核电厂仪控系统三维建模设计方法研究

核电厂仪控系统三维建模设计方法研究

符江唐磊李德权赵志玲陈宝伟

（苏州热工研究院有限公司深圳518001）

摘要：台山核电厂首次采用三维建模的方法进行仪控系统的设计，具体阐述了国内第三代首堆核电站核岛内仪控系统在三维模型里的仪表架和仪表管系的布置设计过程，目的在于总结台山核电厂仪控系统优秀的设计方法和先进设计理念。旨在为未来国内更高水平自主化核电厂的设计建造及运营中技术改造提供参考。结果表明：三维建模方法的应用有利于提高数字化核电厂设计建造质量，升级优化改造，效果好。

关键词：核电厂；三维建模；压水堆；仪控系统；仪表架；仪表管系

引言

台山核电厂使用了全数字仪控平台[1]，仪控系统多,设计任务重,交叉专业多的特点[2]，首次采用了PDMS工厂三维设计软件进行设计，相比于其它核电站设计项目，设计者提高了工作效率和准确率，缩短了时间，降低了成本。本文针对核电厂内仪控系统三维模型下仪表设备以及仪表管道的布置设计工作进行分析研究和总结，旨在为后期电厂运行中升级改造工作提供帮助和参考。

1仪控系统设计输入文件

台山核电站内仪控系统设计输入文件主要的文件主要包括PID文件、VPE文件、NPTJEDC20007文件和交叉专业输入文件，PID文件、VPE文件和NPTJEDC20007文件由法国AREVA负责提供。

参考PID文件的目的是为了核查设计过程中是否满足工艺要求，以及确定仪表设备布置的具体位置；VPE文件包含了每个仪控系统中仪表设备的种类，以及每个仪表设备的属性，例如工作压力、温度、安装位置、电气分区、安全等级等；而NPTJEDC20007文件则是仪表设备安装参考设计标准图，此标准图可以为布置仪表设备和仪表管提供设计方案；交叉专业的设计输入文件则是在整个协同设计过程中更好的利用空间，避免碰撞而使用。

2传感器与仪表架介绍

台山核电站内传感器主要分为8类，分别可以对压力、流量、温度、液位的模拟量和开关量进行检测，出于安全等级的要求，大多数传感器都采用仪表架进行保护。

为了区分在核电站内数量繁多的仪表和仪表架，仪表和仪表架都有唯一编号，以DVW-Demineralizationplantventilationandairconditioningsystem（非控制区厂房通风系统）内传感器1DVW1141MPL为例，1表示1号核岛，1141是系统随机编码，MPL表示就地显示压力表。而其相应的仪表架1KRG9009CQ-，其中1表示1号核岛，KRG表示仪表架在系统内默认代码，9009是系统随机分配代码，CQ-表示普通仪表架，创建的仪表架和传感器一定要遵循上述规则[3]。

2.1传感器与仪表架的布置设计

通过在三维模型中查询1DVW1141MPL周边环境，其前方区域为空置区域无遮挡，上方区域为风管，左右各有其他系统的仪表架已经布置，因为考虑到1DVW1141MPL会和其他传感器共用仪表架，而相邻传感器测量点并不在一起，传感器1DVW1141MPL旁边有一个阀门，并且阀门有保护区域，这个保护区域是不能侵占的，否则会对后期阀门的使用和检修带来麻烦，同时因为其右端的共用仪表架也是就地显示仪表，所以将两个共用仪表架布置在一起方便了后期的使用和维护。在确定了传感器和仪表架的期望布置位置后，通过NPTJEDC20007文件可以确定合适的仪表设计标准，对传感器1DVW1141MPL和其相应仪表架的布置设计，人为制造仪表管系的测量最低点，可方便后期检修仪表排放管道废液时使用。

2.2仪表管布置设计

经查询VPE文件得知，传感器1DVW1141MPL测量介质为水，最大工作压力0.1MPA，性质温和，无腐蚀性，所以使用规格为DN8的仪表管进行设计。

2.2.1仪表管坡度设置

传感器1DVW1141MPL仪表管必须始终保证5%的坡度值，并且坡度方向一定是一次阀坡向传感器，在传感器测安装排污阀可以保证测量系统检修时的便利性和测量的准确性。

2.2.2仪表管支架布置

仪表管支架的设计与仪表管设计同样重要，对于所有的仪表管，仪表架布置的间距都是一致的，分别是水平管上不超过1200mm，竖直管道上不超过1700mm，其中仪表管支架分为CB支架和GL支架两类，CB支架为横向﹑竖向和纵向均不能移动支架，GL支架为横向和竖向不能动支架，但是纵向可以活动支架，从测量点算起，测量点可以看做是一个固定支架，自测量点开始1000～1600mm的区间里可以放置第一个支架。

如果第一个支架设置为CB支架，CB支架距离下一个弯管的距离L大于150mm而小于400mm时，弯管距离之后的仪表管支架距离D应大于400mm，若CB支架距离下一个弯管的距离L大于400mm时，则弯管距离之后的仪表管支架的距离D应满足表1所示。表中L和D的关系，实质就是一个大致的管道膨胀及吸收问题。

表1L和D的关系数据表(mm)

X>150mm任何情况下，弯管距离CB支架的距离必须大于150mm

传感器1DVW1141MPL的仪表管设计测量起点为一次阀，从测量点开始算起1000～1600mm的区间内可以设置第一个仪表管支架，将第一个仪表管支架设置在了距测量起点1066mm的位置上，并一直保持5%的坡度一直坡向传感器，因为仪表管支架所在的仪表管支管是长管，每个长直管道有且只能有一个CB支架，CB支架还可以起到管道分区的作用，又因为排污阀自身很重，而排污阀所在直仪表管没有其它弯管，则在排污阀的尾端设置了CB支架，符合仪表管及其支架设计标准。

3结束语

台山核电厂采用第三代核电技术进行建造，建造目标更安全，更高效，更先进，特别在仪控系统设计单元，采用全数字化核电站I＆C系统[4]，通过对台山核电站三维建模设计标准、设计理念、设计过程的充分研究，理解台山核电站的设计要点和设计方法，以上的研究分析将有利于改造工程师理解设计者的设计意图，可以为未来核电厂运营中的升级优化改造方案制定提供帮助，更远的目标旨在为未来国内更高水平自主化核电厂后期运行管理及升级改造工作提供帮助和参考。

参考文献：

[1]陈永宏.台山核电站仪控数字化和先进控制室设计[J].内蒙古科技与经济,2011，（（12））:55-56.

[2]毕仕利.关于自控仪表施工的方法[J].南北桥,2008，（（12））:185.

[3]周建华,王智.仪表及控制系统的接地设计[J].仪表技术与传感器,2001，（（11））:44-46.

[4]史觊,蒋明瑜,郑健超,马云青.核电站仪表与控制（I&C）系统数字化关键技术研究现状[J].测控技术,2004,23(2):29-32.