核电站试验阀门验证辅助计算软件开发

刘慕缘，张瑞华，何健蓉，张进松，干炯申

（中核核电运行管理有限公司 维修三处，浙江 嘉兴 314300）

PTRIS001（安全注入和安全壳隔离阶段A 的综合试验），该项试验是在反应堆处在换料后的维修冷停堆工况（准备向一回路充水时）时执行的试验，且是大修进程的关键路径，整个试验在顺利的情况下需7h 左右。若有设备等其他异常情况，整个试验过程则要有17h 之多。试验过程中有两个环节需要大量人力与时间来进行验证：①设备的动作情况；
②阀门的动作时间。在以往的试验中，曾出现过设备初始状态与试验要求不一致而导致试验失败的案例。试验中需要多人从几百条试验日志中找出需要的试验量来验证阀门的动作时间，两种情况中都极易出现差错，导致试验时间增加或失败。其涉及阀门个数高达89 个，部分阀门动作时间要求精度高，关闭时间≤1，这就对阀门变位时间精度提出了很高的要求。所以，需要开发试验阀门验证辅助计算软件来解决上述问题。

本项目已研发出一款可自动计算阀门变位时间及状态的可视化软件，实现对运行需求的阀门变位时间自动运算及状态显示，从而解决现场由于软件限制需手动记录及计算导致的试验时间冗长及计算误差，提高试验效率，节省大修主线时间。通过对KIT 系统平台软件的二次开发及组态，在主控操作员站中增加显示画面的方式来实现试验系统设备状态的整体显示和试验过程中的阀门时间自动辅助计算。此系统预留扩展功能，方便后续自行增加对应的试验系统。

目前已完成秦二厂1、2 号机组试验阀门验证辅助计算软件的开发调试工作，已完成PT2RIS001/EIE001 两个试验调试，满足最初设计的功能要求：①实现试验系统设备状态的整体显示，符合操纵员试验的操作需求；
②可正确自动计算动作时间，验证与当前手动计算一致，实现试验阀门时间自动辅助计算；
③具有扩展功能，可增加其他试验规程。经评估已满足研究目标。

开发过程：本套软件主要针对秦二厂1、2 号机组HOLLiAS MACS 系统软件平台进行应用，与采用HOLLiAS MACS 系统软件平台的其他电厂具有完全的兼容性，其他同平台项目也可以采用本方法进行阀门动作试验。基于电站计算机系统（KIT）平台进行二次开发及组态，采用应用开发补丁的方式，通过新增功能页面实现阀门动作时间自动计算的功能，可以将本补丁包安装到工程师站，修改当前运行的工程，然后下装操作员站，整个软件升级过程不影响服务器的运行，不会导致服务器失效。本次开发的RIS、EIE 试验规程中的所有阀门的到位时刻、阀门动作时间已满足规程设计需要，在模拟体完成软件的安装及调试工作。另外，此次研究还具有扩展功能，后续再增加其他试验规程时，设备状态的整体显示画面只需修改图符的开限位、关限位点名和域号信息，新增阀门动作时间画面时，选择本阀门时间自动计算画面作为模板，可按照本计算方法进行其他试验计算。

对于此研发项目，其关键技术为如何通过本程序，在电站计算机系统（KIT）平台软件上进行试验系统设备状态的整体显示，并对显示阀门动作时间进行自动计算，具有其扩展性。为解决上述问题，主要通过以下3 个技术方案来实现上述3 种功能：

2.1 试验系统设备状态的整体显示

集成需监测的试验设备状态至电站计算机系统（KIT）可视化界面，将目前试验前需要的设备集成至监视界面，通过电站计算机系统（KIT）可视化界面确认所有设备是否在要求位置来实现试验系统设备状态的整体显示，从而避免因为设备状态不对而导致试验失败，节约逐个查询时间。本程序包含试验前所有阀门状态的自动确认，并提示试验条件是否已具备。

其主要工作按照操纵员试验的具体情况，人性化为增加试验系统设备状态显示页面，按工艺系统、按列进行归类，比如RIS 系统增加A 列和B 列两幅页面，分为RIS 系统A 列所有设备状态和B 列所有设备状态，设备状态采用列表的方式分类进行排列，显示风格与原有系统保持一致，如图1 所示。

图1 RIS系统A列设备状态显示示意图Fig.1 Schematic diagram of the status display of equipment in column A of the RIS system

试验开始前，需要确认设备状态是否满足初始要求。初始要求开启的阀门，开限位为红色，关限位为灰色时，初始状态是否满足列显示黑色√，其他情况显示红色×；
初始要求关闭的阀门，开限位为灰色，关限位为绿色时，初始状态是否满足列显示黑色√，其他情况显示红色×。

可以通过每个页面上的按钮链接到其他页面查看其他设备状态，例如打开第一个页面时，按钮组的状态为：按钮1 为蓝色，其余按钮为灰色。当点击按钮2 打开第二个设备状态监视页面时，按钮组的状态为按钮2 为蓝色，其余按钮为灰色。

设备状态显示页面增加切换按钮，可方便地切换到对应的阀门动作时间计算页面。

阀门计算软件需保证现场信号正常，假如现场电缆进线方向的数据有误，目标函数能将风险减到最低，继续编写自动优化算法[1]。定义站为边界，以当前模块布置、通道位置为初态数据开始优化，每一轮计算结果看作一个树节点，每次只调整偏差小于零的点，每调整一轮都判断小于零的点数。如果点数增加，则认为优化变差，返回上一节点，进入另外分支优化[2]。

2.2 试验阀门时间自动辅助计算

整理试验中对有开关时间要求的阀门，在电站计算机系统（KIT）中核实相关点名，在电站计算机系统（KIT）平台中提取相关点时标。梳理所有阀门的计算公式，根据公式开发软件算法计算阀门动作时间，对比标准逻辑判断是否符合要求，并在电站计算机系统（KIT）可视化界面显示，包括RIS、EIE 等试验规程中的所有阀门的到位时刻、阀门动作时间，是否满足规程设计需要。

增加试验系统阀门动作时间计算页面，以列表的方式显示阀门动作时间计算的相关信息，并自动完成计算和判定是否满足准则。示意图如图2 所示。

计算：手动安注信号出现后，试验开始。页面提取试验开始后各个阀门第一次变位（0 变1）时刻，并根据算式计算出动作时间，动作时间满足准则的，是否满足列显示黑色√，不满足准则时显示红色×。

模式：阀门动作时间计算功能分为24h 和历史两种模式，24h 模式显示当前时间向前24h 内最新的一次试验结果，历史模式下需要设定起始时间，然后点击“查询”按钮，页面查找并显示设定的起始时间后24h 内的第一次试验结果。

翻页：通过页面前翻、后翻按钮查看所有阀门的动作情况。

2.3 扩展功能

通过现有的系统组态程序及配置文件进行扩展，方便后续用于其他试验规程。需要增加其他设备试验时，可以参照扩展说明文件进行扩展功能的实现，通过以下两步即可实现扩展功能。

1）通过组态工具增加试验系统设备状态显示画面。

2）通过组态工具及配置文件增加试验系统阀门动作时间计算页面。

3.1 功能技术指标实现

试验系统设备状态监视画面中显示各个阀门的开限位状态、关限位状态且阀门图幅及颜色与原电站计算机系统（KIT）中显示一致，程序页面中用于各阀门计算的时刻应与电站计算机系统（KIT）试验日志中的时刻一致。阀门时间辅助计算的程序页面打开时，如试验初始条件已触发，则程序自动运行开始筛选日志并记录对应时刻。试验结束时，阀门时间辅助计算的程序页面自动停止，且页面数据保持不变，直至下一次试验开始。阀门时间辅助计算的结果，可通过筛选功能在试验日志中筛查。每一个试验系统为一个单独子项，相互之间独立，应有独立的画面显示。每个子项中主要包括阀门动作时间计算的启停、日志筛选的启停、试验设备状态监视画面、阀门时间自动辅助计算画面，提供的软件包含RIS、EIE 试验规程中所有阀门的到位时刻、阀门动作时间等，满足试验规程标准。模拟体验证：画面调用、画面显示、设备状态显示、页面调用、历史模式数据查询、动作时间计算正确性、特殊情况逻辑，及计算处理问题。

3.2 扩展功能技术指标实现

以数字化技术为核心的数字化系统也不断应用到工业生产当中，并在自动化生产线中发挥着越来越重要的作用[3]。应具备扩展功能，在后续可根据现场实际需要，按照扩展说明文件自行增加扩展现有试验规程外的试验子项。查询同类电厂，如岭澳二期核电厂进行了数字化监视方面的改进。操作人员将运行程序和监控画面分离，把数字化的部分运行程序内容视同独立的一个计算机显示屏现实程序，通过程序的相应步骤的链接按钮另屏调取显示的监控画面，并在监控画面上进行操纵和监视，在程序界面上进行记录[4]。软件开发过程中，及时纠正软件平台的错误，保证系统的安全稳定运行，使电站计算机系统的功能更加完善、稳定，可靠性不断提高[5]。

通过数字化手段实现对运行需求的阀门变位时间自动运算及状态显示，减少计算误差，提高试验效率，节约操纵员人力，缩短试验时间。项目完成后，缩短试验时间10h，大大减少试验期间的操纵员的人力，并且给操纵员减负，使试验更加准确，减少因人因或设备异常导致的试验不合格。试验阀门软件具有良好的经济和社会效益，为其他在役核电厂的数字化试验方式提供了借鉴经验。

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