骆东阳 李广超
中国核电工程有限公司郑州分公司 河南 郑州 450052
摘要：核电作为一种清洁、低碳、环保的能源，能帮助能源结构合理转型，在２１世纪以来高速发展。为了保证核电站的安全性和可靠性，核电站通常设置一系列的装置和措施来保障运行。管道是核反应堆一回路的核心部件，作为冷却剂循环传递热能的通道，犹如反应堆的血管，其密封性能直接关系到核反应堆的安全。本文对核电厂管道自动化分析软件研发进行分析，以供参考。
关键词：核电厂；管道自动化；软件研发
引言
在国内外核电产业发展背景下，核电站设计、采购及建造周期越来越短，对核电工程设计的快速迭代能力、面对工程变更的快速响应能力、满足核电站改造项目有限施工窗口期需求等都提出了很高的要求。
1概述
鉴于核心产业的发展，核电站规划、采购和建设周期日益增多，给核电站的快速迭代和技术变革的快速反应带来了巨大挑战，使传统的手工操作方式或流程变得更加困难。管道支撑是核电站中每个管道系统的重要组成部分，在整个机械运行分析中将管道支撑考虑在内，以考虑管道支撑根处挫折的影响。默认规程建议在运行的全局动态分析中只考虑管道支撑的支管形式的主响应。但是，管道支撑的动态分析以装配情况的形式考虑负荷，并且部件中输出的檐底板、运行中输出的林等通常过于严重，导致不必要的成本降低。
2方法
(1)编程语言等。在Windows 7中，VB和Access编程语言以及Excel是后台数据库。(2)梁的参数化设计。将常用支撑类型组合到参数化样板中，以创建包含支撑样板的数据库。(3)模块化设计。为了简化程序本身的管理和维护，请确保功能模块相对独立并符合模块化概念。(4)函数调用机制。确保被评估项目的独立性和完整性(例如b .焊接评估、标准零件评估等。)以适合相应范围的功能的形式开发分析评估模型。通过函数调用机制对载波动态进行评估。(5)单触功能。只需单击几下鼠标，即可高效地对管道支撑进行动态建模、动态分析和报告。
3基于核电管道评估
核电厂监控系统的设计要求一般超过10年，反应堆一般不会受到大量人员的等待。实时监控和控制硬件问题对于确保核电站设备的长期可靠运行至关重要。如果系统发生故障，则需要及时发出错误消息，以通知员工采取了哪些措施。该评价体系旨在开发一套具有故障诊断功能的硬件控制，并开发一个与系统相适应的自动化测试平台，用于测试故障诊断和信号处理，从而确保整个系统在反应堆中的可靠稳定运行。
4系统流程框架
31声发射传感器安装在电路的主线路和波动线路的不同位置，并转换为微电压信号。前置放大器通过引导至电气运行的硬件调节系统增强原始信号。硬件系统一边调节信号，一边通过基于STM32的嵌入式故障排除程序实时监控系统状态，通过系统输出到控制室内的串行通信与软件进行通信。被处理的数据被软件系统识别并输出到警报系统。硬件系统由一个控制模块和八个风扇模块组成。控制模块和主动模块通过PXI总线机箱连接，软件系统控制器通过串行通信连接，传输主动模块故障排除结果，以编程方式接收软件系统指令等。除控制器外，该软件系统还配置了8个采集模块，一个用于后处理信号的数据采集分析和信道计算的信号发生器卡，并输出到泄漏报警系统中。
5管道自动化控制系统
在 SCADA 系统未引进我国以前，管道运行完全靠人工在现场读取仪表数据，并根据经验手 动操作。手动操作需要 24 小时值班，当有紧急情况发生时，一条拥有几十个站场的管线，往往 只能通过人工逐一读表，然后通过电话互相沟通，总体调度。劳动强度大、工作效率低，在手动 操作的情况下，运行大型长输管道的难度是不可想象的。因此，安装并应用 SCADA 系统的意义 不言而喻。 SCADA 系统通过声光报警来警示管道运行参数出现的异常情况，如果超出了安全警戒线， 控制系统能够自动按顺序关闭泵和站，整个管道系统可在预定时间内完全关闭。系统的运用让管 道运行处于科学可控范围，并使所有运行数据都展示在电脑屏幕上，实现了对管道的远程监控。 同时，SCADA 系统也为数字化管道建设提供了基础数据支持。
6核电厂管道自动化分析软件的研发过程
6.1需求分析
调查发现，在设计过程中，大约有700个管道包，计划超过9000个。管道水力计算分析过程完成后，管道工程师需要手动完成管道建模，管道管路根据ASME规范部分进行计算后，修改管道布局，直到完成管道应力计算报告，然后手动完成。计算700个管道包需要大约。8人，如果专业间接接口是自由的。澄清此专业计算流程后，我们将分析人员(人工因素)、机器(工具)、材料(输入数据)和环(实际状态)影响任务的原因。
6.2具体实施
ISO图纸文件在导入的数据中与“管道布局”专业使用PDS软件创建的管道电气规程相关。因此，研究PDS软件生成文件是在ISO中查找信息、了解文件的基本规则以及满足PIPESTRESS 1模型文件中的信息的第一步。PIPESTRESS模型文件中的Case输入通过编写算法自动输入手动聚合的Excel数据。阀门信息允许通过编写Euler四元数算法代码自动调整阀大小、重心；软件算法通过快速建立拓扑关系，自动检测不同管件之间的连接。这可让您输入状态、阀自订、载入状态功能、将PDS模型转换为管路软体模型，以及将建模时间缩短85%。要满足标准化要求，请在结构化和非结构化数据库中为不同项目设置数据库。结构化数据库主要包含标准零件尺寸等信息，即每个项目的相同数据。非结构化数据库包含有关编辑后需要数据的部件设备的数据，以及有关不同项目中不同数据的信息。特定实现使用Excel工具对各种数据类别进行汇总，包括设备聚合表、组件间表、管道聚合表、阀聚合表和法兰聚合表。创建管道模型后，将使用PIPESTRESS软件计算结果文件，算法将要评估的数据提取到结果文件中，评估成功情况，并自动用软件填充生成的报告模板，最后用手动检查完成管道动力学的计算分析和报告。
结束语
本自动化程序的开发与运用减轻了工程设计人员工作强度,提高了力学分析的准确度,使得效率得到了显著的提升,节约了人力成本。程序的运用,使得单个管道支架分工况根部支反力提取,从原传统的0.5人/天缩短为5分钟,提高效率约50倍。若考虑优化设计及迭代设计,本程序可为一个标准的第三代核电站带来上百万的经济效益。分工况形式的考虑挖去了原设计中的保守裕量,一定程度上节约了核电站建造成本。
参考文献
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