核电厂仪表与控制
核电厂数字化仪表与控制系统的应用现状与发展趋势
核电厂数字化仪表与控制系统的应用现状与发展趋势1. 引言1.1 背景介绍核电厂作为清洁能源的重要组成部分，在电力生产中起着至关重要的作用。
随着数字化技术的不断进步和应用，核电厂数字化仪表与控制系统也逐渐成为核电行业的研究热点。
数字化仪表与控制系统的应用可以提高核电厂的效率、安全性和可靠性，降低运营成本，实现智能化管理。
深入研究核电数字化仪表与控制系统的应用现状和发展趋势，对推动核电行业的发展具有重要意义。
在此背景下，本文旨在分析核电数字化仪表与控制系统的应用现状，探讨其发展趋势，探讨数字化技术对核电行业的影响，并提出面临的挑战和解决方法，为政府和企业提供参考，推动核电数字化技术的应用和发展。
1.2 问题提出核电厂数字化仪表与控制系统的应用现状与发展趋势引言：随着数字化技术的不断发展和应用，核电厂的数字化仪表与控制系统也日益受到关注。
当前在核电行业中仍存在一些问题和挑战，例如老旧设备的更新换代、数字化技术的推广应用等方面还存在一定的困难。
需要对核电厂数字化仪表与控制系统的应用现状进行深入研究，分析其发展趋势，以及数字化技术对核电行业的影响，以便为未来的发展提供科学的指导和建议。
1.3 研究目的研究目的是探讨核电厂数字化仪表与控制系统的应用现状及发展趋势，深入分析数字化技术对核电行业的影响，并提出未来发展中可能面临的挑战与解决方法。
通过对当前数字化技术在核电厂中的具体应用进行深入研究，旨在为核电厂数字化仪表与控制系统的未来发展方向提供指导，促进该领域的技术创新和进步。
本研究也旨在引导政府和企业共同努力推动核电数字化技术的应用，促进核电行业的可持续发展和提升。
通过对数字化技术在核电领域中的实际应用情况进行全面调研和分析，为未来核电数字化仪表与控制系统的普及和完善提供参考和建议，为核电行业的发展注入新的动力和活力。
2. 正文2.1 核电数字化仪表的应用现状核电数字化仪表是指采用先进的数字化技术和智能化系统，对核电厂内的各种参数进行监测、测量和控制，实现对核电厂运行状态全面了解和精准控制的设备。
1核电厂仪表与控制
核电厂仪表与控制第一章：1.压水堆核电厂主要由核反应堆、一回路系统、二回路系统和其他辅助系统组成。
2.核电厂仪表与控制系统的功能可以归纳为三种：监视功能、控制功能、保护功能。
3.控制功能包括：1)反应堆控制系统：包括反应性控制、功率水平控制和功率分布控制。
2)蒸汽旁路排放控制系统：为了解决核岛和常规岛发生功率失配而设置的，它是功率控制系统的辅助系统，在常规岛发生短暂事故时，为了不使反应堆停堆，可将其功率由蒸汽旁路排放系统吸收。
3)稳压器压力和液位调节系统：为了调节维持一回路的工作压力不变，同时能保持一回路内水温和化学成分的均匀性。
4)蒸汽发生器水位调节系统：作用是保证使蒸汽发生器二次侧水位维持在整定值上，以便消除各种扰动，保证二回路系统的正常运行。
5)汽轮机调节系统：通过调节汽轮机进气阀对机组实施功率控制和频率控制等。
4.对安全级设备，必须制定清晰、完整、明确的技术规格书，在设计、制造、安装和运行的全过程都根据此规格书检查仪表及其供电设备。
第二章：1.自动控制是一门理论性很强的工程技术学科，自动控制原理是该学科的基础理论。
所谓自动控制就是在没有人直接参加的情况下，利用控制装置使被控制对象自动地按照预定的规律运行或变化。
2.如果系统的输出量与输入量之间不存在反馈，则叫做开环控制系统。
凡是系统输出量对控制作用能有直接影响的系统，都叫做闭环控制系统。
3.一般闭环控制系统：P94.阶跃相应的几个动态性能指标:调节时间Ts：也称为过度过程时间。
指响应曲线从输入信号开始，到最后进入偏离给定值的误差为±5%（或±2%）范围为Δ，并且不再越出这个范围的时间，记作Ts.调节时间是衡量控制系统快速性指标。
衰减比n和衰减率φ：衰减比表示振荡过程衰减的程度，是衡量过度过程稳定程度的动态指标。
5.前馈控制的原理是：当系统受到扰动时，立即从扰动作用取得信息，并以此通过控制器产生控制作用，以消除扰动时被控制量的影响。
《核电厂仪表与控制系统》第12部分-运行控制中心系统
远程停堆室(RSR)布置图
技术支持中心 （TSC）
技术支持中心的功能是在应急工况下为主控制室运行人员提供技术支持 。 技术支持中心内设有技术支持所需的人机接口资源，包括获取电厂状态 和信息、通讯设备等。技术支持中心内配备四台工作站，每台工作站带 两台平板显示器。技术支持中心不提供任何控制功能。
主控制区包括反应堆操纵员控制台、值长控制台、安全盘 、DAS盘和大屏幕信息系统等。
运行工作区为支持电厂运行的人员提供了一个靠近主控制区而又不 影响操纵员的区域。运行工作区设有一台工作站，配置两台平板显 示器，可以监视系统、主要部件和设备的状态。
值长办公室为值长监督和管理电厂提供场所。值长办公室内设置一 台工作站。
应堆冷却剂泵停止
级阀门
ห้องสมุดไป่ตู้
开启非能动余热导出系统下泄 触发安全壳内换料水箱（ 隔离阀并关闭安全壳内换料水 IRWST）安全注入 箱（IRWST）水槽隔离阀
安全壳隔离
启动安全壳再循环
非能动安全壳冷却系统启动 触发安全壳内换料水箱（ IRWST）排水至安全壳
主控制室 （MCR）/特点
➢AP1000的主控制室布局集中紧凑，设置了先进的人机接口资源，包括显 示画面(含大屏幕画面)、先进的报警系统和计算机化规程系统等，为操纵员 监视和控制电厂提供支持。主控制室中仅保留少量必需的硬接线控制开关， 用于安全系统及重大投资设备的控制。在正常运行和事故工况下，操纵员使 用统一的非安全级人机接口对安全级和非安全级的电厂设备进行监控；仅在 丧失非安全级人机接口的情况下，操纵员使用安全级人机接口监视电厂的安 全稳定运行，必要时则停闭电厂。
核电厂仪表与控制
压水堆核电厂操纵人员基础理论培训系列教材
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核电厂仪表与控制系统概述 自动控制与调节基本常识 核电厂反应堆功率检测仪表 核电厂过程参数检测仪表 核电厂反应堆控制系统 反应堆冷却机系统过程参数的控制 二回路过程参数的控制 汽轮机的控制和保护 反应堆保护系统 集散控制系统简述 核电厂控制室和信息系统
三、核电厂反应堆功率检测仪表
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1、核功率测量原理 ①核功率测量的特点是量程宽、响应快。通过中子注量率的测量可以方便地获取反应堆 功率、功率的变化率和功率分布的信息。有利于操纵人员监视反应堆的瞬变状态和越线 快速报警，还可以迅速地为功率调节系统和保护系统提供必要的信息。 ②核功率与热功率 反应堆的热功率，就是由反应堆燃料提供给冷却剂的总功率。 可用下式表示：
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③自动控制系统的类型： 1）恒值调节系统——这类系统的任务是维持被控制量等于一个给定的常值。该类系统需 要克服的是各种能使被控制量偏离给定值的扰动。控制的作用就是在有扰动输人时,尽快 使被控制量恢复到等于给定值。 2）随动系统——随动系统的给定值是一个不能预知的随时间变化的量,系统的任务是保 证被控制量以一定的精度跟随输人量的变化而变化。 3）程序控制系统——这类系统的输人量是一个已知的时间函数。系统的任务是使输出量 以一定的精度随输人量的变化而变化。 4）过程控制系统——当控制系统的输出量是温度、压力、流量、液位或pH值等一些变 量时,则称为过程控制系统。
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2、自动控制系统的性能特性 ①稳定性：稳定性是系统能够工作的重要条件。系统在扰动作用下，其输出要偏离原平 衡状态，产生偏差。当扰动消除后，经过一段时间，如果偏差能消除，则系统是稳定 的。否则就是不稳定的。 ②阶跃响应的几个动态性能指标： 1）最大动态偏差和超调量 2）调节时间（过渡过程时间） 3）衰减比和衰减率 ③静态误差：系统的时间响应结束后，被控制参数达到的稳定值与给定值之间的偏差， 成为静态误差，也叫稳态误差。 3、物理系统的数学模型 系统动态特性的数学表达式，叫做系统的数学模型。
核电厂数字化仪表与控制系统的应用现状与发展趋势
核电厂数字化仪表与控制系统的应用现状与发展趋势随着科技的迅猛发展，核电厂数字化仪表与控制系统在核电行业中的应用越来越广泛，这些先进的技术不仅提高了核电厂的安全性和可靠性，还提高了核电厂的运行效率和经济性。
本文将介绍核电厂数字化仪表与控制系统的应用现状与发展趋势。
一、应用现状1. 数字化仪表与控制系统在核电厂中的应用数字化仪表是指使用数字技术替代原有的模拟仪表，数字化控制系统则是使用数字技术替代原有的模拟控制系统。
数字化仪表与控制系统的应用，使得核电厂的监测、控制和保护等功能更加可靠和高效。
数字化仪表具有抗干扰能力强、精度高、易于维护等优点，而数字化控制系统具有分布式、智能化、网络化等特点。
目前，全球大部分核电厂已经采用了数字化仪表与控制系统，并且很多核电厂正在进行数字化改造。
数字化仪表与控制系统在核电厂的安全中扮演着非常重要的角色。
它们可以实时监测核电厂的运行参数，保证核电厂的安全性。
在发生异常事件时，数字化仪表与控制系统能够迅速响应，及时采取措施，减小事故的危害程度。
数字化仪表与控制系统的应用大大提高了核电厂的安全性。
数字化仪表与控制系统的应用还提高了核电厂的经济性。
由于数字化技术的应用，核电厂的运行效率得到了提高，能够减少人力资源的消耗，减小能源损耗，提高了核电厂的经济效益。
二、发展趋势1. 智能化数字化仪表与控制系统将会向着智能化的方向发展。
随着人工智能技术的发展，数字化仪表与控制系统将会具备更加智能的功能。
智能化的数字化仪表与控制系统将会更加自动化、自适应、自修复，能够更好地满足核电厂对于安全、高效、经济的要求。
2. 网络化未来的数字化仪表与控制系统将会更加网络化。
这将使得核电厂的信息化水平得到进一步提高，能够实现远程监控、远程维护等功能。
通过互联网，数字化仪表与控制系统能够实现更加智能的运行。
3. 安全性数字化仪表与控制系统在安全性方面将会有更进一步的提升。
核电厂运行过程中，对于安全性的要求是非常高的，数字化仪表与控制系统将会向着更加安全可靠的方向发展，能够更好地保证核电厂的安全。
《核电厂仪表与控制系统》第4部分-核电厂功率控制系统
≈0.1s
可见，由于缓发中子的存在，大大的延长了中子相邻两代之间的代时 间。考虑缓发中子功率增长2.7倍大约需要100s的间。这样的变化速度，用 移动控制棒就能控制了。
反应堆动态方程
如果反应堆内各点的中子注量率随时间的变化关系与它的空间位置无关， 则可把反应堆看成一个“点”来研究它的动态方程，常称为“点堆动态方程” ，用以研究缓发中子随时间的变化。
时应才等出于现 6，这一i组t i平均缓发时间是βiti，所有六组缓发中子总的平均缓发时间 i 1
瞬发中子和缓发中子（续）
后，中6 再子加两上代瞬间发的中平子均平时均间寿命，，而则考虑了缓发6中 子i61的i作itti用i ≈ 0.1s，可知
6
i ti
i 1
i 1 i 1
i t i 所以
当 （ 缓发中子1份m额k）时10，反3 应K堆/处K于瞬发临界状态
瞬发中子和缓发中子
热中子反应堆内的裂变反应主要是由热中子引起的。而裂变释放出来 的中子的能量很大，它要在介质中经过慢化、扩散直至或参加新的裂变， 或被吸收，或泄露到系统外。中子从产生到消亡所经历的平均时间称为中 子的平均寿命，它包含平均慢化时间和热中子平均扩散时间。对压水堆， 中子的平均寿命约为10-4s左右。这种伴随裂变反应释放出来的中子称为瞬 发中子，占中子总数99%以上。
通过改变控制棒的位置和一次冷却剂中硼的浓度来补偿反应性的变化。
5.1 核电厂功率控制概述（续）
核电厂功率控制的功能要求
1）反应堆的启动、停堆、升功率、降功率以及维持反应堆稳 态运行等功率调节；
2）允许负荷有10%FP的阶跃变化； 也能适应5%FP/分的功率线性变化；
3）实现功率分布的控制，使反应堆安全和经济性地运行；
核电厂安全重要仪表和控制系统标准体系概述
文 献标 志码 ：Ａ
Ａｂｔａ ｔ ｈ ｕｒｎ ｔｔｓａｄｄ ｖｌｐ ｎ ｌ ｆ ｕｌａ ｏ ｅ ｌｎｓ（ Ｐ ）ａ ｄｔｅｓ ｎ ａｄ ｒ ｕ ｌａ ｏ ｅ ｕ ｏ ｎｒ ｒ ｉｔ — ｓｒｃ ：Ｔ ｅｃ ｒ ｔ ａｕ ｎ ｅ ｅ ｍｅ ｔ ａ ｏ ｃ ｒ ｗ ｒ ａ ｔ Ｎ Ｐ ｎ ｔ ｄ ｒｓｏ ｃｅ ｒ ｗ ｒｉ ｏ ｒ ｕ ｔ ａｅ ｎｒ ｅ ｓ ｏ ｐｎ ｎ ｅ ｐ ｐ ｈ ａ ｆ ｎ ｐ ｎ ｃ ｙ ｏ ｄ ｃｄ ｈ ｎｔ ｎ ｎ ｃｐ ｓ ｆｈ ａ ｔ ａｄｓ ｎｆ ａ ｔｎｔ ｍｅ ｔ ｉｎ＆ｃ ｎｒｌｙｔｍｓ（＆Ｃ）ｆｒｐｅｓｒ ｅ— ａｅ ａ ｔｒ Ｐ ｎ ｅ ｕｅ ．Ｔ ｅｆ ｃｉ ｓ ｄｓｏ ｅ ｅｓｆ ｙ ｎ ｉ ｉｃ ｎ ｓ ｕ ｎａ ｏ ｕ ｏ ａ ｏｔ ｅ ｇｉ ｉ ｒ ｔ ｏｔ ｓ ｏｓ ｅ Ｉ ｏ ｒｓｕ ｚｄｗ ｔｒ ｅｃｏ Ｐａｄｒ— ｉ ｒ Ｎ
时， 占全 国总发 电量的 ６ 以上。同时 ， ％ 考虑到核 电的后 续发展 ， ２２ 年末 ， 到 ＯＯ 在建核电容量应保持在 １０ ０万 ｋ ８ Ｗ
在对 国外先 进 的核 电厂安全 重要 仪表 和控制 系统标 准体 系进行 分析 的基 础上 ， 绍 了压水堆 核 电厂 安全 重要 仪 表和 控制 系 统标 准 的 介
编制 策略 和体 系结构 。
关键 词 ：压水堆
核 电厂
安全 重要
仪表 和控制 系统
标 准体 系
中图分类 号 ：Ｔபைடு நூலகம்３ Ｌ６
核 电厂安全重要仪表和控 制系统标准体 系概述 章坚青 ， 等
核 电厂 安 全 重要 仪 表 和 控制 系统 标 准 体 系 概 述
Ｏｖ ｒ ｉｗ ｆｔ ｅ Ｓ ａ ｄ ｒ ｙ ｔ ｅ ｖｅ ｏ ｈ ｔ ｎ ａｄ Ｓ ｓｅｍ ｏ ａ ｅ ｙ ａ ｄ Ｓｉ ｉｃ ｎ ｎ ｔｕ ｆ ｒＳ ｆ ｔ ｎ ｇｎｆ ａ ｔＩｓｒ ｍｅｎａ ｉｎ ｉ ｔｔ ｏ
核电厂数字化仪表与控制系统的应用现状与发展趋势
核电厂数字化仪表与控制系统的应用现状与发展趋势随着科技的迅猛发展和人们对清洁能源的迫切需求，核能作为清洁、高效的能源方式备受关注。
而随着核电厂的发展，数字化仪表与控制系统在核电厂中的应用也越发重要。
本文将在此展开对于核电厂数字化仪表与控制系统的应用现状与发展趋势进行探讨。
一、应用现状1. 数字化仪表数字化仪表是核电厂中非常重要的一部分，它可以实时监测和显示重要的参数，为操作人员提供决策支持。
数控仪表可以有效提高核电厂的安全性和效率，确保核反应堆的稳定运行。
当前数字化仪表在核电厂中的应用已经十分广泛，各种参数的检测、监控和显示都离不开数字化仪表的支持。
2. 控制系统核电厂的控制系统是核反应堆的“大脑”，它对核反应堆进行全面的控制和监测，确保核反应堆的安全运行。
在核电厂中，控制系统的作用十分重要，它不仅需要保证反应堆的安全运行，还需要保证核电厂可以稳定、高效地发电。
目前核电厂的控制系统已经逐渐向数字化方向发展，数字化控制系统可以提高核电厂的自动化水平，减少人为因素对于核反应堆的影响。
二、发展趋势1. 数字化仪表与控制系统的整合随着科技的不断进步，数字化仪表与控制系统的整合已经成为未来的发展趋势。
数字化仪表可以实时获取各种参数的信息，并将这些信息传输给控制系统，控制系统可以根据这些信息进行反应堆的控制。
数字化仪表与控制系统的整合可以提高核电厂的自动化水平，减少人为因素的干扰，确保核反应堆的安全运行。
2. 数据互联网化数据互联网化是数字化仪表与控制系统的另一个发展方向。
通过数据互联网化，核电厂可以实现设备的远程监测和控制，人员可以通过远程监控平台对核电厂进行实时监测，及时发现问题并进行处理。
数据互联网化可以提高核电厂的运行效率，节约人力和物力成本，同时也可以提高核电厂的安全性和可靠性。
3. 人工智能技术的应用人工智能技术是当下的热门话题，它的应用也有望成为核电厂数字化仪表与控制系统的未来发展方向。
人工智能技术可以对核电厂的运行数据进行分析和处理，从而预测可能发生的故障和问题，并提供相应的建议和处理方案。
核电厂数字化仪表与控制系统的应用现状与发展趋势
核电厂数字化仪表与控制系统的应用现状与发展趋势【摘要】核电厂数字化仪表与控制系统作为核电厂重要的控制和监测设备，在现代化建设中起着至关重要的作用。
本文从引言、正文和结论三部分进行论述。
在阐述核电厂数字化仪表与控制系统的重要性及研究目的和意义。
在分析了核电厂数字化仪表与控制系统的现状、应用案例和发展趋势，重点探讨了数字化技术在核电厂的应用及数字化仪表与控制系统的优势和挑战。
在探讨了核电厂数字化仪表与控制系统的未来发展方向，并对整篇文章进行了总结与展望。
通过对核电厂数字化仪表与控制系统的分析，可以更好地了解其在核电行业中的作用和发展趋势，为未来的研究和应用提供参考和指导。
【关键词】核电厂、数字化、仪表、控制系统、应用现状、发展趋势、技术、优势、挑战、未来发展方向、总结、展望1. 引言1.1 核电厂数字化仪表与控制系统的重要性核电厂数字化仪表与控制系统作为核电厂的核心技术之一，在现代核电产业中扮演着至关重要的角色。
数字化仪表与控制系统通过将传感器、执行器等设备连接到数字处理单元上，实现了对核电厂各项运行参数的实时监测和控制，极大地提高了核电厂的运行效率和安全性。
在核电厂的运行过程中，数字化仪表与控制系统可以对各种参数进行快速、精准的监测和控制，避免了人为因素对核电厂安全运行的影响。
数字化仪表与控制系统可以实现远程监控和操作，大大提高了核电厂的智能化水平，减少了人工干预的需求，提高了工作效率。
数字化仪表与控制系统还可以实现数据的实时记录和存储，为核电厂的安全评估和事故分析提供了重要数据支持。
核电厂数字化仪表与控制系统的重要性不言而喻，它不仅是核电厂安全可靠运行的基础，也是实现核电厂智能化、数字化管理的关键技术之一。
随着核电产业的不断发展，数字化技术在核电厂中的应用将越发重要，对提高核电厂的运行效率、安全性和可靠性具有重要意义。
1.2 研究目的和意义核电厂数字化仪表与控制系统作为核电厂的重要组成部分，具有着至关重要的作用。
核电厂仪表和控制系统
可编辑ppt
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➢ 控制系统即是用来改变系统和设备运行状态以执行 电厂所要求的功能的手段，它既可以改变系统和设 备的状态，也可以维持系统和设备的运行参数在某 一指定范围之内。它通常由控制按钮、选择开关、 继电设备、接触器或断路器、定值器、放大器、驱 动器、控制台(屏)等设备组成。
➢ 控制系统的设计还应做到减少误操作的可能性，及 减轻由于系统的故障所造成的后果。
➢ 现代商用压水堆核电厂反应堆冷却剂系统一般有二至四 条并联在反应堆压力容器上的封闭环路。每一条环路由 一台蒸汽发生器、一台或两台反应堆冷却剂泵及相应的 管道组成，在其中一个环路的热管段上，通过波动管与 一台稳压器相连。一回路内的高温高压含硼水，由反应 堆冷却剂泵输送，流经反应堆堆芯，吸收了堆芯核裂变 放出的热能，再进入蒸汽发生器，通过蒸汽发生器传热 管壁，将热量传给蒸汽发生器二次侧给水，然后再由反 应堆冷却剂泵唧送回反应堆。如此循环往复，构成封闭 回路。整个一回路系统设有一台稳压器。一回路系统的 压力靠稳压器调节，且保持稳定。
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➢ 循环水系统主要用来为凝汽器提供凝结汽轮机乏汽的冷 却水。循环水系统分为：开式供水和闭式供水两类。
➢ 开式供水，是指以江河湖海为天然水源，冷却水一次通 过，不重复使用。若厂区地势较水源水位高，而水源水 位的涨落幅度又较大时，往往将循环水泵装设在水泵房 内。为避免由电厂排出的热水重新进入吸水口，排水口 应设在水流下游，且离吸水口有足够距离。
➢ 专设安全设施系统为核电厂重大的事故提供必要的应急 冷却措施，并防止放射性物质的扩散。
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可编辑ppt5来自➢ 二回路系统由汽轮机、发电机、凝汽器、凝结水泵、 给水加热器、除氧器、给水泵、蒸汽发生器、汽水 分离再热器等设备组成。蒸汽发生器的给水在蒸汽 发生器吸收热量变成蒸汽，然后驱动汽轮发电机组 发电。做功后的乏汽在凝汽器内冷凝成水。凝结水 由凝结水泵输送，经低压加热器加热后进入除氧器， 除氧水由给水泵送入高压加热器加热后重新返回蒸 汽发生器，如此形成热力循环。为了保证二回路系 统的正常运行，二回路系统也设有一系列辅助系统。
《核电厂仪表与控制系统》第3部分-控制系统的基本知识
核电厂仪表与控制基础单元目录
4.1 关于控制的基本概念 4.2 自动控制系统的性能要求 4.3 比较器 4.4 控制器 4.4.1 比例单元（P） 4.4.2 积分单元（I）
核电厂仪表与控制基础单元目录
4.5 控制通道 4.4.2 积分单元（I） 4.4.3 微分单元（D） 4.4.4 PID控制器
4.4.3 微分单元(D)
对于惯性较大的被控过程，往往希望能够根据被控变量的变化趋势而采 取预防性的调节措施。
理想微分控制规律的数学表达式为：
S(t) T dE(t) D dt
式中：TD：微分时间常数。 微分器的输出只与输入信号的变化速度 （dE/dt）成正比，其比例系数TD称为微 分时间常数。
S
KI
t2 t1
E(t ) dt
1
TI
t2 t1
E(t ) dt
传递函数为：
K 1 ，式中： R C
p P
I
01
I
2) PI控制器 （1) PI控制器的运算公式 比例积分控制规律的数学表达式为：
s(t )
KP
E(t )
1 TI
t0
E(t)dt
式中，KpE(t) 是比例项，
K P
T
比例器的整定是通过改变比例系数KP（或比例带δ）来实现比例器的 稳定工作。
比例器基本组成
(a)
测量值
+ 偏差
P
S
- E(t)
(kp)
整定值
(b)
R0 E
R1
[ ]R 1
S
传递函数为KP = R 0
M
M
(a) 为原理框图； (b) 为理想比例器的原理接线图
核电厂数字化仪表与控制系统的应用现状与发展趋势
核电厂数字化仪表与控制系统的应用现状与发展趋势核电厂数字化仪表与控制系统是指将传统的机械式、电子式仪器仪表与控制系统进行数字化改造，其中包括数字仪表、控制系统和人机界面等。
这一技术的应用对于提高核电厂的安全性、可靠性和经济性具有重要意义。
数字化仪表在核电厂的应用已经逐步普及。
数字化仪表的应用可以提高仪表的精度和稳定性，减少人为误差，提高工作效率。
数字化仪表还可以对监测数据进行传输和存储，方便数据分析和处理。
在新建核电厂中，数字化仪表已经成为主流。
核电厂控制系统的数字化改造也在不断进行。
数字化控制系统可以提高控制的精度和稳定性，减少人为误差，增强核电厂的安全性。
数字化控制系统还可以实现与其他系统的联网和数据共享，提高整个核电厂的运行效率。
在核电厂的扩建和升级改造中，数字化控制系统被广泛采用。
人机界面的数字化改造也在逐步推进。
人机界面是操作员与控制系统之间的接口，直接影响操作员对核电厂情况的掌握和决策的准确性。
数字化人机界面可以提供更直观、清晰的显示效果，方便操作员进行参数调整和故障诊断。
在核电厂中，数字化人机界面的应用也越来越广泛。
随着技术的不断进步和应用经验的积累，核电厂数字化仪表与控制系统的发展趋势主要有以下几个方面：一是系统集成化水平将进一步提高。
目前，核电厂中的数字化仪表、控制系统和人机界面往往独立存在，缺乏协同工作的能力。
未来，数字化仪表与控制系统的集成化水平将不断提高，实现数据的共享和协同处理，提高系统的整体性能。
二是智能化程度将进一步提高。
未来的核电厂数字化仪表与控制系统将具备更高的智能化水平，能够根据运行状况进行自主优化和调整。
人机界面将具备更高的智能化能力，能够根据操作员的习惯和喜好进行个性化定制，提高操作效率和工作满意度。
三是安全性将进一步提高。
核电厂数字化仪表与控制系统的应用需要具备高度的安全性和可靠性。
未来的发展趋势是通过加密、防护和安全监控等手段，提高系统的安全性。
数字化仪表与控制系统的应用还需要具备故障诊断和容错能力，及时发现和解决问题，保证核电厂的安全运行。
最新核电厂仪表和控制系统
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1．2．1 信息功能
➢ 核电厂的I&C系统监测核电厂的有关参数，并实时地提供给 操纵员，以便操纵员全面了解核电厂的运行状态，以利于最 佳控制核电厂的运行，同时对数据进行处理和存贮，支持核 电厂的最佳运行。信息功能主要包括：
➢ 仪表系统就如人体感觉器官，它存在于核电厂所有系统 的各个角落，用来把系统或设备的物理参数(如温度、 压力、流量、电压、电流等模拟量)或状态参数(开、关 等)告知运行人员。仪表系统通常包括传感器、放大器、 指示器、记录仪、限位开关、指示灯、继电设备、计算 机、打印机及其屏幕等。
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1)监测反应堆的中子通量水平及其变化率： 2)监测堆内中子通量分布及温度场分布； 3)监测核电厂的区域辐射剂量和工艺过程辐射剂量； 4)监测核电厂的工艺过程参数(核岛和常规岛的各工艺回路的
温度、压力、流量、液位)； 5)监测设备的状态、位置、运动速度(例如控制棒驱动机构、
主泵、汽机等的状态、位置、转速等)； 6)监测燃料元件包壳的破损； 7)监测冷却剂的纯度；
核电厂仪表和控制系统
➢ 核电厂把核能转变为电能进行发电。它包括核 岛和常规岛及BOP（电站辅助设施）。蒸汽发 生汽器把核岛和常规岛组合成一个整体，再加 上一些必要的辅助系统，构成一个完整的核电 厂。
➢ 现在国际上的核电厂主要有压水堆核电厂、沸 水堆核电厂、重水堆核电厂、气冷堆核电厂、 快中子堆核电厂等几种
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1．2．3 保护功能
➢ I&C系统的保护功能主要用于保护核电厂、环境及人员 的安全。并且当核电厂出现事故时，保护核电厂的主要 设备、人员的安全，控制放射性对环境的影响。它主要 包括：
核电站仪表与控制
核电站仪表与控制1、反应性控制燃料消耗、裂变物积累——反应性↘足够的剩余反应性需补偿一、压水堆反应性效应二、压水堆自稳自调特性三、反应性控制的功能要求及措施一、压水堆反应性效应1、燃料温度系数反应堆温度变化而引起反应性变化的效应铀238的共振吸收随温度变化引起的燃料温度的上升导致燃料有效吸收截面增大，中子吸收增大铀238的燃料温度系数总是负的，并且相应时间很短，仅零点几秒-2——-3pcm/℃2、慢化剂稳定系数温度↗，水膨胀，密度↘，慢化能力↘，使反应性↘温度系数是负的。
由于压水堆是载硼运行，温度升高时，硼毒作用将随硼密度小而下降，使反应性增大，故硼酸的反应性温度系数是正的。
因此，如果硼酸的浓度足够大，慢化剂温度系数将变为正的。
而压水堆在功率运行时，要求慢化剂温度系数是负的，该温度效应相应时间较长（约几秒），在反应堆温度效应反馈中起决定作用。
寿期初：满功率，有氙-20pcm/℃,限制在±100 pcm/℃寿期末：满功率，有氙-50pcm/℃,限制在±250 pcm/℃3、慢化剂压力系数在寿期开始时，慢化剂压力系数在慢化剂温度部分范围内是负的，但在功率运行下常是正的。
由于压水堆允许压力波动范围小，且压力变化所引起的变化不大，故可忽略。
4、慢化剂汽泡系数慢化剂汽泡系数反应了慢化剂汽泡量变化引起的反应性变化。
但是由于压水堆不允许沸腾，因此这个系数实际上不起作用。
二、压水堆自稳自调特性影响反应堆动态特性的主要因素：燃料温度系数和慢化剂温度系数压水堆温度系数总是设计成负的这个内部负反馈作用使反应堆具有自稳自调特性（固有）利于反应堆控制系统设计自稳性反应堆出现内、外扰动时，反应堆能维持原功率水平的特性。
eg：当反应堆引入一个正的反应性扰动时，中子通量将突然增加，燃料温度增加，慢化剂平均温度增加，由于温度效应产生一个负反应性效果，抵消了正反应性扰动，最后中子通量能基本上恢复到初始值。
自调性负荷变化时，反应堆自身能迅速达到热平衡eg：汽轮机负荷↗——转速↘——汽轮机阀门↗——蒸汽流量↗——蒸汽温度和压力↘——一回路冷却剂温度↘——（负温度系数产生一个正反应性）中子通量密度↗ ——燃料温度↗则会产生一个负反应性，最后反应性达到新的平衡状态。
《核电厂仪表与控制系统》第13部分-集散控制和信息系统
外部通信层将数据传输到其他通信网络，如应急指挥中心。
AP1000核电厂I&C系统概念性结构图
单元机组数字化仪控系统的功能子系统
➢运行与控制中心系统（OCS） ➢数据与显示处理系统（DDS） ➢保护与安全监测系统（PMS） ➢电厂控制系统（PLS） ➢汽轮机控制和诊断系统（TOS） ➢特殊监测系统（SMS） ➢多样性驱动系统（DAS） ➢辐射监测系统（RMS） ➢地震监测系统（SJS） ➢堆芯仪表系统（IIS） ➢控制棒控制系统 ➢控制棒棒位指示系统
13.1 DCIS概述
13.1 DCIS概述
集散控制和信息系统 distributed control and Information system（DCIS） 以计算机、控制、通信和屏幕显示技术为基础，由一个过程控制级和一个 过程监控级通过通信网络为纽带组成的多计算机系统。
实现对生产过程的数据采集、控制、显示和操作功能，并实现数据共享。 其主要特点是分散控制、集中操作、数据共享、分级管理、配置灵活、组态
核电厂仪表与控制基础
第13单元 集散控制和信息系统(DCIS)
第13单元目录
13.1.DCIS概述 13.2.AP1000核电厂仪控系统的特点 13.3 Common Q 平台技术 13.4 Ovation平台技术 13.5 AP1000 DCIS系统数据通信 13.6.仪控系统供电要求 13.7.结束语
➢电厂压缩空气系统 ➢取水泵房 ➢除盐水生产系统 ➢循环水系统
除了“运行与控制中心系统（OCS ）和数据与显示处理系统（DDS） ”以外，其他系统都是独立运行的 。所有的这些系统都与控制室通讯 并产生数据，多数系统都能接受操 纵员的命令。
核电厂仪表与控制
1.核电厂控制分为两部分：反应堆功率控制、过程控制。
2.过程控制主要是指对热传输的压力、液位、流量等控制以及二次冷却剂和汽轮机及旁排等的控制。
3.调节核电厂功率的手段有功率补偿棒组、温度调节棒组、硼溶液的稀释和加硼。
4.大多数核电厂功率运行的控制方案采用的是漂移一回路平均温度的折中方案。
5.控制棒根据用途的不同，分为安全棒、补偿棒、调节棒。
6.稳压器压力调节的控制手段有稳压器水空间内电加热器的加热、稳压器顶部的喷雾器的冷却、安全阀组的保护排放。
7.蒸汽发生器水位受到很多因素影响，它取决于反应堆冷却剂温度、蒸汽流量、给水温度和给水流量。
8.正常情况下，蒸汽发生器给水流量由给水泵和给水调节阀控制，蒸汽流量则取决于向汽轮机输送的蒸汽流量，但此流量还受到一回路传递热量而产生的蒸汽产量限制。
9.汽轮机调节系统通过调节汽轮机进汽阀来调节汽轮机进汽量来实现调节目的。
10.通过调节汽轮机进汽阀对机组实施功率控制、频率控制、压力控制、应力控制。
11.D/A转换器称为数字模拟转换器，它是把数字转换为模拟量。
12.A/D转换器称为模拟数字转换器，它是把模拟量转换为数字量。
13.计算机系统把连续变化的量变成离散的量就必须进行采样，采样频率是否越高越好？为什么？经验告诉我们，采样频率越高，取样结果的离散模拟信号转换成的数字信号就越接近输入模拟信号，但是，如果采样频率过高，在实时控制系统中将会把许多宝贵时间用在采样上，而失去了实时控制机会。
14.采样定理也叫香农采样定理证明如果采样后的信号可以精确的复原为原来的输入信号，则必须满足采样频率不小于模拟频谱的最高频率的2倍。
15.数字化计算机监控系统的类型，随着技术的发展，基本可以分为直接数字控制系统、集散控制系统、现场总线技术控制系统。
16.DCS英文和中文各是什么？并详述DCS的结构体系及其功能。
Distributed control system 集散控制系统DCS的结构体系一般由操作站、通信网络、现场控制站等组成。
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1.核电厂控制分为两部分：反应堆功率控制
过
2.过程控制主要是指对热传输的压力液位、流
等控制以及二次冷却剂和汽轮机及旁排
等的控制。
3.调节核电厂功率的手段有功率补偿棒组
调节棒组硼溶液的稀释和加硼
4.大多数核电厂功率运行的控制方案采用的是
平均温度的折中方案
5.控制棒根据用途的不同，分为安全棒补偿棒
调节棒
6.稳压器压力调节的控制手段有
稳压器水空间内电加热器
的加热、稳压器顶部的喷雾器的冷却、安全阀组的
保护排放
7.蒸汽发生器水位受到很多因素影响，它取决于反应堆冷却剂温度、蒸汽流量、给水温度和给水流量
8.正常情况下，蒸汽发生器给水流量由给水泵_______ 和给水
调节阀控制，蒸汽流量则取决于向汽轮机输送的蒸汽
流量，但此流量还受到回路传递热量而产生的
蒸汽产量限制。
9.汽轮机调节系统通过调节汽轮机讲汽阀来调节
1.核电厂控制分为两部分：反应堆功率控制
过
10.通过调节汽轮机进汽阀对机组实施
功率控制、频率控
字 转换为模拟量
拟量 转换为数字量 。
13.计算机系统把连续变化的量变成离散的量就必须进行采 样，采样频率是否越高越好？为什么?
经验告诉我们，采样频率越高，取样结果的离散模拟信
号转换成的数字信号就越接近输入模拟信号，但是，如果采 样频率过高，在实时控制系统中将会把许多宝贵时间用在采 样上，而失去了实时控制机会。
频率不小于模拟频谱的最高频率的
现场总线技术控制系统 16.DCS 英文和中文各是什么？并详述 DCS 的结构体系及其功 能。
Distributed control system 集散控
压力控制 应力控制
11.D/A 转换器称为 数字模拟转换器
,它是把数
12.A/D 转换器称为 模拟数字转换器
,它是把仝
14.采样定理也叫 香农采样定理 证明如果采样后的
信号可以精确的复原为原来的输入信号，则必须满足
采样
15.数字化计算机监控系统的类型， 随着技术的发展，基本可 以分为直接数字控制系统
集散控制系统
DCS 的结构
体系一般由操作站、通信网络、现场控制站等组成。
操作站 位于控制站的上层，它通过通信网络与现场控制站交换信息。
操作站提供高分辨率显示终端和其他用以操作监视的输入 输出终端设备，以方便操作员使用，并迅速而准确地实现对 现场生产过程的直接操作，另外还设有工程师站，用于系统 生成、修改和维护。
集散控制系统一般还采用双总线冗余通信网络结构，以 提高通信的可靠性。
而且通过网关，可以与其他网络进行通 信。
集散控制系统的现场控制站，一般分散就近安置在生产现 场，实现对生产过程数据采集和实时控制。
同时将相关信息 上传到操作站，并接受操作站下传的控制指令。
的隔离，其安全分级 就高不就低
18. 核电厂逻辑控制保护系统主要有哪几个作用? 1.测量异常事件功能 2.启动安全保护功能
3.联锁和 旁通
控制功能
19. 保护系统的最终目的是什么？按照其执行保护功能的不 同可分为哪3个子系统？其功能分别是什么?
目的是保证反应堆三道屏障完好，避免反应堆在不允许 范围内运行或是缓解事故后果， 保护核电厂重要设备、
17.隔离器件用于
安全级 和 非安全级 设备之间
环境、
人员的安全。
反应堆事故停堆系统专设安全设施触发系统联锁控
制系统反应堆事故停堆系统：实现紧急停堆功能专设安全设施触发系统：在反应堆发生失水事故或蒸汽管道破裂事故时，触发停堆，并提供信号触发专设安全设施。
联锁控制系统：由允许信号系统和联锁信号系统组成
允许信号系统：在反应堆正常启动、停闭或者提升功率过程中，或在某些特殊情况下，为运行更安全，允许保护系统改变某些设备或某些安全变化系统状态信号。
联锁信号系统：当出现某些异常情况而又要避免反应堆事故停堆时，这些信号限制反应堆功率以避免达到紧急停堆阈值触发停堆保护，并且像某些允许信号那样朝更安全方向改变核电厂运行状态。
20.单一故障准则：保护系统的任何单一故障或单次事故均不妨碍系统的保护功能，即在单一故障时不影响系统功能实现，能完成所要求的保护任务。
21.故障安全准则：当设备故障时，应使设备处于有利于反应堆安全的状态下。
22. 控制系统基本组成示意图:
和 显示部分 组成。
组成。
25.数字仪表的分辨率是指 仪表在最低量程上最末一位数字 改变一个
字所表示的物理量
26. 过程测量的参数包含哪些参数? 电气压力液位流量温度转速
27.
绝对压力：以绝对真空为零点计算的压力， 为介质的真实 压
力。
28. 表压力：相对于大气压的压力， 其值为绝对压力与当地大 气压之差。
24.传感器是由
敏感元件 禾口 转换放大部分 部分
29.压力测量仪表按照原理的不同可以分为:
液柱式、弹
性式
活塞式压力计 等。
应用最多的是 弹性式
定值器
转换传送部分
23.检测仪表基本是由
检测部分
常用的测试体有膜盒、波纹管、弹簧管、膜片。
30.液柱式压力表是应用静力学公式为P=p gh
30.压力变送器框图
被测量测试体中间量敏感元件电信号转换单元
标准信号
31.电测式压力计一般由压力敏感元件转换元
测量电路组成。
32.差压式流量计也叫节流式流量计，是利用Y流体流经节流装置所产生的静压差来显示流量大小的
种流量计。
33.差压式流量计由节流装置引压管路和差压变
送器三部分组成。
34.节流式流量计的节流装置有节流孔板喷嘴
文丘里管
35.无任何附加节流件或插入件时，无附加压力损失的流量计
是弯管流量计
36.核电厂中用于温度测量的仪表主要有两类: 接触式测
非接触式测温
37.热电阻温度计原理?
利用某些物质的电阻温度特性。
38.热电偶的工作原理?
利用热电效应的物理现象，即当两种不同材料的导体A、B 两端连接成通路时，由于两端温度不同，就会在线路内产生电动势E。
39.堆内堆外所用的探测器有所不同，压水堆堆内采用的探测
器是微型裂变室或自给能探测器；堆外采用的核探测器是涂硼正比计数管Y补偿电离室
及长中子电离室40. 目前在常用核测量系统中，特定中子敏感介质一般常用
B10
和U235等材料。
41.涂硼正比计数管核探测器一般用于测量较低中子注量率
，所以它一般用于源量程的探测。
Y辐射
本底可以忽略不计的情况下，以保证测量的42.长中子电离室一般用在较大中子注量率水平而且
准确性。
目前压水堆核电厂就常用这类型的探测器作为
率量程使用。
43. Y补偿电离室一般用在有较大Y辐射本底的而不能忽略
其影响的情况下使用，目前压水堆核电厂常用
功率量程
、功率量程
长中子电离室
制功能 和保护功能
系统
的系统是堆外核测量系统。
50.核电厂仪表控制系统及其供电设备的安全级分为
类: 52.具有相同绝对误差的两台仪器，量程大的仪表的 小于量程小的仪表。
54.一台S 级的仪表，仅说明合格仪表的最大引用误差不会超
准确度。
（判断题用）
这种探头作为 中间量程
44.堆外核测量系统一般分为三个量程:
源量程
中间量
45.源量程 B10计数管
中间量程
Y 补偿电离
46.核电厂仪表控制系统的三大基本功能:
信息功能 、控
47.核测量系统包括堆外核测量系统
和 堆内核测量
48.用来测量 堆芯注量率分布 和反应堆物理启动时
测量堆内中子注量率
的系统是堆内核测量系统。
49.
51.根据核电厂检测仪表所测量物理量的不同，
般分为三大
53.实际应用中，仪表精度等级是根据
来确定。
过S %,而不能认为它在各刻度点上的示值误差都具有
S %的
55.坪区的工作电压范围称为坪长。
56. 坪区内探测器输出信号变化的百分数与坪长之比为坪斜。
57.坪长越长说明探测器可话用于较宽的外加电压，便于高压
电源设计和调整，坪斜越小说明探测器输出信号受外加高压电源影响越小，稳定性越好
58.如图哪部分是回差（变差）哪部分是死区?。