笪 曄

（三門核電有限公司設(shè)備管理處，浙江 臺州317112）

0 引言

2015年5月19日，國務(wù)院正式印發(fā)了《中國制造2025》（國發(fā)〔2015〕28號），明確提出“加快推動新一代信息技術(shù)與制造技術(shù)融合發(fā)展，把智能制造作為兩化深度融合的主攻方向；著力發(fā)展智能裝備和智能產(chǎn)品，推進(jìn)生產(chǎn)過程智能化，培育新型生產(chǎn)方式，全面提升企業(yè)研發(fā)、生產(chǎn)、管理和服務(wù)的智能化水平?！蓖辏秶鴦?wù)院關(guān)于積極推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”行動的指導(dǎo)意見》（國發(fā)〔2015〕40號）出臺，意見在“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源中提出，鼓勵能源企業(yè)運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)對設(shè)備狀態(tài)、電能負(fù)載等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析挖掘與預(yù)測，開展精準(zhǔn)調(diào)度、故障判斷和預(yù)測性維護(hù)，提高能源利用效率和安全穩(wěn)定運(yùn)行水平。智慧電廠成為大勢所趨。

目前，智慧電廠在燃煤、燃機(jī)電廠中已有一些應(yīng)用實例，而核電廠目前開展較少。但是該理念在核電廠也同樣有很廣泛的前景。本文以AP1000項目為例，淺議后續(xù)的切入方向。

1 智慧電廠在AP 10 0 0項目的應(yīng)用方向

1.1 概況

AP1000為三代核電機(jī)組，機(jī)組已經(jīng)實現(xiàn)了高度的自動化。智慧電廠主要是在AP1000現(xiàn)有技術(shù)、管理水平基礎(chǔ)上，通過對局部的科技含量和管理內(nèi)涵等資源進(jìn)行深入挖掘和全面梳理后，用系統(tǒng)性理論和內(nèi)部資源配置最優(yōu)化理念，重新對內(nèi)部資源應(yīng)用價值進(jìn)行再整合，并融入現(xiàn)代先進(jìn)管理理念和先進(jìn)技術(shù)，實現(xiàn)精確感知生產(chǎn)數(shù)據(jù)、優(yōu)化生產(chǎn)過程、減少人工干預(yù)的目的[1]。它使設(shè)備更加可靠、技術(shù)更加先進(jìn)、系統(tǒng)更加合理、管理更加直觀。

智慧電廠涉及的范圍很廣泛，且不同的設(shè)計單位有不同的側(cè)重點(diǎn)。本文著重分析與AP1000機(jī)組運(yùn)行理念關(guān)系較為緊密的應(yīng)用方向。

1.2 通過安全生產(chǎn)管理系統(tǒng)進(jìn)一步提高機(jī)組安全性

安全是核電廠的第一要素，它的重要性更在效益之上。目前，核電廠的安全生產(chǎn)管理主要基于人員培訓(xùn)、人員績效工具、管理流程的控制，歸根結(jié)底還是通過人來控制。智慧電廠可以通過人員定位、三維建模、授權(quán)感應(yīng)的方式再一次把關(guān)。

縱觀各類電廠安全事故，人因仍然是最主要的因素，如誤操作、走錯隔間、檢修執(zhí)行過程不規(guī)范、危險源未及時的識別等。這些因素往往是導(dǎo)致電廠安全事故的直接原因，會造成重大的設(shè)備損壞、經(jīng)濟(jì)損失甚至人員傷亡事故。智慧電廠通過對電廠所有管道、設(shè)備、構(gòu)筑物等進(jìn)行建模，可以真實地再現(xiàn)現(xiàn)場生產(chǎn)環(huán)境。通過室內(nèi)基站及工作人員佩戴的定位裝置，對人員進(jìn)行實時定位，將位置信息發(fā)送給應(yīng)用服務(wù)器，最終由應(yīng)用服務(wù)器根據(jù)不同的作業(yè)內(nèi)容完成位置信息呈現(xiàn)、業(yè)務(wù)邏輯處理及狀態(tài)判斷，實現(xiàn)監(jiān)控現(xiàn)場設(shè)備及人員狀況[2]，對于走錯隔間、誤操作、接近危險源等均可以及時發(fā)出警示，可以有效預(yù)防人的不安全行為，控制物的不安全狀態(tài)，減少人因失誤。

系統(tǒng)可以設(shè)置電子圍欄，在廠房內(nèi)進(jìn)行區(qū)域劃分。對于未授權(quán)人員進(jìn)入工作范圍時發(fā)出報警。在輻射熱點(diǎn)、密閉空間、重要設(shè)備檢修區(qū)域等均可以發(fā)揮良好的作用。在此基礎(chǔ)上，還可以實現(xiàn)現(xiàn)場人員活動軌跡的檢測，特定區(qū)域內(nèi)人員的數(shù)量、停留時間的統(tǒng)計。尤其應(yīng)用在輻射控制區(qū)，可以有效監(jiān)測人員出入的規(guī)范性，做好每一個工作的時間統(tǒng)計、工時優(yōu)化，提升ALARA業(yè)績。

1.3 通過智能培訓(xùn)系統(tǒng)提高人員技能水平

由于目前AP1000已有模擬機(jī)，因此，針對AP1000的智能培訓(xùn)系統(tǒng)應(yīng)更傾向于設(shè)備本身的結(jié)構(gòu)、工作原理、設(shè)備檢修維護(hù)過程的演示等。通過三維可視化技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)、電廠數(shù)字化模型與物理模型有機(jī)結(jié)合，可以直觀、真實、精確地展示工廠各種設(shè)施、設(shè)備及工藝系統(tǒng)，對設(shè)備內(nèi)部進(jìn)行可視化剖析和講解。改變傳統(tǒng)的以圖紙為載體的設(shè)備基礎(chǔ)信息管理模式，使設(shè)備結(jié)構(gòu)更加直觀，有效提高維修人員技能，還可以通過三維可視化和仿真系統(tǒng)虛擬閥門、開關(guān)等設(shè)備[2]，在重要設(shè)備檢修前進(jìn)行模擬操作，提高真實檢修時的效率。

在此基礎(chǔ)上，還可以實現(xiàn)設(shè)備基礎(chǔ)信息管理，展示設(shè)備的備品備件、預(yù)維項目等信息。對設(shè)備的常見故障及解決方法進(jìn)行演示講解。為維修人員準(zhǔn)備檢修工作提供良好支持。

1.4 基于大數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)維策略優(yōu)化

通過預(yù)防性維修提高各類設(shè)備的可靠性，是目前AP1000機(jī)組的主要工作之一。預(yù)維策略的制定是設(shè)備管理部門的重要工作內(nèi)容。預(yù)維項目設(shè)置得過少或覆蓋面過窄，可能導(dǎo)致設(shè)備缺陷較多。預(yù)維設(shè)置得過多，又會使預(yù)維工作本身占用過多的人力和費(fèi)用，也可能對設(shè)備造成一定的損傷。系統(tǒng)工程師需要在不斷的總結(jié)反饋中找到較優(yōu)解。截至目前，我國共有62個核電機(jī)組，其中49個機(jī)組裝料投入運(yùn)行，可以說積累了大量的運(yùn)行數(shù)據(jù)。但是這些數(shù)據(jù)大部分由電廠自己掌握，甚至在本廠內(nèi)也未得到充分利用，對于其他電廠，更是只通過有限的溝通和經(jīng)驗反饋來獲得，這無異于巨大的浪費(fèi)，并未發(fā)揮這些數(shù)據(jù)的價值。智慧電廠可以通過智能終端采集不同生產(chǎn)現(xiàn)場的各類信息，提供給大數(shù)據(jù)平臺、云平臺，通過行業(yè)大數(shù)據(jù)計算評估各類設(shè)備的失效機(jī)理、使用壽命等，以利于系統(tǒng)工程師制定更加合理、經(jīng)濟(jì)的預(yù)維策略及備件策略，保證設(shè)備可靠性的同時降低庫存壓力、人力成本。也使各類經(jīng)驗反饋得到有效積累和利用。即使對于新接手人員，也有途徑對設(shè)備的情況進(jìn)行有效的了解。

1.5 智能巡檢

相比于火電廠，核電廠因有放射性風(fēng)險，讓智能巡檢有更大的發(fā)揮空間。智能巡檢最適合的區(qū)域，首先就是有高放射性劑量的區(qū)域，如反應(yīng)堆廠房等。這些區(qū)域正常運(yùn)行期間不安排人員進(jìn)行巡檢，但是一旦有問題，人員就需要承擔(dān)輻射劑量進(jìn)入的風(fēng)險。而采用智能巡檢后，可以通過智能化儀表和巡檢機(jī)器人相結(jié)合的方式，進(jìn)入輻射區(qū)域，獲取所需數(shù)據(jù)，減少人員受到的劑量。此外，也可以運(yùn)用在其他必要區(qū)域，如高溫區(qū)域、高噪聲環(huán)境、管溝內(nèi)、室外區(qū)域等，降低巡檢風(fēng)險，解放人力，改善人員的工作環(huán)境。

智能巡檢機(jī)器人可以搭載高清可見光相機(jī)、紅外熱成像儀、拾音設(shè)備等智能化檢測裝置，在進(jìn)行常規(guī)巡檢的同時，又可以執(zhí)行設(shè)備的預(yù)測性維修，不需要再另外通過工單執(zhí)行。巡檢中也可以發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中異常的熱點(diǎn)等，提前警示運(yùn)行異常，這是目前人工巡檢做不到的。智能巡檢數(shù)據(jù)直接上傳管理系統(tǒng)，自動生成報表，不需要人工錄入，避免了人工錄入錯誤的可能性，也提高了巡檢效率，運(yùn)行人員只需要關(guān)注報表中的異常數(shù)據(jù)即可。且巡檢機(jī)器人的效率遠(yuǎn)高于人工巡檢，對于需要定期跟蹤的缺陷設(shè)備，甚至可以全天候跟蹤，獲取更全面的數(shù)據(jù)。

2 結(jié)論與展望

通過上述分析可以發(fā)現(xiàn)，智慧電廠的理念和功能在AP1000核電項目具有廣泛的應(yīng)用場景，在電廠安全運(yùn)行、提高檢修效率、降低人員劑量等方面均有優(yōu)化空間。但是智慧電廠首先要對整個電廠內(nèi)的設(shè)備、系統(tǒng)、構(gòu)筑物等進(jìn)行建模，在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)后續(xù)的一系列功能，此工作量也是十分巨大的，后續(xù)還有很多工作需要開展。智慧電廠通過將枯燥的數(shù)據(jù)可視化，抽象事物具體化，將相關(guān)信息關(guān)聯(lián)，以實現(xiàn)智能化管理，在后續(xù)的電廠運(yùn)行中，將提供良好的技術(shù)支持和更高層次的安全保障。