卡拉奇核電廠(chǎng)全范圍模擬機(jī)設(shè)計(jì)管理

苗淼

【摘要】全范圍模擬機(jī)是核電廠(chǎng)開(kāi)展操縱員培訓(xùn)、取證考試、應(yīng)急演練的重要設(shè)備，尤其在首臺(tái)機(jī)組建設(shè)中發(fā)揮巨大作用。本文以巴基斯坦卡拉奇2號(hào)機(jī)組全范圍模擬機(jī)項(xiàng)目為例，全面介紹了模擬機(jī)合同執(zhí)行過(guò)程中設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)更新的管理方法，為其他核電廠(chǎng)模擬機(jī)設(shè)計(jì)管理提供參考。

【關(guān)鍵詞】全范圍模擬機(jī);數(shù)據(jù)更新;設(shè)計(jì)管理 【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.35.032

1、前言

全范圍模擬機(jī)是核電廠(chǎng)建設(shè)中的關(guān)鍵設(shè)備和重要節(jié)點(diǎn)，在商運(yùn)后同樣發(fā)揮重要作用。本文以巴基斯坦卡拉奇2號(hào)機(jī)組（以下簡(jiǎn)稱(chēng)K-2機(jī)組）全范圍模擬機(jī)為例，介紹模擬機(jī)的設(shè)計(jì)管理和數(shù)據(jù)更新管理，為模擬機(jī)項(xiàng)目管理提供參考。

2、模擬機(jī)介紹

核電全范圍模擬機(jī)項(xiàng)目是以軟件為主體的軟硬件系統(tǒng)集成項(xiàng)目。為實(shí)現(xiàn)對(duì)核電廠(chǎng)主控室的全范圍仿真并為核電運(yùn)行、應(yīng)急、事故場(chǎng)景教學(xué)提供條件，供應(yīng)商需使用軟件對(duì)核電廠(chǎng)的全廠(chǎng)設(shè)備進(jìn)行功能模擬仿真，最終實(shí)現(xiàn)讓核電運(yùn)行操作人員能夠在1：1的主控室環(huán)境下，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)模擬電廠(chǎng)的正常操作，并通過(guò)全范圍模擬機(jī)軟件的特殊設(shè)置，實(shí)現(xiàn)對(duì)核電廠(chǎng)可能發(fā)生的突發(fā)事件的響應(yīng)操作。

K-2全范圍模擬機(jī)由硬件部分和軟件部分組成。硬件主要包括分別布置在模擬機(jī)控制室、教練員工作室、計(jì)算機(jī)機(jī)房等房間中的盤(pán)臺(tái)、儀表、操作員站、服務(wù)器、UPS、外設(shè)和各設(shè)備之間的連接插件、線(xiàn)纜等;模擬機(jī)軟件系統(tǒng)主要由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件、RINSIM仿真軟件平臺(tái)、電廠(chǎng)系統(tǒng)模型軟件等組成。

3、模擬機(jī)設(shè)計(jì)管理

全范圍模擬機(jī)可用處于核電廠(chǎng)建設(shè)過(guò)程的關(guān)鍵路徑上，這對(duì)模擬機(jī)的項(xiàng)目管理工作提出了高效、可控的核心要求，其中模擬機(jī)設(shè)計(jì)管理是模擬機(jī)管理工作的重中之重。下面將從培訓(xùn)中心設(shè)計(jì)管理與模擬機(jī)接口文件管理兩方面進(jìn)行介紹。

3.1培訓(xùn)中心

整套模擬機(jī)設(shè)備安裝在培訓(xùn)中心內(nèi)，培訓(xùn)中心是操縱員開(kāi)展培訓(xùn)活動(dòng)的重要場(chǎng)所。根據(jù)房間功能不同，培訓(xùn)中心內(nèi)各房間可大致分以下三類(lèi)：

（1）核心房間，包括模擬機(jī)大廳、教練員室、遠(yuǎn)程停堆室、技術(shù)支持中心、UPS等房間。這些房間中的裝修風(fēng)格、設(shè)備型號(hào)、系統(tǒng)畫(huà)面、照明、溫濕度等方面應(yīng)完全模擬核島主控室。

（2）功能房間，主要用于電廠(chǎng)操縱員進(jìn)行培訓(xùn)，包括綜合教室、計(jì)算機(jī)教室、遠(yuǎn)程培訓(xùn)、教務(wù)辦公等。電廠(chǎng)操縱員的基礎(chǔ)理論培訓(xùn)、電廠(chǎng)應(yīng)急演練任務(wù)等均在這些房間內(nèi)實(shí)施。

（3）公用房間，主要是為上述房間提供配電、通風(fēng)、恒溫恒濕、通訊等的功能用房。

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，為滿(mǎn)足模擬機(jī)在核電廠(chǎng)裝料前12個(gè)月可用以及與模擬機(jī)房間與核島主控室布置一致的要求，要求培訓(xùn)中心內(nèi)模擬機(jī)相關(guān)房間的設(shè)計(jì)應(yīng)按照核島儀控系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，但根據(jù)出圖計(jì)劃，核島儀控系統(tǒng)設(shè)計(jì)晚于培訓(xùn)中心的施工圖設(shè)計(jì)。這就導(dǎo)致在培訓(xùn)中心完成施工設(shè)計(jì)時(shí)，模擬機(jī)相關(guān)房間和核島主控室的環(huán)境要求尚未確定，而模擬機(jī)相關(guān)房間和核島主控室的環(huán)境要求不確定又導(dǎo)致培訓(xùn)中心的施工圖設(shè)計(jì)無(wú)法完成。

針對(duì)此現(xiàn)象，從培訓(xùn)中心的定位、功能、工程進(jìn)度等進(jìn)行分析后認(rèn)為，首先，在項(xiàng)目開(kāi)展初期，應(yīng)要求模擬機(jī)供貨商及時(shí)把對(duì)培訓(xùn)中心模擬機(jī)相關(guān)房間需求發(fā)給設(shè)計(jì)院，這些資料包括電源要求、需求房間面積、設(shè)備安裝方式、負(fù)荷分配、電纜敷設(shè)、照明調(diào)節(jié)系統(tǒng)接口、溫濕度、通風(fēng)、清潔度、火災(zāi)報(bào)警等。設(shè)計(jì)院收到上述要求后應(yīng)在子項(xiàng)詳細(xì)設(shè)計(jì)過(guò)程中給與考慮和實(shí)現(xiàn)功能，并及時(shí)與模擬機(jī)供貨商溝通分歧;其次，核心房間和其他房間可分步設(shè)計(jì)，即先將其他房間的詳細(xì)設(shè)計(jì)和設(shè)施固化，核心房間可依照參考電站完成相應(yīng)的土建設(shè)計(jì)，預(yù)留出模擬機(jī)設(shè)備的安裝設(shè)計(jì)，待模擬機(jī)和核島主控室設(shè)計(jì)提資完成后再進(jìn)行補(bǔ)充。

3.2模擬機(jī)接口文件

模擬機(jī)接口文件主要分為設(shè)計(jì)文件、設(shè)備文件和運(yùn)行文件。

設(shè)計(jì)文件包括各系統(tǒng)手冊(cè)、報(bào)警手冊(cè)、I/O清單、定值手冊(cè)、ISO圖、主控室和遠(yuǎn)程停堆站布置圖、堆芯熱工參數(shù)、驗(yàn)證曲線(xiàn)、PSAR和FSAR等。

設(shè)備文件包括DCS的功能描述文件、I/O清單、系統(tǒng)邏輯組態(tài)、系統(tǒng)畫(huà)面組態(tài)等;T/G包的系統(tǒng)手冊(cè)、特性曲線(xiàn)等;主控室設(shè)備文件和其它設(shè)備文件。

運(yùn)行文件主要指運(yùn)行規(guī)程，即總體規(guī)程、分系統(tǒng)規(guī)程、報(bào)警規(guī)程、異常規(guī)程和事故規(guī)程。

設(shè)計(jì)文件和設(shè)備文件主要用于建立核電廠(chǎng)工藝系統(tǒng)0層設(shè)備模型、DCS1層邏輯組態(tài)和2層畫(huà)面開(kāi)發(fā)以及主控室硬件設(shè)備的采購(gòu)。運(yùn)行文件主要用于編制模擬機(jī)測(cè)試規(guī)程和開(kāi)發(fā)DCS規(guī)程類(lèi)畫(huà)面。

同時(shí)，模擬機(jī)還有一些輸出文件，主要包括設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)、測(cè)試規(guī)程和其它文件。

設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)包括廠(chǎng)房條件需求設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)、DCS2層仿真設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)、教控臺(tái)應(yīng)用開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)、盤(pán)臺(tái)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)、接口軟件說(shuō)明書(shū)、配電系統(tǒng)說(shuō)明書(shū)、攝像監(jiān)控系統(tǒng)說(shuō)明書(shū)、第三方儀控系統(tǒng)說(shuō)明書(shū)、分系統(tǒng)模型設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)等。

測(cè)試規(guī)程包括測(cè)試大綱、分系統(tǒng)測(cè)試規(guī)程、DCS人機(jī)界面測(cè)試規(guī)程、應(yīng)用軟件測(cè)試規(guī)程、硬件測(cè)試規(guī)程、綜合測(cè)試規(guī)程、故障測(cè)試規(guī)程以及瞬態(tài)測(cè)試規(guī)程。

其它文件主要包括用戶(hù)手冊(cè)、培訓(xùn)和安裝手冊(cè)等。

3.3 接口交換

K-2機(jī)組模擬機(jī)接口管理方式采用接口管理。根據(jù)模擬機(jī)供貨商的需求，建立模擬機(jī)提資數(shù)據(jù)需求清單，依據(jù)此清單將接口文件進(jìn)行分類(lèi)、編碼、標(biāo)注提資方式和需求時(shí)間等信息。

（1）接口傳遞

K-2機(jī)組模擬機(jī)接口資料傳遞主要有3式：文件分發(fā)、ICM接口傳遞和文函。文件分發(fā)主要涵蓋系統(tǒng)手冊(cè)、定值手冊(cè)、報(bào)警手冊(cè)、施工設(shè)計(jì)圖紙、運(yùn)行規(guī)程等，通過(guò)文檔分發(fā)形式在收到后直接分發(fā)模擬機(jī)供貨商;已建立ICM接口交換的設(shè)備，將收集的接口文件整理匯總后定期傳遞給模擬機(jī)供貨商;其他沒(méi)有建立ICM接口的設(shè)備，以信函方式發(fā)送采購(gòu)部進(jìn)行提資。

（2）接口管理

每月定期梳理接口的提交和完成情況，對(duì)于未按時(shí)完成的接口進(jìn)行預(yù)警，必要時(shí)組織相關(guān)方召開(kāi)協(xié)調(diào)會(huì)。

模擬機(jī)的開(kāi)發(fā)工作涉及大量且繁雜的設(shè)計(jì)、設(shè)備文件。各類(lèi)設(shè)計(jì)、設(shè)備文件提交日期各不相同，因此建議在模擬機(jī)合同簽訂前建立各類(lèi)文件、數(shù)據(jù)的需求清單并在合同中予以明確，以降低因提資原因造成模擬機(jī)開(kāi)發(fā)延期的風(fēng)險(xiǎn)。

4、模擬機(jī)數(shù)據(jù)更新管理

為保障機(jī)組按期獲得裝料許可證和商運(yùn)前電廠(chǎng)操縱員具備持證上崗，模擬機(jī)需要在裝料前12個(gè)月具備培訓(xùn)條件。為滿(mǎn)足該條件，模擬機(jī)在首次交付時(shí)的軟件版本所采用的的數(shù)據(jù)往往是參考機(jī)組的測(cè)試版本，與項(xiàng)目實(shí)際機(jī)組數(shù)據(jù)具有不小的偏差。因此，在模擬機(jī)合同中會(huì)明確兩次數(shù)據(jù)更新，來(lái)修正前期與機(jī)組真實(shí)數(shù)據(jù)的偏差。這兩次更新分別是模擬機(jī)初步更新（PUAT）和模擬機(jī)最后更新（FUAT）。

PUAT和FUAT的側(cè)重點(diǎn)不同，PUAT側(cè)重商運(yùn)后參考機(jī)組DCS、TCS數(shù)據(jù)的更新，是以參考機(jī)組調(diào)試數(shù)據(jù)為基線(xiàn)，正確地完成模擬機(jī)更新;FUAT是基于參考機(jī)組首次換料后的運(yùn)行數(shù)據(jù)，以參考機(jī)組運(yùn)行數(shù)據(jù)為基線(xiàn)，正確地完成模擬機(jī)更新。這兩次數(shù)據(jù)更新在相關(guān)流程上有相似之處，但PUAT更側(cè)重DCS、TCS數(shù)據(jù)的更新，而FUAT更側(cè)重?fù)Q料大修后的堆芯數(shù)據(jù)收集和機(jī)組改造。以PUAT為例介紹相關(guān)實(shí)施流程，如圖3。

經(jīng)歷兩次更新后，模擬機(jī)整體功能應(yīng)與核島主控室保持一致，能夠較好的滿(mǎn)足操縱員培訓(xùn)、取證考試、應(yīng)急演練等要求。在FUAT通過(guò)后，模擬機(jī)供貨商將會(huì)頒發(fā)最終數(shù)據(jù)更新驗(yàn)收證明書(shū)，同時(shí)模擬機(jī)進(jìn)入為期3個(gè)月的最后階段軟件質(zhì)量擔(dān)保期。模擬機(jī)軟件質(zhì)量擔(dān)保期結(jié)束時(shí)，買(mǎi)方頒發(fā)模擬機(jī)的最終驗(yàn)收證書(shū)（FAC）給模擬機(jī)供貨商，模擬機(jī)項(xiàng)目至此結(jié)束。

小結(jié)：

對(duì)于新建核電廠(chǎng)而言，全范圍模擬機(jī)作為操作員培訓(xùn)的重要設(shè)施，不僅為未來(lái)核電廠(chǎng)培養(yǎng)優(yōu)秀操作人員，還能夠?qū)﹄姀S(chǎng)的部分設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證，本文整理的K-2機(jī)組模擬機(jī)項(xiàng)目執(zhí)行過(guò)程中的一些經(jīng)驗(yàn)，為后續(xù)其他核電項(xiàng)目模擬機(jī)合同談判和合同執(zhí)行提供參考和建議。

參考文獻(xiàn)：

[1]冉曉隆.“華龍一號(hào)”全范圍模擬機(jī)軟件配置管理[J].設(shè)備管理與維修，2020，2：7-8.

[2]陳焰.核電站全范圍模擬機(jī)培訓(xùn)中心設(shè)計(jì)管理分析[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2018，17（8）：70-71.

[3]雷靜.核電廠(chǎng)全范圍模擬機(jī)數(shù)據(jù)升級(jí)與測(cè)試關(guān)鍵技術(shù)[J].計(jì)算機(jī)仿真，2019，36（12）：93-96.