卡拉奇核电厂全范围模拟机设计管理

苗淼

【摘要】全范围模拟机是核电厂开展操纵员培训、取证考试、应急演练的重要设备，尤其在首台机组建设中发挥巨大作用。本文以巴基斯坦卡拉奇2号机组全范围模拟机项目为例，全面介绍了模拟机合同执行过程中设计和数据更新的管理方法，为其他核电厂模拟机设计管理提供参考。

【关键词】全范围模拟机;数据更新;设计管理 【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.35.032

1、前言

全范围模拟机是核电厂建设中的关键设备和重要节点，在商运后同样发挥重要作用。本文以巴基斯坦卡拉奇2号机组（以下简称K-2机组）全范围模拟机为例，介绍模拟机的设计管理和数据更新管理，为模拟机项目管理提供参考。

2、模拟机介绍

核電全范围模拟机项目是以软件为主体的软硬件系统集成项目。为实现对核电厂主控室的全范围仿真并为核电运行、应急、事故场景教学提供条件，供应商需使用软件对核电厂的全厂设备进行功能模拟仿真，最终实现让核电运行操作人员能够在1：1的主控室环境下，实现对整个模拟电厂的正常操作，并通过全范围模拟机软件的特殊设置，实现对核电厂可能发生的突发事件的响应操作。

K-2全范围模拟机由硬件部分和软件部分组成。硬件主要包括分别布置在模拟机控制室、教练员工作室、计算机机房等房间中的盘台、仪表、操作员站、服务器、UPS、外设和各设备之间的连接插件、线缆等;模拟机软件系统主要由计算机系统软件、RINSIM仿真软件平台、电厂系统模型软件等组成。

3、模拟机设计管理

全范围模拟机可用处于核电厂建设过程的关键路径上，这对模拟机的项目管理工作提出了高效、可控的核心要求，其中模拟机设计管理是模拟机管理工作的重中之重。下面将从培训中心设计管理与模拟机接口文件管理两方面进行介绍。

3.1培训中心

整套模拟机设备安装在培训中心内，培训中心是操纵员开展培训活动的重要场所。根据房间功能不同，培训中心内各房间可大致分以下三类：

（1）核心房间，包括模拟机大厅、教练员室、远程停堆室、技术支持中心、UPS等房间。这些房间中的装修风格、设备型号、系统画面、照明、温湿度等方面应完全模拟核岛主控室。

（2）功能房间，主要用于电厂操纵员进行培训，包括综合教室、计算机教室、远程培训、教务办公等。电厂操纵员的基础理论培训、电厂应急演练任务等均在这些房间内实施。

（3）公用房间，主要是为上述房间提供配电、通风、恒温恒湿、通讯等的功能用房。

调查发现，为满足模拟机在核电厂装料前12个月可用以及与模拟机房间与核岛主控室布置一致的要求，要求培训中心内模拟机相关房间的设计应按照核岛仪控系统的详细设计要求进行设计，但根据出图计划，核岛仪控系统设计晚于培训中心的施工图设计。这就导致在培训中心完成施工设计时，模拟机相关房间和核岛主控室的环境要求尚未确定，而模拟机相关房间和核岛主控室的环境要求不确定又导致培训中心的施工图设计无法完成。

针对此现象，从培训中心的定位、功能、工程进度等进行分析后认为，首先，在项目开展初期，应要求模拟机供货商及时把对培训中心模拟机相关房间需求发给设计院，这些资料包括电源要求、需求房间面积、设备安装方式、负荷分配、电缆敷设、照明调节系统接口、温湿度、通风、清洁度、火灾报警等。设计院收到上述要求后应在子项详细设计过程中给与考虑和实现功能，并及时与模拟机供货商沟通分歧;其次，核心房间和其他房间可分步设计，即先将其他房间的详细设计和设施固化，核心房间可依照参考电站完成相应的土建设计，预留出模拟机设备的安装设计，待模拟机和核岛主控室设计提资完成后再进行补充。

3.2模拟机接口文件

模拟机接口文件主要分为设计文件、设备文件和运行文件。

设计文件包括各系统手册、报警手册、I/O清单、定值手册、ISO图、主控室和远程停堆站布置图、堆芯热工参数、验证曲线、PSAR和FSAR等。

设备文件包括DCS的功能描述文件、I/O清单、系统逻辑组态、系统画面组态等;T/G包的系统手册、特性曲线等;主控室设备文件和其它设备文件。

运行文件主要指运行规程，即总体规程、分系统规程、报警规程、异常规程和事故规程。

设计文件和设备文件主要用于建立核电厂工艺系统0层设备模型、DCS1层逻辑组态和2层画面开发以及主控室硬件设备的采购。运行文件主要用于编制模拟机测试规程和开发DCS规程类画面。

同时，模拟机还有一些输出文件，主要包括设计说明书、测试规程和其它文件。

设计说明书包括厂房条件需求设计说明书、DCS2层仿真设计说明书、教控台应用开发设计说明书、盘台设计说明书、接口软件说明书、配电系统说明书、摄像监控系统说明书、第三方仪控系统说明书、分系统模型设计说明书等。

测试规程包括测试大纲、分系统测试规程、DCS人机界面测试规程、应用软件测试规程、硬件测试规程、综合测试规程、故障测试规程以及瞬态测试规程。

其它文件主要包括用户手册、培训和安装手册等。

3.3 接口交换

K-2机组模拟机接口管理方式采用接口管理。根据模拟机供货商的需求，建立模拟机提资数据需求清单，依据此清单将接口文件进行分类、编码、标注提资方式和需求时间等信息。

（1）接口传递

K-2机组模拟机接口资料传递主要有3式：文件分发、ICM接口传递和文函。文件分发主要涵盖系统手册、定值手册、报警手册、施工设计图纸、运行规程等，通过文档分发形式在收到后直接分发模拟机供货商;已建立ICM接口交换的设备，将收集的接口文件整理汇总后定期传递给模拟机供货商;其他没有建立ICM接口的设备，以信函方式发送采购部进行提资。

（2）接口管理

每月定期梳理接口的提交和完成情况，对于未按时完成的接口进行预警，必要时组织相关方召开协调会。

模拟机的开发工作涉及大量且繁杂的设计、设备文件。各类设计、设备文件提交日期各不相同，因此建议在模拟机合同签订前建立各类文件、数据的需求清单并在合同中予以明确，以降低因提資原因造成模拟机开发延期的风险。

4、模拟机数据更新管理

为保障机组按期获得装料许可证和商运前电厂操纵员具备持证上岗，模拟机需要在装料前12个月具备培训条件。为满足该条件，模拟机在首次交付时的软件版本所采用的的数据往往是参考机组的测试版本，与项目实际机组数据具有不小的偏差。因此，在模拟机合同中会明确两次数据更新，来修正前期与机组真实数据的偏差。这两次更新分别是模拟机初步更新（PUAT）和模拟机最后更新（FUAT）。

PUAT和FUAT的侧重点不同，PUAT侧重商运后参考机组DCS、TCS数据的更新，是以参考机组调试数据为基线，正确地完成模拟机更新;FUAT是基于参考机组首次换料后的运行数据，以参考机组运行数据为基线，正确地完成模拟机更新。这两次数据更新在相关流程上有相似之处，但PUAT更侧重DCS、TCS数据的更新，而FUAT更侧重换料大修后的堆芯数据收集和机组改造。以PUAT为例介绍相关实施流程，如图3。

经历两次更新后，模拟机整体功能应与核岛主控室保持一致，能够较好的满足操纵员培训、取证考试、应急演练等要求。在FUAT通过后，模拟机供货商将会颁发最终数据更新验收证明书，同时模拟机进入为期3个月的最后阶段软件质量担保期。模拟机软件质量担保期结束时，买方颁发模拟机的最终验收证书（FAC）给模拟机供货商，模拟机项目至此结束。

小结：

对于新建核电厂而言，全范围模拟机作为操作员培训的重要设施，不仅为未来核电厂培养优秀操作人员，还能够对电厂的部分设计进行验证，本文整理的K-2机组模拟机项目执行过程中的一些经验，为后续其他核电项目模拟机合同谈判和合同执行提供参考和建议。

参考文献：

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[2]陈焰.核电站全范围模拟机培训中心设计管理分析[J].产业与科技论坛，2018，17（8）：70-71.

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