性能得到大幅度提高。在技术性能方面，DCS方案和FCS方案都可以满足核电站要求，尤其在火电站，DCS方案已相当成熟，用起来很顺利。采用的现场设备智能化和数字化的FCS方案也从根本上提高了测量精确度，大大提升系统性能。
3.3基于系统安全可靠性的分析
如果把DCS和FCS两种方案拿来比较可以知道，FCS可以对将要出现的故障进行预测，减少系统故障，具有很强的前瞻性维护效果。利用智能仪表的自我诊断和总线技术，可以连续监视出现的“先导性指示”，预测将要出现的故障。FCS可以进行状态监视，随时排查故障。
结语
当前我国核电站仪控系统数字化改造正处在发展中，从当前核电站的运行现状方面分析，核电站仪控系统的数字化改造存在一定的紧迫性和必要性。具体分析在落实核电站仪控系统数字化改造中，考虑系统控制的运行现状以及各组件设备的应用现状，设备系统的安全性问题。后期在落实核电站仪控系统数字化改造中，改造设计人员应确保系统改造中备件应用的多元化选择，另外还应注重落实系统控制运行中的全面监测，以及智能化预警技术的应用，以此提升核电站仪控系统数字化改造应用中的实际效果，提升核电站运行中的安全稳定性，并且达到合理控制核电站仪控系统运行中的应用成本，提升核电企业实际收益的目的。
参考文献
[1]王洪涛；顾毅．核电站模拟仪控系统数字化改造规划及实施策略［J］．核科学与工程，2014年3月．
[2]王家胜；洪振旻；胡平．核电站数字化仪控系统改造中的几种控制系统综合应用分析［J］．核科学与工程，2011，（08）．